画像形成装置
【課題】部品数を削減してコストを抑えること。
【解決手段】カラーの現像装置に電源電圧を供給するカラー用電源回路６１０は、各色の現像装置に対して共通のＡＣ電源６８とトランス６９を備える。トランス６９の一次側にはＡＣ電源６８が接続される。現像ローラー１１Ｍには、トランス６９を出力した交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｍから出力した直流電圧の重畳電圧が印加され、磁気ローラー１３Ｍには、トランス６９を出力した交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｍから出力した直流電圧の重畳電圧が印加される。
【解決手段】カラーの現像装置に電源電圧を供給するカラー用電源回路６１０は、各色の現像装置に対して共通のＡＣ電源６８とトランス６９を備える。トランス６９の一次側にはＡＣ電源６８が接続される。現像ローラー１１Ｍには、トランス６９を出力した交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｍから出力した直流電圧の重畳電圧が印加され、磁気ローラー１３Ｍには、トランス６９を出力した交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｍから出力した直流電圧の重畳電圧が印加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置、特に、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を使用し、現像ローラー上にトナーのみを保持させて静電潜像を現像する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の画像形成装置の現像方式において、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアを用いる二成分現像方式との両方の利点を備えるタッチダウン現像方式が注目されている。タッチダウン現像方式は、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤で磁気ローラー表面に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシからトナーのみを現像ローラーの表面に移動させてトナー薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。タッチダウン現像方式は、トナー帯電領域に二成分現像方式を採用して長寿命化を図り、現像領域に一成分現像方式を採用して高画質化を図ることができる。
【０００３】
このような画像形成装置において現像ローラー及び磁気ローラーに印加する高電圧を生成する方法して、特許文献１に記載されているような交流電圧に直流電圧を重畳する方式が知られている。
【０００４】
また、図６は現像ローラー及び磁気ローラーに供給されるバイアス電圧を生成するための従来の電源回路である。各要素に付した符号の添え字について、Ｋは黒、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｙはイエローを示しており、各色の現像装置に対応した構成要素であることを示している。電源回路９０Ｋ、９０Ｍ、９０Ｃ及び９０Ｙの構成は何れも同じであるため、以下の説明では添え字を付けず、包括して説明する。
【０００５】
トランス９２の一次側にはＡＣ電源９１が接続される。そしてトランス９２の二次側において、昇圧された交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源９３から出力した直流電圧の重畳電圧が現像ローラー９６に印加され、交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源９４から出力した重畳電圧が磁気ローラー９７に印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８５５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に示した従来の電源回路では、各色の現像装置に対して１対１で電源装置９０が設けられている。従って、電源装置９０が複数必要であり、その分トランス９２も複数必要であるため、電源装置９０の部品数が多くなり、コストがかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、部品数を削減してコストを抑えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明の画像形成装置は、トナーとキャリアからなる二成分現像材を搬送する現像剤担持体と、前記現像材担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、表面に静電潜像が形成され、前記トナー担持体のトナーが前記静電潜像に飛翔することによって顕像化したトナー像を担持する像担持体と、を有し、前記像担持体上に形成されるトナー像の色がそれぞれ異なる複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段に対して共通して接続され、交流電源の交流電圧を一次側から入力し、二次側から変圧した電圧を出力する変圧手段と、前記各画像形成手段の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体のそれぞれに対して接続され、直流電圧を出力する直流電圧出力手段と、を有し、前記各画像形成手段の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に対して、それぞれに接続された前記直流電圧出力手段が出力した直流電圧と前記変圧手段が出力した交流電圧を重畳して生成したバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、を備える。
【００１０】
従来は各色の画像形成手段に対して１対１で変圧手段が設けられていたが、変圧手段を複数の画像形成装置に対して共通とすることで、電圧印加手段の部品数を減らすことができ、装置の小型化及びコスト削減を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記各直流電圧出力手段が出力する直流電圧を制御する制御手段を更に備え、前記画像形成手段が前記トナー像を形成しない期間、当該画像形成手段が有するトナー担持体から当該トナー担持体と対向して配置されている現像剤担持体にトナーを強制的に移動させるためのバイアス電圧を前記電圧印加手段に生成させるべく、前記制御手段は当該画像形成手段が有する前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に接続された直流電圧出力手段が出力する直流電圧を制御する。
【００１２】
複数の画像形成手段に対して変圧手段を共通にすると、各色の画像形成手段のうち何れか１つでもトナー像を形成する間は、変圧手段の二次出力を行う必要がある。更に、像担持体の長寿命化を図るために、トナー像形成時以外は像担持体の帯電をオフにすることが一般的であり、この間にトナー担持体にバイアス電圧が印加されるとトナー担持体から像担持体へトナーが移動し、トナーの無駄な消費を招いてしまう。
