(57)【要約】      （修正有）【課題】間欠印刷によりトナー電位が高くなっても、トナー供給ローラに供給する電圧を一定に制御することができる画像形成装置を提供し、トナー供給ローラから現像ローラへのトナー搬送を正常に行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー電位の上昇によって第２導電部材で発生する電圧が高くなってしまっても、電圧降下回路を介して、その電流をグランドに流すことで、上昇した分の電圧を速やかに低下させることができ、トナー電位の上昇にかかわらず第２導電部材に供給する電圧を定電流制御することが可能となる。これにより、画像形成装置１は、トナー供給ローラ６から現像ローラ５へのトナー搬送を正常に行うことができる。【選択図】図１
2007264482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の媒体に帯電した現像剤を付着させて画像を形成する画像形成装置において、
電圧が印加される第１導電部材と、
前記第１導電部材に接触し、定電圧制御された電圧が供給される第２導電部材と、
前記第２導電部材に供給する前記電圧を所定の値の電圧となるように定電圧制御する制御部と、
前記制御部と前記第２導電部材との間に設けられる電圧降下回路とを有し、
前記電圧降下回路は、前記第２導電部材で発生する電圧と、前記制御部で定電圧制御しようとする電圧とに基づいて前記第２導電部材に供給する電圧を降下させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電圧降下回路の動作又は非動作を選択する選択部を有し、
前記選択部は、前記第２導電部材で発生する電圧と、前記制御部で定電圧制御しようとする電圧とに基づいて、前記電圧降下回路の動作又は非動作を選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記選択部は、前記第２導電部材で発生する電圧の絶対値が前記制御部で定電圧制御しようとする電圧の絶対値より大きい場合、前記電圧降下回路を動作させるように選択することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、複数の電圧を前記第２導電部材に供給するように制御可能であり、
前記選択部は、前記制御部で定電圧制御しようとする電圧の絶対値が前記第２導電部材で発生する電圧の絶対値よりも低い場合、前記電圧降下回路を動作させるように選択することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２導電部材で発生する電圧値を検出し、
前記選択部は、前記制御部で検出された前記電圧値に基づいて前記電圧降下回路を動作させるように選択することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部が定電圧制御してからの経過時間を計測する時計部を有し、
前記選択部は、前記時計部で計測された経過時間に基づいて前記電圧降下回路の動作又は非動作を選択することを特徴する請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１導電部材は、像担持体に前記現像剤を供給する現像ローラであり、
前記第２導電部材は、前記第１導電部材に現像剤を供給する現像剤供給ローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラに電圧を供給する電源装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プリンタにおいて、感光体ドラムに接触して現像ローラが配設され、現像ローラに接触してトナー供給ローラが配設されている（例えば、特許文献１参照）。そして、この現像ローラには、高圧電源によって例えば−３００Ｖの電圧ＤＢが供給されている。また、トナー供給ローラには、高圧電源によって、印刷条件に応じて例えば−３００Ｖから−４５０Ｖの電圧ＳＢが供給されている。この電圧ＳＢは、トナー供給ローラへの設定電圧値と、トナー供給ローラの出力電圧値を比較しながら定電圧制御が行われている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１３７２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたような電子写真プリンタにおいて間欠印刷を行うと、現像剤としてのトナーの帯電電位（トナー電位）が高くなる。この場合、トナー供給ローラには、高くなったトナー電位と、現像ローラを介して接続されているＤＢ電圧との両方の影響により、設定電圧値よりも常に高い電圧値となる。
【０００５】
