JP7471840B2

JP7471840B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP7471840B2
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Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、画像形成装置の高電圧電源の回路に関する。

複数色の現像剤を用いて画像形成を行うことが可能な画像形成装置には、複数色の現像剤それぞれに対応する複数の高電圧を印加する場合がある。このような画像形成装置の一例として、１つの電圧供給回路に複数の抵抗素子から成る複数の分圧回路を用いて、高電圧を変更することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６５００５４４号公報

しかしながら、従来の回路では、複数の現像装置のそれぞれに、現像ローラに印加する電圧と現像ブレードに印加する電圧などの高電圧を供給する。このため、複数の分圧回路が必要であり、製造コストや基板の面積が増加している。この課題を解決するために、高電圧のうち１つ（高電圧１）を電圧供給回路に接続する方法もある。しかし、電圧供給回路の出力電圧よりも大きい出力電圧を分圧回路に供給（高電圧２）することができず、使用できる高電圧に制限がある。つまり、安価な構成で、複数の高電圧のうち、高電圧１よりも高電圧２を大きい出力電圧にすることができないおそれがある。

本発明は、このような状況の下でなされたもので、安価な構成で、複数の高電圧に任意の値の電圧を出力することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）静電潜像が形成される感光体と、前記感光体にトナーを付着させる現像ローラと、前記現像ローラ上のトナーを規制するための現像規制部材と、前記現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、第１の直流電圧を生成する電圧生成部を有する電源装置であって、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に降下させる電圧降下素子と、前記第１の直流電圧が出力されるラインに接続された第１の抵抗と、前記第１の直流電圧を前記第１の抵抗と分圧することにより第３の直流電圧を発生させる第１の分圧手段であって、前記第２の直流電圧と前記第３の直流電圧との電位差が形成されるように前記第３の直流電圧を調整する調整手段を有する第１の分圧手段と、を有する電源装置と、前記電源装置を制御する第１の制御手段と、を備え、前記第２の直流電圧は、前記現像ローラ、前記現像規制部材及び前記供給ローラのいずれかの部材に印加され、前記第３の直流電圧は、前記第２の直流電圧が印加されている前記いずれかの部材とは異なる前記現像ローラ、前記現像規制部材及び前記供給ローラのうちの他のいずれかの部材に印加され、前記第１の制御手段は、（ｉ）前記現像ローラ上のトナーを前記供給ローラにより剥ぎ取る場合には、前記第２の直流電圧の絶対値が前記第３の直流電圧の絶対値よりも大きくなる、（ｉｉ）前記供給ローラから前記現像ローラにトナーを供給する場合には、前記第２の直流電圧の絶対値が前記第３の直流電圧の絶対値よりも小さくなる、ように制御し、（ｉｉｉ）前記電源装置を立ち上げる際には、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧との電位差が前記電圧降下素子の降伏電圧と略等しくなるまでは、前記第３の直流電圧をゼロボルトとするように制御し、（ｉｖ）前記（ｉｉｉ）の制御を実施した後、前記第２の直流電圧と前記第３の直流電圧との電位差が形成された状態で前記第１の直流電圧、前記第２の直流電圧及び前記第３の直流電圧を上げるように制御する、ことを特徴とする画像形成装置。

（２）静電潜像が形成される感光体と、前記感光体にトナーを付着させる現像ローラと、前記現像ローラ上のトナーを規制するための現像規制部材と、前記現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、第１の直流電圧を生成する電圧生成部を有する電源装置であって、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に降下させる電圧降下素子と、前記第１の直流電圧が出力されるラインに接続された第１の抵抗と、前記第１の直流電圧を前記第１の抵抗と分圧することにより第３の直流電圧を発生させる第１の分圧手段であって、前記第２の直流電圧と前記第３の直流電圧との電位差が形成されるように前記第３の直流電圧を調整する調整手段を有する第１の分圧手段と、を有する電源装置と、前記電源装置を制御する第１の制御手段と、を備え、前記第２の直流電圧は、前記現像ローラ、前記現像規制部材及び前記供給ローラのいずれかの部材に印加され、前記第３の直流電圧は、前記第２の直流電圧が印加されている前記いずれかの部材とは異なる前記現像ローラ、前記現像規制部材及び前記供給ローラのうちの他のいずれかの部材に印加され、前記第１の制御手段は、（ｉ）前記現像ローラ上のトナーを前記供給ローラにより剥ぎ取る場合には、前記第２の直流電圧の絶対値が前記第３の直流電圧の絶対値よりも大きくなる、（ｉｉ）前記供給ローラから前記現像ローラにトナーを供給する場合には、前記第２の直流電圧の絶対値が前記第３の直流電圧の絶対値よりも小さくなる、ように制御し、（ｉｉｉ）前記電源装置を立ち下げる際には、前記第２の直流電圧と前記第３の直流電圧との電位差が形成されている状態で前記第１の直流電圧、前記第２の直流電圧及び前記第３の直流電圧を下げるように制御し、（ｉｖ）前記（ｉｉｉ）の制御を実施した後、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧との電位差が前記電圧降下素子の降伏電圧と略等しくなっている状態で前記第３の直流電圧をゼロボルトとするように制御する、ことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、安価な構成で、複数の高電圧に任意の値の電圧を出力することができる。