【００１３】
そこで、何れかの画像形成手段がトナー像形成中の期間において、像担持体の帯電がオフになっている画像形成手段に対しては、印刷時に用いる現像バイアス電圧ではなく、トナー担持体から現像剤担持体へトナーを強制的に移動させるバイアス電圧を印加する。これにより、像担持体の帯電がオフであってもトナー担持体から像担持体へトナーが移動せず、無駄なトナーが消費されることがない。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記各画像形成手段が有する一組の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体の間には定電圧素子が接続されている。
【００１５】
この構成によれば、トナー担持体から現像剤担持体へトナーを強制的に移動させるバイアス電圧を印加する際は、交流電源の出力値を変更しないとトナー担持体と現像剤担持体の間の電位差が大きくなり、リークが発生してしまう。しかしながら、１つでもトナー像形成中の画像形成手段があると、変圧手段が各色で共用されているため、像担持体の帯電がオフになっている画像形成手段に対しても交流電圧出力を変更することができない。
【００１６】
そこで、トナー担持体と現像剤担持体の間に定電圧素子を接続することにより、トナー担持体と現像剤担持体の間には所定電圧以上がかからなくなり、リークを防ぐことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置であって、前記複数の画像形成手段がそれぞれ有する像担持体上に形成されるトナー像の色は、黒以外の異なる色である。
【００１８】
一般的には、カラー印刷よりモノクロ印刷の頻度が圧倒的に高く、複数の画像形成手段のうち黒画像を形成する画像形成手段の稼働率が最も高い。つまり、黒画像を形成する画像形成装置が有するトナー担持体及び現像剤担持体に対するバイアス電圧の供給時間も長くなるため、回路部品の損傷等のトラブルも発生しやすい。従って、黒以外の画像を形成する画像形成手段については変圧手段を共通とし、黒画像を形成する画像形成手段については専用の変圧手段を設けることにより、メンテナンスがしやすくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電圧印加手段の部品数を削減することができ、装置の小型化及びコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図。
【図２】画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】トナーが現像装置から感光体ドラムに供給される過程を説明するための図。
【図４】本実施の形態における電源回路の回路図。
【図５】感光体ドラムの帯電タイミング、現像ローラー及び磁気ローラーに印加されるバイアス電圧（直流成分）の印加タイミングについて示したタイミングチャート。
【図６】従来の電源回路の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターである。尚、本実施の形態ではプリンターを例に説明するが、プリンターのみならず、ファクシミリ装置、コピー機、これらの機能を備えた複合機等にも適用可能であり、タンデム型の画像形成装置であればよい。
【００２２】
画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０を備える。用紙貯留部１１０は画像形成装置１の最下部に配置されており、用紙Ｐの束を貯留することができる用紙トレイ１１１を備える。用紙トレイ１１１は画像形成装置１に差し込んで装着される。用紙Ｐを補給するときは画像形成装置１から用紙トレイ１１１を引き出す。用紙トレイ１１１に貯留された用紙Ｐの束において、最上位の用紙Ｐがピックアップローラ１１３の駆動により、用紙搬送路１１５へ向けて繰り出される。用紙Ｐは用紙搬送路１１５を通って、画像形成部１３０へ搬送される。
【００２３】
画像形成部１３０は搬送されてきた用紙Ｐにトナー像を形成する。画像形成部１３０はトナー像を転写ベルト１３１に転写する順番に従ってタンデムに配置された、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ及びブラック用ユニット１３３Ｂｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、マゼンタ用ユニット１３３Ｍを例にして説明する。
【００２４】
マゼンタ用ユニット１３３Ｍは感光体ドラム１３５を備える。感光体ドラム１３５の周りには帯電器１３７、露光装置１３９、現像装置１４１及びクリーナー１４３が配置されている。帯電器１３７は感光体ドラム１３５の周面を一様に帯電させる。露光装置１３９はパソコン等から送信された画像データの中でマゼンタデータに対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１３５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１３５の周面にはマゼンタデータに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１３５の周面に現像装置１４１からマゼンタトナーを供給することにより、周面にはマゼンタデータに対応するトナー像が形成される。
【００２５】
転写ベルト１３１は感光体ドラム１３５と１次転写ローラー１４５により挟まれた状態でＤ方向(時計周り)に動くことができる。マゼンタデータに対応するトナー像は感光体ドラム１３５から転写ベルト１３１に転写される。感光体ドラム１３５の周面に残っているマゼンタトナーはクリーナー１４３によって除去される。以上がマゼンタ用ユニット１３３Ｍの説明である。
【００２６】
転写ベルト１３１にはマゼンタデータに対応するトナー像が転写され、このトナー像に重ねてシアンデータに対応するトナー像、イエローデータに対応するトナー像、ブラックデータに対応するトナー像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１３１にカラーのトナー像が形成される。このカラーのトナー像は２次転写ローラー１４９によって、用紙貯留部１１０から搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２７】
カラーのトナー像が転写された用紙Ｐは定着部１６０に送られる。定着部１６０は加熱ローラー１６１と加圧ローラー１６３を備える。これらのローラーによってカラーのトナー像が転写された用紙Ｐが挟まれる。これにより、カラーのトナー像に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー像を用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは排紙部１６９に排紙される。
【００２８】
図２は、画像形成装置１の電気的な構成を示すブロック図である。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０、定着部１６０、制御部２００、操作表示部３００、電源回路６がバスによって相互に接続された構成を有する。用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０に関しては図１で説明しているので、説明を省略する。
【００２９】