これを一定電圧にするためには、通常回路をオフにして電圧を低下させる。しかしながら、回路抵抗やローラ抵抗が高くなるため電圧の低下が鈍い。そのため、トナー供給ローラへの出力電圧が速やかに一定にならない。したがって、トナー供給ローラから現像ローラへのトナーの供給が正常に行われず、印刷品位が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、間欠印刷によりトナー電位が高くなっても、トナー供給ローラに供給する電圧を一定に制御することができる画像形成装置を提供し、トナー供給ローラから現像ローラへのトナー搬送を正常に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明の画像形成装置は、所定の媒体に帯電した現像剤を付着させて画像を形成する画像形成装置において、電圧が印加される第１導電部材と、前記第１導電部材に接触し、定電圧制御された電圧が供給される第２導電部材と、前記第２導電部材に供給する前記電圧を所定の値の電圧となるように定電圧制御する制御部と、前記制御部と前記第２導電部材との間に設けられる電圧降下回路とを有し、前記電圧降下回路は、前記第２導電部材で発生する電圧と、前記制御部で定電圧制御しようとする電圧とに基づいて前記第２導電部材に供給する電圧を降下させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の画像形成装置は、トナー電位の上昇によって第２導電部材で発生する電圧が高くなってしまっても、電圧降下回路を介して、その電流をグランドに流すことで、上昇した分の電圧を速やかに低下させることができる。したがって、トナー電位の上昇にかかわらず第２導電部材に供給する電圧を定電流制御することが可能となる。これにより、本発明の画像形成装置は、トナー供給ローラから現像装置へのトナー搬送を正常に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の画像形成装置について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。本発明の画像形成装置１は、感光体ドラム２と、帯電ローラ３と、ＬＥＤヘッド４と、第１導電部材としての現像ローラ５と、第２導電部材としてのトナー供給ローラ６と、転写ローラ７と、ヒートローラ８と、バックアップローラ９と、現像ブレード１０とを有している。また、帯電ローラ３、現像ローラ５、トナー供給ローラ６、及び、転写ローラ７は定電圧電源装置１１から電圧供給されている。
【００１１】
感光体ドラム２は、固定シャフトを中心軸としてフレームに図中矢印Ａの方向に回転可能に軸固定されている。この感光体ドラム２は、静電潜像担持体で、その表面に電荷を蓄えることが可能に構成されている。そして、感光体ドラム２は接地されている。この表面に蓄えられた電荷は、ＬＥＤヘッド４での露光によって電荷を除去することが可能に構成されている。この感光体ドラム２は、その表面に形成された静電潜像に現像剤であるトナー１２を付着させることにより、可視化することができる。
【００１２】
現像ローラ５は、一定の圧力で感光体ドラム２の表面に接触するように配置され、フレームに図中矢印Ｂの方向に回転可能に軸固定されている。また、この現像ローラ５は、下記で説明する定電圧電源装置１１に接続されている。これにより、この現像ローラ５は、所定の電圧、例えば＋３００Ｖあるいは−３００Ｖの電圧が供給され、接触した感光体ドラム２の表面に形成された静電潜像をトナー１２によって現像する。このとき、現像ローラ５は、回転することでトナー１２を感光体ドラム５に搬送する。
【００１３】
この現像ローラ５には、現像ブレード１０がその表面に接触するように備えられている。この現像ブレード１０は、例えば板状弾性部材で形成され、トナー供給ローラ６から搬送されるトナー１２が現像ローラ５上で均一の厚さとなるようにすることができる。
【００１４】
トナー供給ローラ６は、現像ローラ５における感光体ドラム２よりも回転上流側に一定の圧力で現像ローラ５の表面に接触するように配置され、フレームに図中矢印Ｃの方向に回転可能に軸固定されている。このトナー供給ローラ６は、図示されていないトナーカートリッジからトナー槽に搬送されたトナー１２を現像ローラ５に搬送する。そして、トナー供給ローラ６は、定電圧電源装置１１に接続され、所定の電圧、例えば−３００Ｖから−５００Ｖの電圧が供給される。
【００１５】
トナー供給ローラ６への供給電圧は、温度、湿度等により供給電圧を変動させるのが一般的な方法である。具体的には、温湿度センサや現像ローラ５に流れる電流値を検出し、温湿度を検出し温度が低い場合、トナー供給ローラ６への供給電圧を絶対値レベルで低くし、逆に温度が高い場合、トナー供給ローラ６への供給電圧を絶対値レベルで高くする。
【００１６】
トナー１２は、帯電しており、例えば負極性の電荷を有している。このトナー１２は、下記で説明するような数百枚の間欠的な印刷によってトナー１２の帯電電位（トナー電位）が上昇する現象が起こる。一方、トナー供給ローラ６には、上述のように電圧が印加された現像ローラ５と接触している。そこで、トナー電位の上昇が起こると、このトナー供給ローラ６には、トナー電位と現像ローラ５との影響、すなわち、トナー電位と現像ローラ５とを介して接続されている電源との影響により下記で説明する定電圧に制御しようとする電圧値すなわち設定電圧値よりも高い電圧が発生してしまうことがある。本発明の画像形成装置１では、設定電圧値よりも高い電圧が発生しても下記に示すとおり、定電圧制御することができる。
【００１７】
帯電ローラ３は、感光体ドラム２における現像ローラ５よりも回転上流側に一定の圧力で感光体ドラム２の表面に接触するように配置され、フレームに図中矢印Ｄ方向に回転可能に軸固定されている。この帯電ローラ３は、感光体ドラム２に対して所定の正電圧又は負電圧を供給する、例えば、−１．３５ｋＶを供給することにより、感光体ドラム２を帯電させる。この帯電ローラ３は、定電圧電源装置１１に接続され、定電圧電源装置１１から電圧が供給される。
【００１８】