実施例１、２の画像形成装置の構成を示す断面図実施例１の高電圧回路を示す図実施例１の高電圧回路を示す図実施例２の高電圧の制御を示すタイミングチャート

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。

実施例１は、現像ローラに印加する電圧と供給ローラに印加する電圧との電位差を、プラスにすることもマイナスにすることも可能な電源装置について説明する。電源装置が搭載される電子機器の一例として、画像形成装置について説明する。

［画像形成装置の構成］
図１は、中間転写ベルトを採用したタンデム方式（４ドラム系）の画像形成装置の構成を示す断面図である。画像形成装置１の各構成は以下のとおりである。画像形成装置１は、記録媒体である用紙Ｐを収納する給紙カセット２、画像形成動作を制御する画像形成制御部３、給紙カセット２から用紙Ｐを給紙する給紙ローラ４、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ５を備えている。画像形成装置１は、現像剤を担持する感光体である感光ドラム８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋを備えており、符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を意味している。なお、以下の説明において、特定の色に関する部材を説明する場合を除いて、添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

画像形成装置１は、感光ドラム８を一様に所定の電位に帯電するための帯電ローラ９、帯電ローラ９によって帯電された感光ドラム８上に、各色の画像データに対応したレーザビームを照射し静電潜像を形成するための光学ユニット１０を備えている。画像形成装置１は、感光ドラム８上に形成された静電潜像を可視化するための現像器１１、現像器１１内の現像剤を感光ドラム８と対向する部分に送り出し付着させるための現像ローラ１２を備えている。画像形成装置１は、現像ローラ上のトナーを薄層状に規制するための現像規制部材（以下、現像ブレードという）１３、現像ローラ１２にトナーを供給するための供給ローラ１４を備えている。供給ローラ１４は、印加される電圧の値が変更されることで、過度に供給されたトナーを剥ぎ取る機能も有している。ここで、帯電ローラ９に印加される電圧を帯電電圧、現像ローラ１２に印加される電圧を現像ローラ電圧、現像ブレード１３に印加される電圧を現像ブレード電圧、供給ローラ１４に印加される電圧を供給ローラ電圧、という。

画像形成装置１は、感光ドラム８上に形成したトナー画像を中間転写ベルト１７に転写するための１次転写ローラ１６を備えている。感光ドラム８から中間転写ベルト１７への転写を１次転写という。画像形成装置１は、１次転写されたトナー画像を担持する中間転写ベルト１７、中間転写ベルト１７を駆動する駆動ローラ１８を備えている。画像形成装置１は、中間転写ベルト１７上に転写されたトナー画像を用紙Ｐに転写するための２次転写ローラ１９を備えている。中間転写ベルト１７から用紙Ｐへの転写を２次転写という。画像形成装置１は、２次転写ローラ１９に対向する２次転写対向ローラ２０、用紙Ｐを搬送させつつ用紙Ｐに転写された未定着のトナー画像を溶融定着させる定着ユニット２１を備えている。画像形成装置１は、定着ユニット２１により定着が行われた用紙Ｐを排出する排出ローラ２２と、排出ローラ２２により排出された用紙Ｐを積載する排出トレイ２３とを備えている。

次に、画像形成装置１の画像形成動作について説明する。ホストコンピュータ（不図示）等から画像形成制御部３に印刷命令や画像情報等を含んだ印刷データが入力されると、画像形成装置１は印刷動作を開始する。これにより、用紙Ｐは給紙ローラ４によって給紙カセット２から給紙され搬送路に送り出される。用紙Ｐが給紙される動作と共に、感光ドラム８は帯電ローラ９によって一定の電位に帯電される。入力された印刷データにあわせて、光学ユニット１０は帯電された感光ドラム８の表面をレーザビームによって露光走査して静電潜像を形成する。形成された静電潜像を可視化するために現像器１１の現像ローラ１２と現像ブレード１３と供給ローラ１４によって現像が行われる。感光ドラム８の表面に形成された静電潜像は現像器１１によりそれぞれの色で画像として現像されトナー画像が形成される。感光ドラム８は中間転写ベルト１７と接触しており、中間転写ベルト１７の回転と同期して回転する。各感光ドラム８上に形成された各トナー画像は各１次転写ローラ１６により中間転写ベルト１７上に順次、重畳して転写される。そして、２次転写ローラ１９及び２次転写対向ローラ２０により用紙Ｐ上に２次転写される。用紙Ｐに転写されたトナー画像は定着ローラ等から構成される定着ユニット２１によって定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは排出ローラ２２によって排出トレイ２３に排出され、画像形成動作が終了する。なお、本発明の電源装置が搭載される画像形成装置は、図１で説明した構成に限定されず、例えば、中間転写ベルトではなく用紙Ｐを搬送する搬送ベルトを備えるものやモノクロの画像形成装置であってもよい。