制御部２００はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び画像メモリ等によって構成され、画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、画像形成装置１を構成する上記ハードウェアに対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(パソコンから送信された画像データ等)を一時的に記憶する。
【００３０】
操作表示部３００には操作キー及び表示画面が設けられている。表示画面には各種の操作及び動作の内容等が表示される。電源回路６は、直流電圧と交流電圧を重畳させたバイアス電圧を生成し、そのバイアス電圧を現像装置１４１内のローラーに印加する。
【００３１】
次に、現像装置１４１の構成と動作を説明する。図３は、二成分現像剤５１中のトナー５３が現像装置１４１から感光体ドラム１３５に供給される過程を示す図である。符号５５は二成分現像剤５１を構成するキャリアである。
【００３２】
現像装置１４１は現像ローラー１１、磁気ローラー１３、攪拌スクリュー（不図示）を備える。攪拌スクリューは二成分現像材５１を収容する攪拌室（不図示）に配置され、回転することにより二成分現像剤５１を攪拌する。これによりトナー５３とキャリア５５が摩擦帯電し、トナー５３とキャリア５５が静電気的に結合した状態となって、磁気ローラー１３に汲み上げられる。
【００３３】
磁気ローラー１３は、シャフト３３が回転することにより回転方向Ｒ２に回転しながら、トナー５３とキャリア５５が静電気的に結合した状態の二成分現像剤５１を吸い付けて搬送する。ブレード３５は、磁気ローラー１３に担持されている二成分現像剤５１の厚みを規制する。
【００３４】
そして、対面部３７において、二成分現像剤５１中のトナー５３が回転方向Ｒ１に回転する現像ローラー１１に供給される。詳細には、キャリア５５が磁気ローラー１３に吸い付けられた状態で、磁力によりトナー５３だけが現像ローラー１１に引き寄せられて、現像ローラー１１に吸い付く。
【００３５】
現像ローラー１１は磁気ローラー１３と対向して配置され、対面部３７でトナー５３を吸い付けて、トナー５３を担持しながら回転方向Ｒ１に回転することによりトナー５３を搬送する。そして、対面部４７においてトナー５３を感光体ドラム１３５に供給する。
【００３６】
詳しくは、感光体ドラム１３５は回転方向Ｒ１及びＲ２と逆方向の回転方向Ｒ３に回転している。搬送されてきたトナー５３は感光体ドラム１３５の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム１３５に移動する。これにより、感光体ドラム１３５の周面の静電潜像が現像され、周面にトナー像が形成される。感光体ドラム１３５上にはこれと接触した転写ベルト１３１が配置されている。転写ベルト１３１はＤ方向に動いており、トナー像は転写ベルト１３１に転写される。
【００３７】
上記したように、磁気ローラー１３が搬送する二成分現像剤５１中のトナー５３は、対面部３７で現像ローラー１１に移動する。また、現像ローラー１１が搬送するトナー５３は対面部４７で感光体ドラム１３５に移動する。このように、対面部４７及び対面部３７でトナー５３を飛翔させて移動させるために、電源回路６は現像ローラー１１及び磁気ローラー１３に対して直流の電圧と交流の電圧を重畳させたバイアス電圧を印加する。
【００３８】
図４は、電源回路６の回路図である。各要素に付した符号の添え字について、Ｋは黒、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｙはイエローを示しており、各色の現像装置１４１に対応した構成要素であることを示している。
【００３９】
まず、ブラック用ユニット１３３Ｂｋの現像装置１４１に電源電圧を供給するブラック用電源回路６００について説明する。ブラック用電源回路６００は、従来の電源回路９０Ｋと同様の構成であり、トランス６２の一次側にはＡＣ電源６１が接続され、トランス６２の二次側において、昇圧された交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６３から出力した直流電圧の重畳電圧が現像ローラー１１Ｋへ、交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６４から出力した直流電圧の重畳電圧が磁気ローラー１３Ｋへ印加される。尚、現像ローラー１１Ｋ及び磁気ローラー１３Ｋの前段に接続されている抵抗Ｒは、各ローラーへ流れる電流を制限するための抵抗である。
【００４０】
次に、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ及びイエロー用ユニット１３３Ｙの現像装置１４１に電源電圧を供給するカラー用電源回路６１０について説明する。カラー用電源回路６１０は、各色の現像装置１４１に対して共通のＡＣ電源６８とトランス６９を備える。トランス６９の一次側にはＡＣ電源６８が接続される。
【００４１】
そして、現像ローラー１１Ｍには、トランス６９を出力した交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｍから出力した直流電圧の重畳電圧が印加され、磁気ローラー１３Ｍには、トランス６９を出力した交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｍから出力した直流電圧の重畳電圧が印加される。
【００４２】
現像ローラー１１Ｃには、トランス６９を出力した交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｃから出力した直流電圧の重畳電圧が印加され、磁気ローラー１３Ｃには、トランス６９を出力した交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｃから出力した直流電圧の重畳電圧が印加される。
【００４３】
現像ローラー１１Ｙには、トランス６９を出力した交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｙから出力した直流電圧の重畳電圧が印加され、磁気ローラー１３Ｙには、トランス６９を出力した交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｙから出力した直流電圧の重畳電圧が印加される。
【００４４】
また、現像ローラー１１Ｍ及び磁気ローラー１３Ｍの前段には、抵抗ＲとコンデンサＣの直列回路がそれぞれ接続される。この抵抗Ｒは、各ローラーへ流れる電流を制限するためのものであり、コンデンサＣは交流電圧と直流電圧を重畳するためのものである。現像ローラー１１Ｃ及び磁気ローラー１３Ｃ、現像ローラー１１Ｙ及び磁気ローラー１３Ｙの前段に接続された抵抗Ｒ及びコンデンサＣについても同様である。
【００４５】
更に、現像ローラー１１Ｍと磁気ローラー１３Ｍの間には、定電圧素子ＺＤが接続される。定電圧素子ＺＤは、例えばツェナー電圧が所定の基準電圧であるツェナーダイオードであり、現像ローラー１１Ｍと磁気ローラー１３Ｍの間の電位差を基準電圧以下に制限できる定電圧回路であればよい。現像ローラー１１Ｃ及び磁気ローラー１３Ｃ、現像ローラー１１Ｙ及び磁気ローラー１３Ｙの間に接続された定電圧素子ＺＤについても同様である。基準電圧は、現像ローラー１１Ｓと磁気ローラー１１Ｍとの間にリーク電流が流れ始める電位差よりも僅かに小さな電圧値が、例えば実験等で求められて設定されている。