転写ローラ７は、図示されていない記録媒体搬送路とともに用紙等の記録媒体１３を感光体ドラム２で挟むように感光体ドラム２の下方に配置され、図中矢印Ｅの方向に回転可能に軸固定されている。この転写ローラ７には、感光体ドラム２に供給される電圧と逆のバイアス電圧、例えば−１．１ｋＶあるいは最大＋８ｋＶの電圧が供給されている。そして、感光体ドラム２上に形成された現像剤画像を記録媒体１３に転写することができる。この転写ローラ７は、定電圧電源装置１１に接続され、定電圧電源装置１１から電圧が供給されてもよい。この転写ローラ７への供給電圧は、温度、記録媒体１３の種類により適宜変動させるのが好ましい。
【００１９】
転写ローラ７への正極性の供給電圧は、温度、記録媒体１３の種類等により、供給電圧を変動させるのが一般的な方法である。
【００２０】
このような部材を有する画像形成装置１は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー１２を貯蔵する図示されないトナーカートリッジとともに、各色に対応する感光体ドラム２、現像ローラ５、トナー供給ローラ６を含む現像器を有している。この各色の現像器は、感光体ドラム２上に各色に対応するトナー１２による現像剤画像をそれぞれ形成し、その現像剤画像を記録媒体１３上にそれぞれ定着させる。これにより、所定の画像が記録媒体１３に形成される。
【００２１】
定着器となるヒートローラ８とバックアップローラ９は、図示されない記録媒体搬送路下流側に設けられ、記録媒体搬送路とともに、搬送される記録媒体１３を挟むように配置されている。ヒートローラ８は、図示されない熱源により熱を供給される。この熱を用いて記録媒体１３上に付着したトナー１２を溶解し、記録媒体１３上に定着させる。また、トナー１２の定着時には、バックアップローラ９からの加圧力を利用し、溶解したトナー１２を記録媒体１３に定着させる。トナー１２が定着した記録媒体１３は、図示されない記録媒体搬送路によって搬送され、画像形成装置１の外に排出される。
【００２２】
上述のような画像形成装置１は、現像ローラ５及びトナー供給ローラ６に定電圧電源装置１１から供給する電圧を変動させることで例えば−５０Ｖから１３５０Ｖの電位を有する負極性のトナー１２を感光体ドラム２に付着させて記録媒体１３に現像剤画像を形成したり、感光体ドラム２に付着したトナー１２を回収したりすることができる。
【００２３】
印刷終了時のクリーニングシーケンス等でトナー１２を回収する場合、例えば、定電圧電源装置１１は、現像ローラ５に＋３００Ｖ、トナー供給ローラ６に０Ｖ、帯電ローラ３に−１．３５ｋＶ、転写ローラ７に−１．１ｋＶの電圧を供給する。転写ローラ７及び帯電ローラ３上のトナー１２は、感光体ドラム２と転写ローラ７及び帯電ローラ３との間の電位差により電気的に感光体ドラム２に引き付けられる。感光体ドラム２上のトナー１２は、感光体ドラム２と現像ローラ５との間の電位差により、電気的に現像ローラ５に引き付けられ、トナーが回収される。
【００２４】
一方、記録媒体１３に現像剤画像を形成する場合、例えば、定電圧電源装置１１は、現像ローラ５に−３００Ｖ、トナー供給ローラ６に−３００Ｖから−５００Ｖ、帯電ローラ３に−１．３５ｋＶ、転写ローラ７に正極性の電圧を供給する。回転する感光体ドラム２の表面を帯電ローラ３に−１．３５ｋＶの電圧をかけることにより一様（約−８５０Ｖ）に帯電し、ＬＥＤヘッド４により露光することで感光体ドラム２上に静電潜像が形成される。そして、トナー供給ローラ６と現像ローラ５との間の電位差により、トナー１２がトナー供給ローラ６から現像ローラ５へ電気的に引き付けられることで、トナー１２を現像ローラ５に搬送する。さらに、搬送されたトナー１２は、現像ブレード１０により現像ローラ５上で一様となる。現像ローラ５上のトナー１２は、感光体ドラム２と現像ローラ５との電位差により、トナー１２を現像ローラ５から感光体ドラム２へ電気的に引き付けることで感光体ドラム２上に現像剤画像を形成する。さらにまた、感光体ドラム２と転写ローラ７との間の電位差により、現像剤画像を形成するトナー１２を感光体ドラム２から記録媒体１３へ電気的に引き付けることで、トナー１２を記録媒体１３に転写し、ヒートローラ８及びバックアップローラ９によりトナー１２を記録媒体１３に定着させる。
【００２５】
図２は、画像形成装置１に定電圧を供給する定電圧電源装置１１の構成図である。この定電圧電源装置１１は、図２のように、制御部４１に制御される。この定電圧電源装置１１は、トランス２３の１次側にトランジスタ２０と、ダイオード２１と、コンデンサ２２と、トランス２３とを有している。そして、定電圧電源装置１１は、トランス２３の２次側にダイオード２４と、コンデンサ２５とにより構成される整流平滑回路、抵抗２６と、抵抗２７とで構成される定電圧回路、及び、ツェナダイオード２８と、サイリスタ２９と、抵抗３０とで構成される電圧降下回路を有している。また、制御部４１は、抵抗３１と、トランジスタ３２と、Ａ／Ｄ変換部３３と、格納レジスタ３４と、比較部３５と、設定レジスタ３６と、選択レジスタ３７と、比較部３８と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部３９と、選択部４０とで構成されている。
【００２６】