［電源装置］
図２（ａ）は、実施例１の高電圧を出力する電源装置の回路を示す。電源装置は、トランス２０１、ＮＰＮ型のトランジスタ２０２、Ｎｃｈ型のＦＥＴ２０３、オペアンプ２０４、電解コンデンサ２０５を有している。電源装置は、セラミックコンデンサ２０６、ダイオード２０７、固定抵抗（以下、抵抗という）２０８～２１２、電圧降下素子であるツェナーダイオード２１３を有している。トランス２０１は、１次巻線２０１ａと２次巻線２０１ｂとを有している。スイッチング素子であるＦＥＴ２０３は、トランス２０１の１次巻き線２０１ａに直列に接続されている。ツェナーダイオード２１３は降伏電圧Ｖｚのツェナーダイオードである。トランス２０１、セラミックコンデンサ２０６及びダイオード２０７は電圧生成部である高電圧生成部２００を構成している。Ｖ１は入力電圧、Ｖ２は基準電圧を示す。

次に、図２（ａ）を用いて、電源装置の動作について説明する。Ｓ２０２は電源装置を制御する第２の制御手段である制御部２５０から送信される、トランス２０１をスイッチング駆動するためのパルス信号であり、ＦＥＴ２０３のゲート端子に入力される。パルス信号Ｓ２０２は、例えば周波数５０ｋＨｚ、オンデューティ２５％、振幅５Ｖに固定された矩形波が用いられる。パルス信号Ｓ２０２がＦＥＴ２０３のゲート端子に入力されると、ＦＥＴ２０３は、パルス信号Ｓ２０２に応じてオン／オフの動作（スイッチング動作）を繰り返す。ＦＥＴ２０３がオン／オフされることで、電解コンデンサ２０５両端の直流電圧が、トランス２０１の１次巻線２０１ａへパルス状の波形として印加される。これにより、高電圧生成部２００は、負極性の電圧（以下、マイナス電圧という）を生成する。すなわち、トランス２０１の２次側から、昇圧された、パルス信号Ｓ２０２と同一周期のパルス状の電圧が出力される。トランス２０１の２次側から出力されたパルス状の電圧（２次側に誘起された電圧）は、ダイオード２０７、セラミックコンデンサ２０６から構成される整流平滑手段である整流平滑回路により平滑される。整流平滑回路により平滑された第１の直流電圧である高電圧の直流電圧ＶＡがセラミックコンデンサ２０６の両端に現れる。直流電圧ＶＡはオペアンプ２０４の非反転入力端子（＋端子）に入力される。すなわち、直流電圧ＶＡは抵抗２０９を介してオペアンプ２０４にフィードバックされる。抵抗２０８は安定した出力電圧を得るためのブリーダ抵抗である。

Ｓ２０１は電源装置を制御する制御部２５０から送信される、高電圧の直流電圧ＶＡを所定の電圧値に調整するための入力信号であり、直流電圧ＶＡに対応した直流電圧である。入力信号Ｓ２０１は、オペアンプ２０４の反転入力端子（－端子）に入力される。オペアンプ２０４は、基準電圧Ｖ２を抵抗２１０と抵抗２１１で分圧した電圧が反転入力端子に入力され、出力端子はトランジスタ２０２のベース端子に接続されている。これにより、オペアンプ２０４は、基準電圧Ｖ２、抵抗２１０及び抵抗２１１のそれぞれの抵抗値、入力信号Ｓ２０１に応じて出力端子から出力する電圧を変化させる。そして、トランジスタ２０２のベース電圧が変化することで、電解コンデンサ２０５両端の直流電圧が変化する。すなわち、入力信号Ｓ２０１により直流電圧ＶＡを可変制御することができる。

図２（ａ）に示すように、トランス２０１からはマイナス電圧が出力される。ツェナーダイオード２１３のアノード側は直流電圧ＶＡに接続され、カソード側には第２の直流電圧である高電圧の直流電圧ＶＢが出力される。第１の抵抗である抵抗２１２は、直流電圧ＶＡが出力されるラインに一端が接続され、他端が２次側の第１の分圧手段である分圧部５０１に接続される。直流電圧ＶＡを抵抗２１２と分圧部５０１とで分圧した電圧、すなわち抵抗２１２と分圧部５０１との間の電位を、第３の直流電圧である高電圧の直流電圧ＶＣとする。

［適用例］
一例として、高電圧の直流電圧ＶＢを現像ローラ１２に印加し、高電圧の直流電圧ＶＣを供給ローラ１４に印加した場合について説明する。分圧部５０１は、インピーダンス素子である高耐圧トランジスタやフォトカプラなどによるインピーダンスを変更することが可能な機能を有している。一例として高耐圧トランジスタを使用した回路を図２（ｂ）に示し、動作を説明する。