【００４６】
このように、１つのトランス６９をカラーの現像装置１４１に対して共通に配置することにより、電源回路６の部品数を削減することができ、装置の小型化とコスト削減を図ることができる。
【００４７】
尚、本実施の形態では、黒以外のカラーの現像装置１４１に対して共通のトランス６９を配置することとしたが、全ての色に対して共通のトランスを配置することとしてもよい。しかし、一般的には、カラー印刷よりモノクロ印刷の頻度が圧倒的に高く、ブラック用ユニット１３３Ｂｋの稼働率が最も高い。つまり、現像ローラー１１Ｋ及び磁気ローラー１３Ｋにバイアス電圧を供給する供給時間も長くなるため、部品損傷等のトラブルが発生しやすい。従ってメンテナンスを行いやすくするために、ブラック用ユニット１３３Ｂｋには専用の電源回路６００を設けることが望ましい。
【００４８】
タンデム型の画像形成装置では、各色の現像装置１４１が転写ベルト１３１に転写された他の色のトナー像に自色のトナー像を重ねて転写することによってカラー印刷が行われ、各色の現像装置１４１が感光体ドラム１３５にトナー像を形成するタイミングは異なる。現像装置１４１によってトナー像を形成するタイミングが異なると、電源回路６が各色の現像装置１４１に供給するバイアス電圧の印加タイミングも異なる。従来は、図６に示したように、各色の現像装置に対して、電源回路９０があったため、バイアス電圧のオン／オフの制御は電源回路９０毎に行えばよかった。
【００４９】
しかし、本発明の画像形成装置１においては、カラーの現像装置１４１に対してトランス６９を共通としている。この点を踏まえて、本実施の形態における電源装置６の画像形成時の制御について説明する。
【００５０】
ブラック用電源回路６１０は、従来と同じく、感光体ドラム１３５に黒のトナー像を形成する為に必要なタイミングにおいて現像ローラー１１Ｂ及び磁気ローラー１３Ｂに現像バイアス電圧を供給する。この現像バイアス電圧の供給タイミングは、制御部２００によって制御される。
【００５１】
カラー用電源回路６１０は、トランス６９が各色共通に設けられているため、従来のようにトナー像を形成するタイミングのみカラーの現像装置１４１にバイアス電圧を印加するのではなく、カラーのトナー像が形成されている間、カラーの現像装置１４１全てに対してバイアス電圧を印加することになる。
【００５２】
一方、感光体ドラム１３５は、その寿命を長く保つために、トナー像を形成するタイミングのみ感光体ドラム１３５の帯電を行い、それ以外の期間は帯電をオフにする。しかし、感光体ドラム１３５が帯電されていない時に現像ローラー１１に現像バイアス電圧が印加されると、電位差によって感光体ドラム１３５の周面にトナーが移動してしまい、無駄なトナーを消費することになってしまう。
【００５３】
従って、感光体ドラム１３５の帯電がオフの時に現像ローラー１１から感光体ドラム１３５にトナーが移動しないよう、カラー用電源回路６１０は感光体ドラム１３５の帯電がオフの時は現像ローラー１１から磁気ローラー１３へトナーを移動させるためのバイアス電圧を印加する。
【００５４】
トナーが現像ローラー１１から磁気ローラー１３へ移動するようなバイアス電圧としては、リフレッシュ作業時のバイアス電圧（以下「リフレッシュ電圧」という）を採用する。リフレッシュ作業とは、現像ローラー１１上に形成されたトナー薄層を磁気ローラー１３が剥ぎ取り、新たなトナー薄層を形成させることをいう。タッチダウン現像方式において、現像ローラー１１上へのトナー薄層形成は磁気ブラシとバイアス電圧で行われるが、一方向の電界を掛け続けることによる現像ローラー１１へのトナー固着や、現像ローラー１１から感光体ドラム１３５へトナーが飛翔した後の残像が２周目にも現れる現像ゴースト（履歴現象）現象などが生じることがある。リフレッシュ作業は、この問題を解決するためのものであり、一般的には用紙と用紙の間、即ち紙間のタイミングで行われる。
【００５５】
感光体ドラム１３５の帯電がオフになっている現像装置１４１に対してカラー用電源回路６１０がバイアス電圧を印加するときは、感光体ドラム１３５へのトナーの移動を防ぐために、印刷時に用いる現像バイアス電圧ではなく、リフレッシュ電圧を印加する。こうすることによって、感光体ドラム１３５の帯電オフの間に現像装置１４１に電圧が印加されても、無駄なトナーが消費されることがない。
【００５６】
カラー用電源回路６１０が出力する現像バイアス電圧とリフレッシュ電圧の切り換えは、制御部２００が現像ローラー用ＤＣ電源６５及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６の出力値を変化させることによって行われる。そして、従来、リフレッシュ作業時はＡＣ電源の出力値を下げることによって現像ローラーと磁気ローラーの間の電位差を小さくしてリークの発生を防いでいた。しかし、本発明における電源回路６では、トランス６９は各色の現像装置１４１に対して共通であるため、ＡＣ電源６８は現像時の出力を維持する必要がある。つまり、このままではリフレッシュ作業時の現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間の電位差が大きくなり、リークが発生してしまう。リークの発生は、画像劣化や部品損傷等を引き起こす。
【００５７】
そこで、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間に定電圧素子ＺＤを接続することによって、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間に所定電圧以上がかからず、リークを防ぐことができる。定電圧素子ＺＤとしてツェナーダイオードを用いた場合、ツェナー電圧は、印刷時の現像ローラー１１と磁気ローラー１３の電位差より大きく、リークが発生し始めるリーク電圧より低い電圧に設定することで、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間がリーク電圧以上の電位差になることを防ぐことができる。
【００５８】
図５は、感光体ドラム１３５の帯電タイミング、現像ローラー１１及び磁気ローラー１３に印加されるバイアス電圧（直流成分）の印加タイミングについて示したタイミングチャートである。トナー像形成のためにマゼンタの感光体ドラム１３５の帯電が開始されると（時間ｔ１）、カラー用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｍ及び磁気ローラー１３Ｍに現像バイアス電圧を印加し、現像ローラー１１Ｃ及び１１Ｙ、磁気ローラー１３Ｃ及び１３Ｙにリフレッシュ電圧を印加する。
【００５９】
具体的には、時間ｔ１でＡＣ電源６８は交流電圧の出力を開始し、現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｍ及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｍは、制御部２００によって設定された現像バイアス電圧用の直流電圧を出力する。そして、現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｃ及び６５Ｙと磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｃ及び６６Ｙは、制御部２００による制御によってリフレッシュ電圧用の直流電圧を出力する。