定電圧電源装置１１は、トランス２３の１次側が電圧源Ｖｃｃ４２に接続されている。この電圧源Ｖｃｃ４２は、トランス２３の１次側に対して並列にコンデンサ２２が接続されている。さらに、この並列に接続されたコンデンサ２２及びトランス２３の１次側を介してダイオード２１のアノードが接続されている。このダイオード２１のカソードは、トランジスタ２０のコレクタに接続されている。このトランジスタ２０のエミッタは接地され、ベースは制御部４１のＰＷＭ制御部３９と接続されている。
【００２７】
トランス２３の２次側は、整流平滑回路で、定電圧電源装置１１の出力となり、この出力がトナー供給ローラ６に接続されている。トランス２３の２次側は、ダイオード２４のカソードが接続されている。トランス２３の２次側のダイオード２４が接続されていない端子は、コンデンサ２５に接続されている。さらに、トランス２３の２次側のダイオード２４が接続されていない端子は、接地されている。このダイオード２４のアノードは、コンデンサ２５に接続されている。ダイオード２４のアノードは、コンデンサ２５のトランス２３と接続されていない電極と接続されている。また、このダイオード２４のアノードは、抵抗２６と、ツェナダイオード２８のアノードと、負荷であるトナー供給ローラ６に接続されている。抵抗２６のもう一端は、抵抗２７を介して電圧源Ｖｃｃ４３に接続されるとともに、制御部４１のＡ／Ｄ変換部３３と接続されている。ツェナダイオード２８のカソードは、サイリスタ２９に接続されている。このサイリスタ２９は、ツェナダイオード２８と接続されていない側が接地されている。このサイリスタ２９のゲートは、抵抗３０を介して制御部４１のトランジスタ３２のエミッタと、抵抗３１とに接続されている。
【００２８】
制御部４１の抵抗３１の抵抗３０に接続されていない側は接地されている。また、トランジスタ３２のコレクタは電圧源４５に接続されており、トランジスタ３２のベースは選択部４０に接続されている。Ａ／Ｄ変換部３３の出力は、格納レジスタ３４の入力に接続されている。格納レジスタ３４の出力は、比較部３５の入力に接続されている。比較部３５のもう一方の入力には設定レジスタ３６の出力が接続されている。設定レジスタのもう一方の出力は比較部３８の入力に接続されている。比較部３８のもう一方の入力には選択レジスタ３７の出力が接続されている。比較部３５の出力は、ＰＷＭ制御部３９に接続されている。また、比較部３８の出力は、選択部４０に接続されている。
【００２９】
以上のような定電圧電源装置１１は、画像形成装置１のトナー供給ローラ６に所定の電位を供給する。図３は、定電圧電源装置１１のトランス２３の１次側の回路の動作の例を示した電圧電流波形である。図２及び図３のように、時間ｔ１において、制御部４１がトランジスタ２０のベース−エミッタ間の順方向電圧Ｖｂｅを越える電圧ｖ１をＰＷＭ制御部３９からＰＷＭ出力した場合、この電圧ｖ１の入力によりトランジスタ２０がオンとなる。これにより、電圧源Ｖｃｃ４２からトランス２３及びダイオード２１を介して、コレクタ−エミッタ間に電流ｉ１が流れる。このとき、トレンス２３にはエネルギーが蓄積される。このとき、トランジスタ２０がオンとなっている時間をｔとする。
【００３０】
そして、時間ｔ２において、制御部４１がトランジスタ２０のベース−エミッタ間の順方向電圧Ｖｂｅを越えない電位ｖ１をＰＷＭ制御部３９からＰＷＭ出力した場合、この電圧ｖ１によりトランジスタ２０がオフとなる。これにより、トランス２３及びコンデンサ２２にて充放電が繰り返され、ＬＣ共振回路となる。このときの電位ｖ２は、図３に示されるような電圧波形となる。
【００３１】
さらに、時間ｔ３において、制御部４１が再びＰＷＭ制御部３９から電圧Ｖｂｅを超える電圧ｖ１を出力し、トランジスタ２０がオンとなる。このとき、再び電流ｉ１が流れ、ＬＣ共振は停止する。また、時間ｔ４において、制御部４１が再びＰＷＭ制御部３９から電圧Ｖｂｅを超えない電圧ｖ１を出力し、トランジスタ２０がオフとなる。このとき、再びＬＣ共振が発生する。以後、周期Ｔで上述のように繰り返される。
【００３２】
このときの電流ｉ１とｖ２は、以下の式で求められる。
【００３３】
【数１】
2007264482.tif 000003
【００３４】
【数２】
2007264482.tif 000004
【００３５】
図４は、定電圧電源装置１１のトランス２３の２次側の回路の動作の例を示した電圧波形である。図２及び図４のように、トランス２３の２次側の電圧ｖ３は、トランス２３の１次側の電圧ｖ２から昇圧された電圧値となる。このときの昇圧電圧は、トランス２３の巻線比となる。したがって、トランジスタ２０がオフになっている時間ｔ２から時間ｔ３の間の電圧ｖ２のＬＣ振幅に対応するような電圧波形となる。そして、電圧ｖ４は、ダイオード２４により整流され、コンデンサ２５により平滑された図４のような電圧となる。
【００３６】
この定電圧電源装置１１の定電圧の制御について以下に説明する。ダイオード２４とコンデンサ２５により整流及び平滑された電圧と、電圧源Ｖｃｃ４３からの電圧とは、抵抗２６と抵抗２７とで分圧され、その分圧された電圧ｖ５がＡ／Ｄ変換部３３に入力される。Ａ／Ｄ変換部３３は、この分圧された電圧ｖ５をＡ／Ｄ変換し、変換された値Ｚを格納レジスタ３４に格納する。格納レジスタ３４に格納された値Ｚは、比較部３５に入力される。
【００３７】
この比較部３５の入力に接続された設定レジスタ３６には、例えば温度や湿度に基づいて決定されたトナー供給ローラ６に印加する電圧値に対応する値Ｙが予め格納されている。この格納されている値Ｙは、比較部３５に入力される。
【００３８】