［分圧部５０１の動作］
分圧部５０１は、ＮＰＮトランジスタ（以下、トランジスタという）５０２、ＦＥＴ５０３、オペアンプ５０４、コンデンサ５０５、５０６、ダイオード５０７、５０８、抵抗５０９～５１４を有している。抵抗５１２は電圧検出抵抗である。分圧部５０１は、高電圧の直流電圧ＶＣとグランド（以下、ＧＮＤと記す）との間に高耐圧のトランジスタ５０２を設け、トランジスタ５０２のコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖｃｅ及びコレクタ電流Ｉｃを可変制御する。ここで、トランジスタ５０２のコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖｃｅは、直流電圧ＶＣとなる。これにより、直流電圧ＶＣに任意の電圧を印加することができる。トランジスタ５０２のコレクタ・エミッタ間のインピーダンスをＲｚとすると、直流電圧ＶＢ及び直流電圧ＶＣは以下の式（１）、式（２）で表される。なお、抵抗２１２の抵抗値をＲ２１２とする。
ＶＢ＝ＶＡ＋Ｖｚ（１）
ＶＣ＝ＶＡ×Ｒｚ÷（Ｒ２１２＋Ｒｚ）（２）
一例として、降伏電圧Ｖｚは２００Ｖ、Ｒ２１２は１ＭΩ、とする。

（現像ローラの余剰のトナーを供給ローラで剥ぎ取るとき）
現像ローラ１２に余剰に供給されたままのトナーを供給ローラ１４で剥ぎ取るとき、直流電圧ＶＢの絶対値よりも直流電圧ＶＣの絶対値を小さくする必要がある（｜ＶＢ｜＞｜ＶＣ｜）。まず、直流電圧ＶＢに－３００Ｖ、出力電圧ＶＣに－２００Ｖ、をそれぞれ出力するときの動作について図２（ｂ）を用いて説明する。直流電圧ＶＢは式（１）より直流電圧ＶＡと降伏電圧Ｖｚとで決まる。すなわち、直流電圧ＶＡを－５００Ｖになるように制御すると、ツェナーダイオード２１３により降伏電圧Ｖｚ（＝２００Ｖ）だけ電位差ができるため、直流電圧ＶＢには－３００Ｖ（＝－５００Ｖ＋２００Ｖ）が出力される。制御部２５０は、入力信号Ｓ２０１によって直流電圧ＶＡが－５００Ｖとなるように制御することで、直流電圧ＶＢを－３００Ｖに制御することができる。

一方、直流電圧ＶＡを－５００Ｖとなるように制御している状態で、直流電圧ＶＣに－２００Ｖを出力したい場合には、式（２）に基づいてインピーダンスＲｚが０．６７ＭΩになるように制御する。すなわち、トランジスタ５０２のコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖｃｅが－２００Ｖになるように制御する。このとき、抵抗５１２の両端には約２００Ｖの電圧が印加されている。したがって、抵抗５１２は高耐圧でかつ高い抵抗値の部品を使用し、部品の耐圧や定格電力を満足する条件で使用する必要がある。分圧部５０１により、直流電圧ＶＣの最大値ＶＣｍａｘは、トランジスタ５０２がオフのときの値であり、抵抗２１２と抵抗５１２とを用いた以下の式（３）で算出できる。なお、抵抗５１３、抵抗５１４は、抵抗２１２、抵抗５１２に比べて抵抗値が十分に小さい抵抗であり、抵抗５１３、５１４の値を省略しても影響はない。
ＶＣｍａｘ＝ＶＡ×Ｒ５１２／（Ｒ５１２＋Ｒ２１２）式（３）

一方、直流電圧ＶＣの最低出力値はトランジスタ５０２がオンのときの値（Ｖｃｅ＝０Ｖ）、すなわち０Ｖである。以上のことから、分圧部５０１により、直流電圧ＶＣは、０～ＶＣｍａｘの間で変化させることができる（０≦ＶＣ≦ＶＣｍａｘ）。直流電圧ＶＣの値を検出するために、抵抗５１２は直流電圧ＶＣに繋がるラインに接続される。オペアンプ５０４の反転入力端子には、直流電圧ＶＣを抵抗５１２と抵抗５１４とで分圧した電圧と、基準電圧Ｖ２を抵抗５１３と抵抗５１４とで分圧した電圧が入力される。オペアンプ５０４の非反転入力端子には入力信号Ｓ２０６が入力される。入力信号Ｓ２０６は第１の制御手段である画像形成制御部３から送信される、直流電圧ＶＣを調整するための入力信号であり、直流電圧ＶＣに対応した直流電圧である。このように、画像形成制御部３は電源装置も制御する。オペアンプ５０４の反転入力端子に入力される電圧値をＶｉｎ－とすると、以下の式（４）が成り立つ。
Ｖｉｎ－＝（ＶＡ×Ｒ５１３×Ｒ５１４＋Ｖ２×Ｒ５１２×Ｒ５１４）
／（Ｒ５１２×Ｒ５１３＋Ｒ５１３×Ｒ５１４＋Ｒ５１２×Ｒ５１４）
式（４）

オペアンプ５０４は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子に接続されている入力信号Ｓ２０６の電圧値と等しくなるような電圧を出力する。コンデンサ５０６は高耐圧コンデンサであり、トランジスタ５０２等からなる高電圧部（図中コンデンサ５０６の左側）と、オペアンプ５０４等からなる低電圧部（図中コンデンサ５０６の右側）とを切り分けている。Ｓ２０５は、分圧部５０１を駆動するためのパルス波の信号でありＦＥＴ５０３のゲート端子に入力されている。パルス信号Ｓ２０５は、例えば周波数５０ｋＨｚ、オンデューティ５０％、振幅５Ｖに固定された矩形波が用いられる。ＦＥＴ５０３は、パルス信号Ｓ２０５がゲート端子に入力されることによってオンオフ動作している。ＦＥＴ５０３がオンオフ動作することにより、オペアンプ５０４の出力端子から出力された電圧がパルス電圧となり、抵抗５１１、５１０を介してコンデンサ５０６の一端に印加される。コンデンサ５０６の他端には、一端に印加されたパルス電圧に応じたパルス電圧が現れる。