【００６０】
マゼンタの感光体ドラム１３５の帯電が終了すると（時間ｔ２）、カラー用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｍ及び磁気ローラー１３Ｍに印加する電圧を現像バイアス電圧からリフレッシュ電圧に切り換える。具体的には、時間ｔ２で、制御部２００は現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｍ及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｍが出力する電圧を、現像バイアス電圧用の直流電圧からリフレッシュ電圧用の直流電圧に切り換えさせる。
【００６１】
続いて、シアンの感光体ドラム１３５の帯電が開始すると（時間ｔ３）、カラー用電源回路６１０は、現像ローラー１１Ｃ及び磁気ローラー１３Ｃに現像バイアス電圧を印加し、現像ローラー１１Ｍ及び１１Ｙ、磁気ローラー１３Ｍ及び１３Ｙにはリフレッシュ電圧を印加する。
【００６２】
そして、シアンの感光体ドラム１３５の帯電が終了すると（時間ｔ４）、カラー用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｃ及び磁気ローラー１３Ｃに印加する電圧を現像バイアス電圧からリフレッシュ電圧に切り換える。
【００６３】
続いて、イエローの感光体ドラム１３５の帯電が開始すると（時間ｔ５）、カラー用電源回路６１０は、現像ローラー１１Ｙ及び磁気ローラー１３Ｙに現像バイアス電圧を印加し、現像ローラー１１Ｃ及び１１Ｍ、磁気ローラー１３Ｃ及び１３Ｍにはリフレッシュ電圧を印加する。
【００６４】
そして、イエローの感光体ドラム１３５の帯電が終了すると（時間ｔ６）、カラーのトナー像形成は終了したため、カラー用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｍ、１１Ｃ及び１１Ｙと磁気ローラー１３Ｍ、１３Ｃ及び１３Ｙへの電圧印加をオフにする。つまり、ＡＣ電源６８、現像ローラー用ＤＣ電源６５及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６は電圧出力を停止する。以上のように、トランス６９の二次側からは、マゼンタの感光体ドラム１３５の帯電が開始してから（時間ｔ１）イエローの感光体ドラム１３５の帯電が終了するまで（時間ｔ６）、交流電圧が継続して出力される。
【００６５】
次に、黒の感光体ドラム１３５の帯電が開始すると（時間ｔ７）、ＡＣ電源６１は交流電圧の出力を開始し、現像ローラー用ＤＣ電源６３及び磁気ローラー用ＤＣ電源６４は、現像バイアス電圧用の直流電圧を出力する。これにより、現像ローラー１１Ｂと磁気ローラー１１Ｂには現像バイアス電圧が印加される。そして、そして帯電が終了すると（時間ｔ８）、ブラック用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｂと磁気ローラー１３Ｂへの電圧印加をオフにする。
【００６６】
以上、説明したように、カラーの現像装置１４１に対して共通のトランス６９を配置することにより、電源回路６の部品数を削減することができ、装置の小型化、コスト削減を図ることができる。
【００６７】
カラーの現像装置１４１に対してトランス６９を共通にすると、カラーの現像装置１４１がトナー像を形成する間は、ＡＣ電源６８は一定の出力を維持する必要がある。更に、感光体ドラム１３５の長寿命化を図るために、トナー形成時以外は帯電をオフにしており、この間に現像装置１４１にバイアス電圧が印加されると現像ローラー１１から感光体ドラム１３５へのトナー移動を招いてしまう。そこで、感光体ドラム１３５の帯電がオフになっている現像装置１４１に対しては、印刷時に用いる現像バイアス電圧ではなく、リフレッシュ電圧を印加する。これにより、感光体ドラム１３５の帯電オフの間に現像ローラー１１から感光体ドラム１３５へトナーが移動せず、無駄なトナーが消費されることがない。
【００６８】
そして、現像ローラー用ＤＣ電源６５及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６の出力値がリフレッシュ電圧の値のとき、ＡＣ電源６８の出力値を変更しないと現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間の電位差が大きくなり、リークが発生してしまう。そこで、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間に定電圧素子ＺＤを接続することにより、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間には所定電圧以上がかからなくなり、リークを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 画像形成装置
６ 電源回路（電圧印加手段）
１１ 現像ローラー（トナー担持体）
１３ 磁気ローラー（現像剤担持体）
１３０ 画像形成部（画像形成手段）
６１、６８ ＡＣ電源（交流電源）
６２、６９ トランス（変圧手段）
６３、６５Ｍ、６５Ｃ、６５Ｙ 現像ローラー用ＤＣ電源（直流電圧出力手段）
６４、６６Ｍ、６６Ｃ、６６Ｙ 磁気ローラー用ＤＣ電源（直流電圧出力手段）
１１０ 用紙貯留部
１３５ 感光体ドラム（像担持体）
１４１ 現像装置
２００ 制御部（制御手段）
３００ 操作表示部
６００ ブラック用電源回路（電圧印加手段）
６１０ カラー用電源回路（電圧印加手段）
ＺＤ 定電圧素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置、特に、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を使用し、現像ローラー上にトナーのみを保持させて静電潜像を現像する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の画像形成装置の現像方式において、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアを用いる二成分現像方式との両方の利点を備えるタッチダウン現像方式が注目されている。タッチダウン現像方式は、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤で磁気ローラー表面に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシからトナーのみを現像ローラーの表面に移動させてトナー薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。タッチダウン現像方式は、トナー帯電領域に二成分現像方式を採用して長寿命化を図り、現像領域に一成分現像方式を採用して高画質化を図ることができる。
【０００３】
このような画像形成装置において現像ローラー及び磁気ローラーに印加する高電圧を生成する方法して、特許文献１に記載されているような交流電圧に直流電圧を重畳する方式が知られている。
【０００４】
また、図６は現像ローラー及び磁気ローラーに供給されるバイアス電圧を生成するための従来の電源回路である。各要素に付した符号の添え字について、Ｋは黒、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｙはイエローを示しており、各色の現像装置に対応した構成要素であることを示している。電源回路９０Ｋ、９０Ｍ、９０Ｃ及び９０Ｙの構成は何れも同じであるため、以下の説明では添え字を付けず、包括して説明する。