比較部３５は、この格納レジスタ３４から入力された値Ｚと、設定レジスタ３６から入力された値Ｙとを周期Ｔ毎に比較演算を行う。比較部３５は、格納レジスタ３４の値Ｚが設定レジスタ３６の値Ｙよりも大きい（Ｙ＜Ｚ）場合、ハイレベル電圧を出力し、ＰＷＭ制御部３９からトランジスタ２０にＰＷＭ出力を行う。一方、比較部３５は、格納レジスタ３４の値Ｚが設定レジスタ３６の値Ｙよりも小さい（Ｙ＞Ｚ）場合、ローレベル電圧を出力し、ＰＷＭ制御部３９からトランジスタ２０へのＰＷＭ出力を停止する。これを繰り返すことで、整流及び平滑された電圧を定電圧制御することができる。
【００３９】
本発明の画像形成装置１は、図示しない検出手段を用いて、その結果に基づき、定電圧電源装置１１の出力電圧を可変させることができる。設定レジスタの値Ｙを変更することにより、定電圧電源装置１１の出力電圧値を変更することができる。具体例を以下に示す。
【００４０】
具体例として、抵抗２６の抵抗値Ｒ１を１００ＭΩ、抵抗２７の抵抗値Ｒ２を５００ｋΩ、及び、電圧源Ｖｃｃ４３からの出力電圧Ｖｃｃを５Ｖとする。そして、定電圧電源装置１１の出力電圧ｖ４が−５００Ｖの時、電圧ｖ５は、以下の式（３）に代入すると、２．５１Ｖとなる。
【００４１】
【数３】
2007264482.tif 000005
【００４２】
この電圧ｖ５の値は、Ａ／Ｄ変換部３３に入力されてＡ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換は、以下の式（２）によって算出される。ｖ５が２．５１Ｖの場合、格納レジスタ３４に入力される値Ｚは、以下の式の通り１２８となる。
【００４３】
【数４】
2007264482.tif 000006
【００４４】
この出力電圧と設定レジスタ３６の値Ｙとの関係を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2007264482.tif 000007
【００４６】
このように、設定レジスタ３６の値Ｙを設定することで、トナー供給ローラ６への出力電圧を制御することができる。
【００４７】
また、予め設定レジスタ３６の値Ｙを設定しておくことで、トナー供給ローラ６への出力電圧を制御することができる。例えば値Ｙを１２８として設定レジスタ３６に入力すると、格納レジスタ３４に入力される値Ｚが１２８付近で制御されることになる。すなわち、格納レジスタ３４に入力される値Ｚが１２８を下回るような電圧ｖ５が入力される場合、比較部３５は、ＰＷＭ制御部３９からのＰＷＭ出力をオフとさせるようなローレベルの電圧を出力する。これにより、トランジスタ２０のゲートがオフとなり、トランス２３でＬＣ共振が発生し、電圧ｖ４が高くなる。それに伴い電圧ｖ５が高くなり、格納レジスタ３４に入力される値Ｚが上昇する。
【００４８】
一方、格納レジスタ３４に入力される値Ｚが１２８を上回るような電圧ｖ５が入力される場合、比較部３５は、ＰＷＭ制御部３９からのＰＷＭ出力をオンとさせるようなハイレベルの電圧を出力する。これにより、トランジスタ２０のゲートがオンとなり、ＬＣ共振が停止し、電圧ｖ４が徐々に低くなる。それに伴い電圧ｖ５が低くなり、格納レジスタ３４に入力される値Ｚが低下する。このように、設定レジスタ３６の値Ｙを予め設定しておくことで、定電圧を出力することができる。
【００４９】
次に、電圧降下回路に動作について説明する。設定レジスタ３６の値Ｙは、比較部３８に入力される。また、比較部３８の入力に接続された選択レジスタ３７には、値Ｘが格納されている。この格納されている値Ｘは、比較部３８に入力される。
【００５０】
比較部３８は、この設定レジスタ３６から入力された値Ｙと、選択レジスタ３７から入力された値Ｘとの比較演算を行う。比較部３８は、設定レジスタ３６の値Ｙが選択レジスタ３７の値Ｘよりも大きい（Ｙ＞Ｘ）場合、ハイレベル電圧を出力し、選択部４０からトランジスタ３２にハイレベル電圧を出力する。選択部４０からハイレベル電圧が出力されると、トランジスタ３２のエミッタ−コレクタ間はショート状態となる。ショート状態となったトランジスタ３２には、電圧源Ｖｃｃ４５から抵抗３０に向かって電流が流れる。この電流によってサイリスタ２９の両端がショート状態となる。サイリスタ２９の両端がショート状態となった場合、ツェナダイオード２８の両端電圧に降伏電圧値を超える電圧が流れることで、ツェナダイオード２８がオンとなる。ツェナダイオード２８がオンとなることで、定電圧電源装置１１の出力端からツェナダイオード２８、サイリスタ２９を介してグランドに電流が流れる。
【００５１】
一方、比較部３８は、設定レジスタ３６の値Ｙが選択レジスタ３７の値Ｘよりも小さい（Ｙ＜Ｘ）場合、ローレベル電圧を出力し、選択部４０からトランジスタ３２にローレベル電圧を出力する。選択部４０からハイレベル電圧が出力されると、トランジスタ３２のエミッタ−コレクタ間はオープン状態となる。オープン状態となったトランジスタ３２には、電圧源Ｖｃｃ４５からの電流は、抵抗３０に向かって流れない。そのため、サイリスタ２９の両端がオープン状態となる。サイリスタ２９の両端がオープン状態となった場合、ツェナダイオード２８がオフとなり、電流が流れない。
【００５２】
選択レジスタ３７の値Ｘを１６６とし、ツェナダイオード２８の降伏電圧値を３００Ｖとした場合における設定レジスタ３６と定電圧電源装置１１の出力電圧との関係を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2007264482.tif 000008
【００５４】