コンデンサ５０６の他端に現れたパルス電圧は、ダイオード５０７のアノード側、ダイオード５０８のカソード側に接続されており、ダイオード５０７、５０８、コンデンサ５０５、放電用の抵抗５０９とからなる整流平滑回路によって平滑される。整流平滑された電圧は、トランジスタ５０２のベース端子に入力され、ベースエミッタ間に印加される。以上のことから、この分圧部５０１では、オペアンプ５０４の出力電圧に応じたベース電流がトランジスタ５０２に流れ、トランジスタ５０２のコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖｃｅとなる。このように、画像形成制御部３は、入力信号Ｓ２０６によって直流電圧ＶＣを所定の電圧値に制御することができる。直流電圧ＶＣは、０からＶＣｍａｘの範囲で、入力信号Ｓ２０６に対応した電圧に制御される。このように、少なくともオペアンプ５０４、トランジスタ５０２は、直流電圧ＶＣを調整する調整手段として機能する。

（現像ローラに供給ローラからトナーを供給するとき）
次に、現像ローラ１２に供給ローラ１４からトナーを供給するとき、直流電圧ＶＢの絶対値より、直流電圧ＶＣの絶対値を大きくする必要がある（｜ＶＢ｜＜｜ＶＣ｜）。例えば、直流電圧ＶＢを－３００Ｖ、直流電圧ＶＣを－４５０Ｖ、にする必要がある。トナーを剥ぎ取るときと同様に、直流電圧ＶＡを－５００Ｖになるように制御すると、ツェナーダイオード２１３により降伏電圧Ｖｚ（２００Ｖ）だけ電位差ができるため、直流電圧ＶＢには、－３００Ｖが出力される。一方、直流電圧ＶＡを－５００Ｖとなるように制御している状態で、直流電圧ＶＣに－４５０Ｖを出力したい場合には、インピーダンスＲｚが９ＭΩになるように制御する。すなわち、画像形成制御部３は、高耐圧トランジスタ５０２のコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖｃｅが－４５０Ｖになるように制御する。上述したように、画像形成制御部３は、入力信号Ｓ２０６によって電圧Ｖｃｅを制御することにより、直流電圧ＶＣを－４５０Ｖになるように制御する。

以上、説明したように、実施例１によれば、安価な構成で、直流電圧ＶＣを、直流電圧ＶＢよりも大きい電圧にすることも、小さい電圧にすることもできる。このように、供給ローラ１４に印加する電圧を調整して現像ローラ１２上のトナー量を制御する際に、供給ローラ１４に印加する電圧を現像ローラ１２に印加する電圧と同じ高電圧生成部２００から生成することが可能となる。

また、使用状況に応じて直流電圧ＶＢを変更する場合がある。例えば直流電圧ＶＢを－２５０Ｖにする。このとき、直流電圧ＶＢと直流電圧ＶＣとの電位差を一定にするために、直流電圧ＶＡは－４５０Ｖ、直流電圧ＶＢは－２５０Ｖ、直流電圧ＶＣは－４００Ｖになるように制御することが望ましい。この場合も、上述したように入力信号Ｓ２０１によって直流電圧ＶＡを－４５０Ｖになるよう制御し、入力信号Ｓ２０６によって直流電圧ＶＣが－４００ＶになるようにインピーダンスＲｚを制御することで、実現可能である。

また、使用状況に応じて、直流電圧ＶＢと直流電圧ＶＣとの電位差を変更する場合がある。この場合も、上述したように、入力信号Ｓ２０１によって直流電圧ＶＡを制御し、入力信号Ｓ２０６によって直流電圧ＶＣを制御することで直流電圧ＶＢと直流電圧ＶＣとの電位差を可変することができる。

また、高電圧生成部２００の出力電圧である直流電圧ＶＡをオペアンプ２０４にフィードバックしたが他の方法でフィードバックしてもよい。例えば、ツェナーダイオード２１３のカソード側の直流電圧ＶＢをオペアンプ２０４にフィードバックすることで、直流電圧ＶＢの出力値の精度を向上させることも可能である。また、電圧降下素子としてツェナーダイオード２１３を用いたが、ツェナーダイオードに限定されることはなく、バリスタなどの所定の電圧を降下させる素子であれば適用が可能である。