【０００５】
トランス９２の一次側にはＡＣ電源９１が接続される。そしてトランス９２の二次側において、昇圧された交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源９３から出力した直流電圧の重畳電圧が現像ローラー９６に印加され、交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源９４から出力した重畳電圧が磁気ローラー９７に印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８５５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に示した従来の電源回路では、各色の現像装置に対して１対１で電源装置９０が設けられている。従って、電源装置９０が複数必要であり、その分トランス９２も複数必要であるため、電源装置９０の部品数が多くなり、コストがかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、部品数を削減してコストを抑えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明の画像形成装置は、トナーとキャリアからなる二成分現像材を搬送する現像剤担持体と、前記現像材担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、表面に静電潜像が形成され、前記トナー担持体のトナーが前記静電潜像に飛翔することによって顕像化したトナー像を担持する像担持体と、を有し、前記像担持体上に形成されるトナー像の色がそれぞれ異なる複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段に対して共通して接続され、交流電源の交流電圧を一次側から入力し、二次側から変圧した電圧を出力する変圧手段と、前記各画像形成手段の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体のそれぞれに対して接続され、直流電圧を出力する直流電圧出力手段と、を有し、前記各画像形成手段の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に対して、それぞれに接続された前記直流電圧出力手段が出力した直流電圧と前記変圧手段が出力した交流電圧を重畳して生成したバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、を備える。
【００１０】
従来は各色の画像形成手段に対して１対１で変圧手段が設けられていたが、変圧手段を複数の画像形成装置に対して共通とすることで、電圧印加手段の部品数を減らすことができ、装置の小型化及びコスト削減を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記各直流電圧出力手段が出力する直流電圧を制御する制御手段を更に備え、前記画像形成手段が前記トナー像を形成しない期間、当該画像形成手段が有するトナー担持体から当該トナー担持体と対向して配置されている現像剤担持体にトナーを強制的に移動させるためのバイアス電圧を前記電圧印加手段に生成させるべく、前記制御手段は当該画像形成手段が有する前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に接続された直流電圧出力手段が出力する直流電圧を制御する。
【００１２】
複数の画像形成手段に対して変圧手段を共通にすると、各色の画像形成手段のうち何れか１つでもトナー像を形成する間は、変圧手段の二次出力を行う必要がある。更に、像担持体の長寿命化を図るために、トナー像形成時以外は像担持体の帯電をオフにすることが一般的であり、この間にトナー担持体にバイアス電圧が印加されるとトナー担持体から像担持体へトナーが移動し、トナーの無駄な消費を招いてしまう。
【００１３】
そこで、何れかの画像形成手段がトナー像形成中の期間において、像担持体の帯電がオフになっている画像形成手段に対しては、印刷時に用いる現像バイアス電圧ではなく、トナー担持体から現像剤担持体へトナーを強制的に移動させるバイアス電圧を印加する。これにより、像担持体の帯電がオフであってもトナー担持体から像担持体へトナーが移動せず、無駄なトナーが消費されることがない。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記各画像形成手段が有する一組の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体の間には定電圧素子が接続されている。
【００１５】
この構成によれば、トナー担持体から現像剤担持体へトナーを強制的に移動させるバイアス電圧を印加する際は、交流電源の出力値を変更しないとトナー担持体と現像剤担持体の間の電位差が大きくなり、リークが発生してしまう。しかしながら、１つでもトナー像形成中の画像形成手段があると、変圧手段が各色で共用されているため、像担持体の帯電がオフになっている画像形成手段に対しても交流電圧出力を変更することができない。
【００１６】
そこで、トナー担持体と現像剤担持体の間に定電圧素子を接続することにより、トナー担持体と現像剤担持体の間には所定電圧以上がかからなくなり、リークを防ぐことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置であって、前記複数の画像形成手段がそれぞれ有する像担持体上に形成されるトナー像の色は、黒以外の異なる色である。
【００１８】
一般的には、カラー印刷よりモノクロ印刷の頻度が圧倒的に高く、複数の画像形成手段のうち黒画像を形成する画像形成手段の稼働率が最も高い。つまり、黒画像を形成する画像形成装置が有するトナー担持体及び現像剤担持体に対するバイアス電圧の供給時間も長くなるため、回路部品の損傷等のトラブルも発生しやすい。従って、黒以外の画像を形成する画像形成手段については変圧手段を共通とし、黒画像を形成する画像形成手段については専用の変圧手段を設けることにより、メンテナンスがしやすくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電圧印加手段の部品数を削減することができ、装置の小型化及びコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図。
【図２】画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】トナーが現像装置から感光体ドラムに供給される過程を説明するための図。
【図４】本実施の形態における電源回路の回路図。
【図５】感光体ドラムの帯電タイミング、現像ローラー及び磁気ローラーに印加されるバイアス電圧（直流成分）の印加タイミングについて示したタイミングチャート。
【図６】従来の電源回路の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターである。尚、本実施の形態ではプリンターを例に説明するが、プリンターのみならず、ファクシミリ装置、コピー機、これらの機能を備えた複合機等にも適用可能であり、タンデム型の画像形成装置であればよい。