以下に、画像形成装置１の印刷時における定電圧電源装置１１のトナー供給ローラ６への電圧供給動作について説明する。
【００５５】
一般に画像形成装置は、間欠的に数百枚の印刷を行うと、トナー電位の絶対値が上昇することが知られている。また、温度や湿度の影響を受けることで、トナー電位が例えば−５０Ｖから−３５０Ｖまで変動してしまう。
【００５６】
トナー供給ローラは、トナー電位の上昇によって、電源装置で制御しようとする電圧よりも高い電圧が発生する。このとき、電源装置の出力からは、制御しようとする電圧値の絶対値を超える電圧が出力される。これを一定電圧にするためには、通常回路をオフにするが、回路抵抗やローラ抵抗が高いため電圧の低下が鈍い。従って、トナー供給ローラ６への出力電圧が速やかに一定にならない。
【００５７】
上述した画像形成装置１の定電圧電源装置１１は、トナー電位の絶対値が上昇するが、以下のように、トナー供給ローラ６に供給する電圧を電圧降下回路によって降下させることができる。すなわち、トナー供給ローラ６に対して定電圧制御することができる。
【００５８】
本発明の画像形成装置１の定電圧電源装置１１による定電圧制御の一例を説明するために、選択レジスタ３７の値Ｘを常に固定した値として１６６に設定する。さらに、設定レジスタ３６の値Ｙとして１５３、動作中変更される設定レジスタ３６の値Ｙとして１７８にそれぞれ予め設定する。このときの画像形成装置のタイムチャートを図６に示す。
【００５９】
図７のように、時間ｔ９において、制御部４１は、設定レジスタ３６の値Ｙを１５３から１７８に変更する。この変更のタイミングは、カバーのクローズなどである。例えばこのカバークローズにより装置環境を再検出し、変更がある場合、値Ｙを変更する。このとき、比較部３８は、設定レジスタ３６の値Ｙと選択レジスタ３７の値Ｘとを比較する。上述のように、選択レジスタの値Ｘが１６６であるため、設定レジスタ３６の値Ｙの方が選択レジスタ３７の値Ｘよりも高い（Ｙ＞Ｘ）ことから、比較部３８は、トランジスタ３２にハイレベルの電圧を出力する。これにより、トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間がショート状態となり、電圧源Ｖｃｃ４５から抵抗３０を介してサイリスタ２９のゲートに電流が流れる。そして、サイリスタ２９のコレクタ−エミッタ間がショート状態となる。
【００６０】
そして、時間ｔ１０において、定電圧電源装置１１は、以下のように、トナー供給ローラ６に電圧供給を開始する。例えばトナー電位が上昇し、−３５０Ｖの電圧がトナー供給ローラ６で発生した場合、定電圧電源装置１１のｖ４における電圧も−３５０Ｖとなる。この場合、上述した式（１）により、電圧ｖ５は、３．２６Ｖとなり、電圧ｖ５のＡ／Ｄ変換値は、上述した式（２）により、１６６となる。この変換値１６６は、格納レジスタ３４の値Ｚとして格納される。設定レジスタ３６の値Ｙを１７８とすると、格納レジスタ３４の値Ｚよりも設定レジスタ３６の値Ｙの方が大きくなるため、比較部３５は、ローレベルの電圧を出力する。トランジスタ２０は、ローレベルの電圧により、オフとなり、トランス２３でＬＣ共振が発生する。上述の表２のように、設定レジスタ３６の値Ｙが１７８であるため、制御部４１によって定電圧制御したい電圧値は、−３００Ｖである。したがって、トナー供給ローラ６で発生した電圧値（−３５０Ｖ）が、制御部４１によって定電圧制御しようとする電圧値（−３００Ｖ）よりも絶対値において高くなっている。
【００６１】
このとき、ツェナダイオード２８の両端電圧は、降伏電圧値３００Ｖを絶対値で超える３５０Ｖの電圧がかかる。したがって、その差分である５０Ｖを電圧降下させ、グランドへ流す。これにより、出力電圧を−３００Ｖで一定にすることが可能になる。そして、時間ｔ１３において、画像形成装置１１は、定電圧電源装置１１の電圧供給が停止する。この定電圧電源装置１１は、電圧供給開始（ｔ１０）から電圧供給停止（ｔ１３）までの、電圧波形を図５に示す。図５のように、トナー電位の上昇によって高くなった電圧も、電圧降下回路によって、制御部４１での設定電圧値となる。
【００６２】
そして、時間ｔ１４において、制御部４１は、設定レジスタ３６の値Ｙを１７８から１５３に変更する。このとき、比較部３８は、設定レジスタ３６の値Ｙと選択レジスタ３７の値Ｘとを比較する。上述のように、選択レジスタ３７の値Ｘが１６６であるため、設定レジスタ３６の値Ｙの方が選択レジスタ３７の値Ｘよりも低い（Ｙ＜Ｘ）ことから、比較部３８は、トランジスタ３２にローレベルの電圧を出力する。これにより、トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間がオープン状態となり、電圧減Ｖｃｃ４５から電流が流れない。したがって、サイリスタ２９のコレクタ−エミッタ間がオープン状態となる。
【００６３】
このように、トナー電位の上昇によってトナー供給ローラ６で発生する電圧が高くなってしまっても、その電流をツェナダイオード２８及びサイリスタ２９を介してグランドに流すことで、上昇した分の電圧を速やかに低下させることができる。したがって、トナー電位の上昇によるトナー供給ローラ６で発生する電圧を、制御部４１で定電圧制御しようとする電圧以下にすることができる。そのため、トナー供給ローラ６に供給する電圧を制御することが可能となる。
【００６４】