更に、直流電圧ＶＢを現像ローラ１２、直流電圧ＶＣを供給ローラ１４に印加したが、印加先はどこでもよい。例えば、直流電圧ＶＢを現像ブレード１３に供給し、直流電圧ＶＣを現像ローラ１２に供給してもよい。すなわち、直流電圧ＶＢは、現像ローラ１２、現像ブレード１３及び供給ローラ１４のいずれかの部材に印加されるようにしてもよい。そして、直流電圧ＶＣは、直流電圧ＶＢが印加されている部材とは異なる現像ローラ１２、現像ブレード１３及び供給ローラ１４のうちの他のいずれかの部材に印加されてもよい。また例えば、図３のようにしてもよい。図３は直流電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣに加え、第４の直流電圧である直流電圧ＶＤを出力する電源装置の回路図である。なお、図２（ａ）と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図３に示したように、直流電圧ＶＡに第２の抵抗である抵抗２１４の一端を接続し、抵抗２１４の他端に第２の分圧手段である分圧部５２１を追加する。分圧部５２１は、分圧部５０１と同様の構成とし、説明を省略する。抵抗２１４と分圧部５２１との間の電位を直流電圧ＶＤとする。このとき、例えば、現像ブレード１３に直流電圧ＶＢを印加し、現像ローラ１２に直流電圧ＶＣを印加し、供給ローラ１４に直流電圧ＶＤを印加することも可能である。

以上、実施例１によれば、安価な構成で、複数の高電圧に任意の値の電圧を出力することができる。

［立ち上げシーケンス］
図２（ａ）の電源装置の立ち上げシーケンスについて、図４（ａ）を用いて説明する。図４（ａ）は横軸に時間（ｔｉｍｅ）を示し、縦軸に直流電圧（Ｖ）を示すグラフである。このグラフで、直流電圧ＶＡ、ＶＢを実線で示し、直流電圧ＶＣを破線で示す。各直流電圧を立ち上げるとき、入力信号Ｓ２０１、パルス信号Ｓ２０２、パルス信号Ｓ２０５、入力信号Ｓ２０６、を用いて出力電圧が制御される。各信号を同時にオンすると、直流電圧ＶＢは直流電圧ＶＡがツェナーダイオード２１３の降伏電圧Ｖｚに到達するまでは（略等しくなるまでは）出力されない。このため、直流電圧ＶＢよりも直流電圧ＶＣのほうが負の方向に大きい出力電圧が出力されてしまう。直流電圧ＶＢを現像ブレード１３、直流電圧ＶＣを現像ローラ１２に接続している場合、直流電圧ＶＢよりも直流電圧ＶＣに負の方向に大きい電圧が印加されると、トナーが現像ブレード１３に融着し、画像不良が発生するおそれがある。また、現像ブレード１３に印加する電圧と現像ローラ１２に印加する電圧との電位差が所定の電位差よりも大きくなると、現像ブレード１３と現像ローラ１２との間で放電現象が発生し、画像不良が発生するおそれもある。

そこで、実施例２では、入力信号Ｓ２０１、パルス信号Ｓ２０２、パルス信号Ｓ２０５、入力信号Ｓ２０６を用いて、出力のオンのタイミング及びオフのタイミングを制御する。これにより、複数の直流電圧の電位差を所定の範囲内に保ちながら、各電圧の立ち上げ及び立ち下げを行うことが可能である。例えば、２つの直流電圧の電位差が０～１００Ｖの範囲内に収まるように立ち上げる。

図４（ａ）の時刻１で、入力信号Ｓ２０１及びパルス信号Ｓ２０２を用いて直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば－３００Ｖ）になるように立ち上げる。直流電圧ＶＢは直流電圧ＶＡがツェナーダイオード２１３の降伏電圧Ｖｚ（例えば２００Ｖ）に到達する時刻αまで出力されない。時刻αで直流電圧ＶＡが降伏電圧Ｖｚに到達したあとは、直流電圧ＶＡには直流電圧ＶＢに対して降伏電圧Ｖｚに相当する一定の電位差を持った電圧が出力される。このとき、パルス信号Ｓ２０５及び入力信号Ｓ２０６を用いて直流電圧ＶＣを０ボルトになるよう制御することで、直流電圧ＶＣに出力電圧ＶＢよりも負の方向に大きい電圧が印加されないようにすることが可能である。例えば、時刻３に到達するまで、直流電圧ＶＣが０Ｖとなるように制御される。

時刻２において、直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば－３００Ｖ）に到達し、直流電圧ＶＢが所定の電圧（例えば－１００Ｖ）に立ち上がる。時刻３において、パルス信号Ｓ２０５及び入力信号Ｓ２０６を用いて直流電圧ＶＣが所定の電圧（例えば－１００Ｖ）になるように制御を開始する。時刻４において、入力信号Ｓ２０１及びパルス信号Ｓ２０２を用いて直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば－４００Ｖ）になるように制御する。直流電圧ＶＡが－４００Ｖに到達したとき、直流電圧ＶＢは－２００Ｖとなる。

時刻５において、パルス信号Ｓ２０５及び入力信号Ｓ２０６を用いて直流電圧ＶＣが所定の電圧（例えば－２００Ｖ）になるように制御する。時刻６において、入力信号Ｓ２０１及びパルス信号Ｓ２０２を用いて直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば－５００Ｖ）になるように制御する。直流電圧ＶＡが－５００Ｖに到達したとき、直流電圧ＶＢは－３００Ｖとなる。時刻７において、パルス信号Ｓ２０５及び入力信号Ｓ２０６を用いて直流電圧ＶＣが所定の電圧（例えば－３００Ｖ）になるように制御する。時刻８において、入力信号Ｓ２０１及びパルス信号Ｓ２０２を用いて直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば－６５０Ｖ）になるように制御する。直流電圧ＶＡが－６５０Ｖに到達したとき、直流電圧ＶＢは－４５０Ｖとなる。