【００２２】
画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０を備える。用紙貯留部１１０は画像形成装置１の最下部に配置されており、用紙Ｐの束を貯留することができる用紙トレイ１１１を備える。用紙トレイ１１１は画像形成装置１に差し込んで装着される。用紙Ｐを補給するときは画像形成装置１から用紙トレイ１１１を引き出す。用紙トレイ１１１に貯留された用紙Ｐの束において、最上位の用紙Ｐがピックアップローラ１１３の駆動により、用紙搬送路１１５へ向けて繰り出される。用紙Ｐは用紙搬送路１１５を通って、画像形成部１３０へ搬送される。
【００２３】
画像形成部１３０は搬送されてきた用紙Ｐにトナー像を形成する。画像形成部１３０はトナー像を転写ベルト１３１に転写する順番に従ってタンデムに配置された、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ及びブラック用ユニット１３３Ｂｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、マゼンタ用ユニット１３３Ｍを例にして説明する。
【００２４】
マゼンタ用ユニット１３３Ｍは感光体ドラム１３５を備える。感光体ドラム１３５の周りには帯電器１３７、露光装置１３９、現像装置１４１及びクリーナー１４３が配置されている。帯電器１３７は感光体ドラム１３５の周面を一様に帯電させる。露光装置１３９はパソコン等から送信された画像データの中でマゼンタデータに対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１３５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１３５の周面にはマゼンタデータに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１３５の周面に現像装置１４１からマゼンタトナーを供給することにより、周面にはマゼンタデータに対応するトナー像が形成される。
【００２５】
転写ベルト１３１は感光体ドラム１３５と１次転写ローラー１４５により挟まれた状態でＤ方向(時計周り)に動くことができる。マゼンタデータに対応するトナー像は感光体ドラム１３５から転写ベルト１３１に転写される。感光体ドラム１３５の周面に残っているマゼンタトナーはクリーナー１４３によって除去される。以上がマゼンタ用ユニット１３３Ｍの説明である。
【００２６】
転写ベルト１３１にはマゼンタデータに対応するトナー像が転写され、このトナー像に重ねてシアンデータに対応するトナー像、イエローデータに対応するトナー像、ブラックデータに対応するトナー像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１３１にカラーのトナー像が形成される。このカラーのトナー像は２次転写ローラー１４９によって、用紙貯留部１１０から搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２７】
カラーのトナー像が転写された用紙Ｐは定着部１６０に送られる。定着部１６０は加熱ローラー１６１と加圧ローラー１６３を備える。これらのローラーによってカラーのトナー像が転写された用紙Ｐが挟まれる。これにより、カラーのトナー像に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー像を用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは排紙部１６９に排紙される。
【００２８】
図２は、画像形成装置１の電気的な構成を示すブロック図である。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０、定着部１６０、制御部２００、操作表示部３００、電源回路６がバスによって相互に接続された構成を有する。用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０に関しては図１で説明しているので、説明を省略する。
【００２９】
制御部２００はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び画像メモリ等によって構成され、画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、画像形成装置１を構成する上記ハードウェアに対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(パソコンから送信された画像データ等)を一時的に記憶する。
【００３０】
操作表示部３００には操作キー及び表示画面が設けられている。表示画面には各種の操作及び動作の内容等が表示される。電源回路６は、直流電圧と交流電圧を重畳させたバイアス電圧を生成し、そのバイアス電圧を現像装置１４１内のローラーに印加する。
【００３１】
次に、現像装置１４１の構成と動作を説明する。図３は、二成分現像剤５１中のトナー５３が現像装置１４１から感光体ドラム１３５に供給される過程を示す図である。符号５５は二成分現像剤５１を構成するキャリアである。
【００３２】
現像装置１４１は現像ローラー１１、磁気ローラー１３、攪拌スクリュー（不図示）を備える。攪拌スクリューは二成分現像材５１を収容する攪拌室（不図示）に配置され、回転することにより二成分現像剤５１を攪拌する。これによりトナー５３とキャリア５５が摩擦帯電し、トナー５３とキャリア５５が静電気的に結合した状態となって、磁気ローラー１３に汲み上げられる。
【００３３】
磁気ローラー１３は、シャフト３３が回転することにより回転方向Ｒ２に回転しながら、トナー５３とキャリア５５が静電気的に結合した状態の二成分現像剤５１を吸い付けて搬送する。ブレード３５は、磁気ローラー１３に担持されている二成分現像剤５１の厚みを規制する。
【００３４】
そして、対面部３７において、二成分現像剤５１中のトナー５３が回転方向Ｒ１に回転する現像ローラー１１に供給される。詳細には、キャリア５５が磁気ローラー１３に吸い付けられた状態で、磁力によりトナー５３だけが現像ローラー１１に引き寄せられて、現像ローラー１１に吸い付く。
【００３５】
現像ローラー１１は磁気ローラー１３と対向して配置され、対面部３７でトナー５３を吸い付けて、トナー５３を担持しながら回転方向Ｒ１に回転することによりトナー５３を搬送する。そして、対面部４７においてトナー５３を感光体ドラム１３５に供給する。
【００３６】
詳しくは、感光体ドラム１３５は回転方向Ｒ１及びＲ２と逆方向の回転方向Ｒ３に回転している。搬送されてきたトナー５３は感光体ドラム１３５の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム１３５に移動する。これにより、感光体ドラム１３５の周面の静電潜像が現像され、周面にトナー像が形成される。感光体ドラム１３５上にはこれと接触した転写ベルト１３１が配置されている。転写ベルト１３１はＤ方向に動いており、トナー像は転写ベルト１３１に転写される。
【００３７】
上記したように、磁気ローラー１３が搬送する二成分現像剤５１中のトナー５３は、対面部３７で現像ローラー１１に移動する。また、現像ローラー１１が搬送するトナー５３は対面部４７で感光体ドラム１３５に移動する。このように、対面部４７及び対面部３７でトナー５３を飛翔させて移動させるために、電源回路６は現像ローラー１１及び磁気ローラー１３に対して直流の電圧と交流の電圧を重畳させたバイアス電圧を印加する。