また、上述の表２のように、設定レジスタ３６の値Ｙが１５３や１２８である場合、サイリスタ２９は、ショート状態とはならない。このとき、定電圧電源装置１１の出力電圧は、−４００Ｖ、−５００Ｖであるため、トナー電位の上昇によるトナー供給ローラ６で発生する電圧よりも高くなる。したがって、トナー供給ローラ６に供給する電圧を制御することが可能となる。
【００６５】
比較例として、定電圧電源装置１１のサイリスタ２９の代わりに、抵抗値８００ｋΩの抵抗を接続し、ＰＷＭ周期毎にスイッチ素子をオンさせた場合の例を挙げ、本発明との差を図７に示す。図７のように、比較例に比べ本発明の画像形成装置１の定電圧電源装置１１は、負荷変動が少なくなる。
【００６６】
定電圧電源装置１１において、想定されるトナー電位の最大値よりも高い場合は、整流平滑回路、定電圧回路及び制御部４１により定電圧制御される。一方、想定されるトナー電位の最大値よりも低い場合は、定電圧素子であるツェナダイオード２８により定電圧制御される。この定電圧電源装置１１は、比較例に比べ、図７のように、負荷変動が少ない回路構成となっている。そのため、電流変動を抑えることができ、リップル電圧を低減させることができる。これにより、本発明の画像形成装置１は、トナー供給ローラから現像装置へのトナー搬送を正常に行うことができる。
【００６７】
また、この定電圧電源装置１１を搭載する本発明の画像形成装置１は、トナー電位の影響によるトナー供給ローラの印加電圧の絶対値が大きくならない。したがって、出力電圧が高くなり、トナー１２がトナー供給ローラ６から現像ローラ５、現像ローラ５から感光体ドラム２に移転し、媒体１３がないときに、転写ローラ７にトナー１２が付着することで、その後搬送される媒体１３にそのトナー１２が付着することで発生する媒体１３への裏汚れの発生を防止することができる。
【００６８】
以上のように、本発明の画像形成装置１は、トナー電位の上昇にかかわらずトナー供給ローラ６に供給する電圧を定電流制御することが可能となる。
【００６９】
［実施の形態２］
実施の形態２で説明する画像形成装置１は、図８のように、実施の形態１で説明した画像形成装置１に、暫定レジスタ４３と、時計部４４とを備えたものである。以下、実施の形態２で説明する画像形成装置１について説明する。なお、実施の形態１と重複するものは、同じ番号を付して説明を省略する。
【００７０】
時計部５２は、定電圧電源装置１１の電圧供給が開始されてからの時間を経過時間として計測を開始する。この時計部５２には、所定の時間が設定されており、経過時間が設定時間になることで、その旨を制御部４１に報告し、制御部４１に暫定レジスタ５１に格納している値を変更させる。この設定時間は、実験によって求められる。
【００７１】
暫定レジスタ５１は、所定の値を格納しており、格納している値を選択レジスタ３７に格納する。時計部５２が所定時間となったことを制御部４１に報告することで、制御部４１は、暫定レジスタ５１の格納している値を変更する。
【００７２】
暫定レジスタ５１と時計部５２を備えた画像形成装置１の動作について図８及び図９を参照しながら説明する。なお、ここでは、暫定レジスタ５１及び時計部５２以外の動作については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
本発明の画像形成装置１の定電圧電源装置１１による定電圧制御の一例を説明するために、設定レジスタ３６の値Ｙを１７８、選択レジスタ３７の値Ｘを１６６、暫定レジスタ４３の値を２０４に予め設定する。
【００７４】
図９のように、時間ｔ９から時間ｔ１０にかけて、設定レジスタ３６の値Ｙ及び選択レジスタ３７の値Ｚは、比較部３８に入力される。比較部３８は、設定レジスタ３６の値Ｙと選択レジスタ３７の値Ｚを比較する。上述のように、設定レジスタ３６の値Ｙの方が、選択レジスタ３７の値Ｘよりも高い（Ｙ＞Ｘ）ことから、比較部３８は、トランジスタ３２にハイレベルの電圧を出力する。これにより、トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間がショート状態となり、電圧源Ｖｃｃ４５から抵抗３０を介してサイリスタ２９のゲートに電流が流れる。そして、サイリスタ２９のコレクタ−エミッタ間がショート状態となる。また、実施の形態１と同様に、トナー供給ローラ６に電圧供給を開始される。このとき、時計部５２は、カウントを開始して時間の計測を始める。
【００７５】
そして、時間ｔ１２において、時計部４４は、計測している経過時間が設定時間に達した旨を制御部４１に報告し、時間の計測を停止する。この旨の報告を受けた制御部４１は、暫定レジスタ５１の値の２０４を選択レジスタ３７に格納させる。その後、暫定レジスタ５１の値を２０４から１６６に変更する。比較部３８は、設定レジスタ３６の値Ｙと、暫定レジスタ５１の値が格納された選択レジスタ３７の値Ｘとを比較する。このとき、設定レジスタ３６の値Ｙの方が、選択レジスタ３７の値Ｘよりも低い（Ｙ＜Ｘ）ことから、比較部３８は、トランジスタ３２にローレベルの電圧を出力する。これにより、トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間がオープン状態となり、サイリスタ２９にゲート電流が流れず、サイリスタ２９は、オープン状態となる。ツェナダイオード２８はオフとなる。これにより、定電圧電源装置１１は、抵抗２６と抵抗２７の定電圧回路により、−３００Ｖの定電圧制御を行う。
【００７６】