以上のように、入力信号Ｓ２０１とパルス信号Ｓ２０２、パルス信号Ｓ２０５と入力信号Ｓ２０６をそれぞれ制御することで、直流電圧ＶＢと直流電圧ＶＣが所定の電位差内（０Ｖ～１００Ｖ）を保った状態で、所定の電圧まで立ち上げることができる。

［立ち下げシーケンス］
次に、図４（ｂ）を用いて、直流電圧ＶＢと直流電圧ＶＣとの電位差が所定の電位差の範囲内を保った状態で立ち下げるシーケンスについて説明する。図４（ｂ）は横軸に時間（ｔｉｍｅ）を示し、縦軸に直流電圧（Ｖ）を示すグラフである。このグラフで、直流電圧ＶＡ、ＶＢを実線で示し、直流電圧ＶＣを破線で示す。

図４（ｂ）の時刻１１において、入力信号Ｓ２０１及びパルス信号Ｓ２０２を用いて直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば－５００Ｖ）になるように立ち下げる。直流電圧ＶＡが－５００Ｖに到達したとき、直流電圧ＶＢは－３００Ｖとなる。このとき、直流電圧ＶＣは－３００Ｖになるように制御されており、直流電圧ＶＢとの電位差がゼロボルトになっている。時刻１２において、パルス信号Ｓ２０５及び入力信号Ｓ２０６を用いて直流電圧ＶＣが所定の電圧（例えば－２００Ｖ）になるように制御する。このとき、直流電圧ＶＢは－３００Ｖであり、直流電圧ＶＣとの電位差は１００Ｖとなる。時刻１３において、入力信号Ｓ２０１及びパルス信号Ｓ２０２を用いて直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば－４００Ｖ）になるように制御する。直流電圧ＶＡが－４００に到達したとき、直流電圧ＶＢは－２００Ｖとなる。時刻１４において、パルス信号Ｓ２０５及び入力信号Ｓ２０６を用いて直流電圧ＶＣが所定の電圧（例えば－１００Ｖ）になるように制御する。

時刻１５において、入力信号Ｓ２０１及びパルス信号Ｓ２０２を用いて直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば－３００Ｖ）になるように制御する。直流電圧ＶＡが－３００に到達したとき、直流電圧ＶＢは－１００Ｖとなる。時刻１６において、パルス信号Ｓ２０５及び入力信号Ｓ２０６を用いて直流電圧ＶＣが所定の電圧（例えば０Ｖ）になるように制御する。時刻１７において、入力信号Ｓ２０１及びパルス信号Ｓ２０２を用いて直流電圧ＶＡが所定の電圧（例えば０Ｖ）になるように制御する。直流電圧ＶＢは、直流電圧ＶＡが０Ｖとなる時刻１８よりも早い時刻βにおいて０Ｖとなる。このように、入力信号Ｓ２０１とパルス信号Ｓ２０２、パルス信号Ｓ２０５と入力信号Ｓ２０６をそれぞれ制御することで、直流電圧ＶＢと直流電圧ＶＣとが所定の電位差内となる状態を保ちつつ、所定の電圧まで立ち下げることができる。

以上、説明したように、実施例２でも、現像ブレード１３に印加する直流電圧ＶＢを調整して現像ローラ１２上のトナーを規制し、直流電圧ＶＢを、現像ローラ１２に印加する直流電圧ＶＣと同じ高電圧生成部２００から生成する構成を前提とする。また、入力信号Ｓ２０１、パルス信号Ｓ２０２、パルス信号Ｓ２０５、入力信号Ｓ２０６、を用いて、電源装置の立ち上げ及び立ち下げシーケンスを制御する。これにより、直流電圧ＶＢと直流電圧ＶＣとの電位差を所定の範囲内に保つことが可能である。なお、直流電圧ＶＢと直流電圧ＶＣとの電位差の所定の範囲（例えば０Ｖ～１００Ｖ）は、個々の画像形成装置に応じて画像不良が発生しない範囲に設定される。

以上、実施例２によれば、安価な構成で、複数の高電圧に任意の値の電圧を出力することができる。

なお、上記実施例１，２においては制御部２５０によって電源装置を制御するための信号を出力する構成を説明したが、制御部２５０を用いずに画像形成制御部３から電源装置を制御するための信号を出力するように構成することも可能である。

２００高電圧生成部
２１２抵抗
２１３ツェナーダイオード
５０１分圧部

Claims

静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体にトナーを付着させる現像ローラと、
前記現像ローラ上のトナーを規制するための現像規制部材と、
前記現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、
第１の直流電圧を生成する電圧生成部を有する電源装置であって、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に降下させる電圧降下素子と、前記第１の直流電圧が出力されるラインに接続された第１の抵抗と、前記第１の直流電圧を前記第１の抵抗と分圧することにより第３の直流電圧を発生させる第１の分圧手段であって、前記第２の直流電圧と前記第３の直流電圧との電位差が形成されるように前記第３の直流電圧を調整する調整手段を有する第１の分圧手段と、を有する電源装置と、
前記電源装置を制御する第１の制御手段と、を備え、
前記第２の直流電圧は、前記現像ローラ、前記現像規制部材及び前記供給ローラのいずれかの部材に印加され、
前記第３の直流電圧は、前記第２の直流電圧が印加されている前記いずれかの部材とは異なる前記現像ローラ、前記現像規制部材及び前記供給ローラのうちの他のいずれかの部材に印加され、
前記第１の制御手段は、
（ｉ）前記現像ローラ上のトナーを前記供給ローラにより剥ぎ取る場合には、前記第２の直流電圧の絶対値が前記第３の直流電圧の絶対値よりも大きくなる、
（ｉｉ）前記供給ローラから前記現像ローラにトナーを供給する場合には、前記第２の直流電圧の絶対値が前記第３の直流電圧の絶対値よりも小さくなる、
ように制御し、
（ｉｉｉ）前記電源装置を立ち上げる際には、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧との電位差が前記電圧降下素子の降伏電圧と略等しくなるまでは、前記第３の直流電圧をゼロボルトとするように制御し、
（ｉｖ）前記（ｉｉｉ）の制御を実施した後、前記第２の直流電圧と前記第３の直流電圧との電位差が形成された状態で前記第１の直流電圧、前記第２の直流電圧及び前記第３の直流電圧を上げるように制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記調整手段は、インピーダンスの値を変更することが可能なインピーダンス素子を有し、前記インピーダンス素子の値を変更することにより前記第３の直流電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記インピーダンス素子は、少なくともトランジスタ又はフォトカプラであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記電圧降下素子は、少なくともツェナーダイオード又はバリスタであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記電圧生成部は、
１次巻線及び２次巻線を有するトランスと、
前記１次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、
前記２次巻線に誘起された電圧を整流平滑する整流平滑手段と、
前記スイッチング素子のオンオフを制御する第２の制御手段と、
を有し、
前記第１の直流電圧は、前記整流平滑手段により整流平滑された電圧であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の直流電圧が出力されるラインに接続された第２の抵抗と、
前記第１の直流電圧を前記第２の抵抗と分圧することにより第４の直流電圧を発生させる第２の分圧手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体にトナーを付着させる現像ローラと、
前記現像ローラ上のトナーを規制するための現像規制部材と、
前記現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、
第１の直流電圧を生成する電圧生成部を有する電源装置であって、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に降下させる電圧降下素子と、前記第１の直流電圧が出力されるラインに接続された第１の抵抗と、前記第１の直流電圧を前記第１の抵抗と分圧することにより第３の直流電圧を発生させる第１の分圧手段であって、前記第２の直流電圧と前記第３の直流電圧との電位差が形成されるように前記第３の直流電圧を調整する調整手段を有する第１の分圧手段と、を有する電源装置と、
前記電源装置を制御する第１の制御手段と、を備え、
前記第２の直流電圧は、前記現像ローラ、前記現像規制部材及び前記供給ローラのいずれかの部材に印加され、
前記第３の直流電圧は、前記第２の直流電圧が印加されている前記いずれかの部材とは異なる前記現像ローラ、前記現像規制部材及び前記供給ローラのうちの他のいずれかの部材に印加され、
前記第１の制御手段は、
（ｉ）前記現像ローラ上のトナーを前記供給ローラにより剥ぎ取る場合には、前記第２の直流電圧の絶対値が前記第３の直流電圧の絶対値よりも大きくなる、
（ｉｉ）前記供給ローラから前記現像ローラにトナーを供給する場合には、前記第２の直流電圧の絶対値が前記第３の直流電圧の絶対値よりも小さくなる、
ように制御し、
（ｉｉｉ）前記電源装置を立ち下げる際には、前記第２の直流電圧と前記第３の直流電圧との電位差が形成されている状態で前記第１の直流電圧、前記第２の直流電圧及び前記第３の直流電圧を下げるように制御し、
（ｉｖ）前記（ｉｉｉ）の制御を実施した後、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧との電位差が前記電圧降下素子の降伏電圧と略等しくなっている状態で前記第３の直流電圧をゼロボルトとするように制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記調整手段は、インピーダンスの値を変更することが可能なインピーダンス素子を有し、前記インピーダンス素子の値を変更することにより前記第３の直流電圧を調整することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記インピーダンス素子は、少なくともトランジスタ又はフォトカプラであることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
前記電圧降下素子は、少なくともツェナーダイオード又はバリスタであることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記電圧生成部は、
１次巻線及び２次巻線を有するトランスと、
前記１次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、
前記２次巻線に誘起された電圧を整流平滑する整流平滑手段と、
前記スイッチング素子のオンオフを制御する第２の制御手段と、
を有し、
前記第１の直流電圧は、前記整流平滑手段により整流平滑された電圧であることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の直流電圧が出力されるラインに接続された第２の抵抗と、
前記第１の直流電圧を前記第２の抵抗と分圧することにより第４の直流電圧を発生させる第２の分圧手段と、
を備えることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。