時間ｔ１３において、制御部４１は、暫定レジスタ５１の値を選択レジスタ３７に格納させる。その後、暫定レジスタ５１の値を１６６から２０５に変更する。制御部４１は、この動作を定電圧電源装置１１からトナー供給ローラ６に電圧供給を行うたびに繰り返される。
【００７７】
時計部５２の設定時間は、トナー電圧の上昇するタイミングを測定する実験により決定される。すなわち、定電圧電源装置１１からトナー供給ローラ６に電圧が供給された後、トナー電位が上昇するまでの時間を測定する。時計部５２で測定した時間に基づいて、設定レジスタ３６の値を変更することで、サイリスタ２９のコレクタ−エミッタ間がショート状態となる。
【００７８】
これにより、トナー電位の上昇によってトナー供給ローラ６で発生する電圧が高くなってしまっても、その電流をツェナダイオード２８及びサイリスタ２９を介してグランドに流すことで、上昇した分の電圧を速やかに低下させることができる。したがって、トナー電位の上昇によるトナー供給ローラ６で発生する電圧を、制御部４１で定電圧制御しようとする電圧以下にすることができる。したがって、実施の形態１の画像形成装置１の効果の他に、設定された時間で常にサイリスタ２９がオープン状態となることで、設定時間で強制的にトナー電圧の上昇による影響をなくすこともできる。そのため、トナー供給ローラ６に供給する電圧を制御することが可能となる。
【００７９】
したがって、定電圧電源装置１１において、想定されるトナー電位の最大値よりも高い場合は、整流平滑回路、定電圧回路及び制御部４１により定電圧制御される。一方、想定されるトナー電位の最大値よりも低い場合は、定電圧素子であるツェナダイオード２８により定電圧制御される。この定電圧電源装置１１は、比較例に比べ、図７のように、負荷変動が少ない回路構成となっている。そのため、電流変動を抑えることができ、リップル電圧を低減させることができる。これにより、本発明の画像形成装置１は、トナー供給ローラから現像装置へのトナー搬送を正常に行うことができる。
【００８０】
実施の形態２で説明した画像形成装置１は、時計部５２の替わりにトナー供給ローラ６の電圧を検出する検出部を備えてもよい。この検出部によってトナー供給ローラ６が所定の値になったことを制御部４１に報告し、この報告を受けた制御部４１が、暫定レジスタ５１の値を設定レジスタ３６に格納し、暫定レジスタ５１の値を変更する。これにより、上述と同様にサイリスタ２９がショート状態となり、定電圧電源装置１１がトナー供給ローラ６に電圧供給を行う。したがって、同様の効果を得ることができる。
【００８１】
さらに、図１０に示すように、実施の形態２で説明した画像形成装置１は、比較部３８、時計部５２及び暫定レジスタ５１の替わりに差分計算部５０を設けてもよい。この差分計算部５０は、設定レジスタ３６の値Ｙと格納レジスタ３４の値Ｚの差分を計算する。この差分が例えば５を超える（（Ｙ−Ｚ）＞５）場合、選択部４０にローレベルの出力を行っても同様の効果が得られる。
【００８２】
本発明の画像形成装置１は、現像ローラ５とトナー供給ローラ６との間について説明したが、本発明はこれだけに限られるものではない。例えば、感光体ドラム２と現像ローラ５との間、感光体ドラム２と転写ローラ７との間、感光体ドラム１と帯電ローラ３との間のように、他のローラ間においても適応することができる。
【００８３】
また、本発明の画像形成装置１としては、電子写真方式を用いたプリンタに限られるものではなく、複写機、ファクシミリ、マルチファンクションプリンタ等にも適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】実施の形態１で画像形成装置に定電圧を供給する定電圧電源装置の構成図である。
【図３】実施の形態１で説明する画像形成装置の定電圧電源装置の動作例を示した電圧電流波形の図である。
【図４】実施の形態１で説明する画像形成装置の定電圧電源装置の動作例を示した電圧波形の図である。
【図５】トナー電位の影響を受けた場合における電源装置の出力電圧波形を示す図である。
【図６】実施の形態１で説明する画像形成装置のタイムチャートを示す図である。
【図７】実施の形態１で説明する画像形成装置の定電圧電源装置と他の例の電源装置との効果比較する図である。
【図８】実施の形態２で画像形成装置に定電圧を供給する定電圧電源装置の構成図である。
【図９】実施の形態２で説明する画像形成装置のタイムチャートを示す図である。
【図１０】本発明の画像形成装置に定電圧を供給する定電圧電源装置の構成図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  画像形成装置
２  感光体ドラム
３  帯電ローラ
４  ＬＥＤヘッド
５  現像ローラ
６  トナー供給ローラ
７  転写ローラ
８  ヒートローラ
９  バックアップローラ
１０  現像ブレード
１１  定電圧電源装置
１２  トナー
１３  記録媒体
【図１】
2007264482.tif 000009
【図２】
2007264482.tif 000010
【図３】
2007264482.tif 000011
【図４】
2007264482.tif 000012
【図５】
2007264482.tif 000013
【図６】
2007264482.tif 000014
【図７】
2007264482.tif 000015
【図８】
2007264482.tif 000016
【図９】
2007264482.tif 000017
【図１０】
2007264482.tif 000018