【００３８】
図４は、電源回路６の回路図である。各要素に付した符号の添え字について、Ｋは黒、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｙはイエローを示しており、各色の現像装置１４１に対応した構成要素であることを示している。
【００３９】
まず、ブラック用ユニット１３３Ｂｋの現像装置１４１に電源電圧を供給するブラック用電源回路６００について説明する。ブラック用電源回路６００は、従来の電源回路９０Ｋと同様の構成であり、トランス６２の一次側にはＡＣ電源６１が接続され、トランス６２の二次側において、昇圧された交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６３から出力した直流電圧の重畳電圧が現像ローラー１１Ｋへ、交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６４から出力した直流電圧の重畳電圧が磁気ローラー１３Ｋへ印加される。尚、現像ローラー１１Ｋ及び磁気ローラー１３Ｋの前段に接続されている抵抗Ｒは、各ローラーへ流れる電流を制限するための抵抗である。
【００４０】
次に、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ及びイエロー用ユニット１３３Ｙの現像装置１４１に電源電圧を供給するカラー用電源回路６１０について説明する。カラー用電源回路６１０は、各色の現像装置１４１に対して共通のＡＣ電源６８とトランス６９を備える。トランス６９の一次側にはＡＣ電源６８が接続される。
【００４１】
そして、現像ローラー１１Ｍには、トランス６９を出力した交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｍから出力した直流電圧の重畳電圧が印加され、磁気ローラー１３Ｍには、トランス６９を出力した交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｍから出力した直流電圧の重畳電圧が印加される。
【００４２】
現像ローラー１１Ｃには、トランス６９を出力した交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｃから出力した直流電圧の重畳電圧が印加され、磁気ローラー１３Ｃには、トランス６９を出力した交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｃから出力した直流電圧の重畳電圧が印加される。
【００４３】
現像ローラー１１Ｙには、トランス６９を出力した交流電圧と現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｙから出力した直流電圧の重畳電圧が印加され、磁気ローラー１３Ｙには、トランス６９を出力した交流電圧と磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｙから出力した直流電圧の重畳電圧が印加される。
【００４４】
また、現像ローラー１１Ｍ及び磁気ローラー１３Ｍの前段には、抵抗ＲとコンデンサＣの直列回路がそれぞれ接続される。この抵抗Ｒは、各ローラーへ流れる電流を制限するためのものであり、コンデンサＣは交流電圧と直流電圧を重畳するためのものである。現像ローラー１１Ｃ及び磁気ローラー１３Ｃ、現像ローラー１１Ｙ及び磁気ローラー１３Ｙの前段に接続された抵抗Ｒ及びコンデンサＣについても同様である。
【００４５】
更に、現像ローラー１１Ｍと磁気ローラー１３Ｍの間には、定電圧素子ＺＤが接続される。定電圧素子ＺＤは、例えばツェナー電圧が所定の基準電圧であるツェナーダイオードであり、現像ローラー１１Ｍと磁気ローラー１３Ｍの間の電位差を基準電圧以下に制限できる定電圧回路であればよい。現像ローラー１１Ｃ及び磁気ローラー１３Ｃ、現像ローラー１１Ｙ及び磁気ローラー１３Ｙの間に接続された定電圧素子ＺＤについても同様である。基準電圧は、現像ローラー１１Ｓと磁気ローラー１１Ｍとの間にリーク電流が流れ始める電位差よりも僅かに小さな電圧値が、例えば実験等で求められて設定されている。
【００４６】
このように、１つのトランス６９をカラーの現像装置１４１に対して共通に配置することにより、電源回路６の部品数を削減することができ、装置の小型化とコスト削減を図ることができる。
【００４７】
尚、本実施の形態では、黒以外のカラーの現像装置１４１に対して共通のトランス６９を配置することとしたが、全ての色に対して共通のトランスを配置することとしてもよい。しかし、一般的には、カラー印刷よりモノクロ印刷の頻度が圧倒的に高く、ブラック用ユニット１３３Ｂｋの稼働率が最も高い。つまり、現像ローラー１１Ｋ及び磁気ローラー１３Ｋにバイアス電圧を供給する供給時間も長くなるため、部品損傷等のトラブルが発生しやすい。従ってメンテナンスを行いやすくするために、ブラック用ユニット１３３Ｂｋには専用の電源回路６００を設けることが望ましい。
【００４８】
タンデム型の画像形成装置では、各色の現像装置１４１が転写ベルト１３１に転写された他の色のトナー像に自色のトナー像を重ねて転写することによってカラー印刷が行われ、各色の現像装置１４１が感光体ドラム１３５にトナー像を形成するタイミングは異なる。現像装置１４１によってトナー像を形成するタイミングが異なると、電源回路６が各色の現像装置１４１に供給するバイアス電圧の印加タイミングも異なる。従来は、図６に示したように、各色の現像装置に対して、電源回路９０があったため、バイアス電圧のオン／オフの制御は電源回路９０毎に行えばよかった。
【００４９】
しかし、本発明の画像形成装置１においては、カラーの現像装置１４１に対してトランス６９を共通としている。この点を踏まえて、本実施の形態における電源装置６の画像形成時の制御について説明する。
【００５０】
ブラック用電源回路６１０は、従来と同じく、感光体ドラム１３５に黒のトナー像を形成する為に必要なタイミングにおいて現像ローラー１１Ｂ及び磁気ローラー１３Ｂに現像バイアス電圧を供給する。この現像バイアス電圧の供給タイミングは、制御部２００によって制御される。
【００５１】
カラー用電源回路６１０は、トランス６９が各色共通に設けられているため、従来のようにトナー像を形成するタイミングのみカラーの現像装置１４１にバイアス電圧を印加するのではなく、カラーのトナー像が形成されている間、カラーの現像装置１４１全てに対してバイアス電圧を印加することになる。
【００５２】
一方、感光体ドラム１３５は、その寿命を長く保つために、トナー像を形成するタイミングのみ感光体ドラム１３５の帯電を行い、それ以外の期間は帯電をオフにする。しかし、感光体ドラム１３５が帯電されていない時に現像ローラー１１に現像バイアス電圧が印加されると、電位差によって感光体ドラム１３５の周面にトナーが移動してしまい、無駄なトナーを消費することになってしまう。
【００５３】
従って、感光体ドラム１３５の帯電がオフの時に現像ローラー１１から感光体ドラム１３５にトナーが移動しないよう、カラー用電源回路６１０は感光体ドラム１３５の帯電がオフの時は現像ローラー１１から磁気ローラー１３へトナーを移動させるためのバイアス電圧を印加する。
【００５４】
トナーが現像ローラー１１から磁気ローラー１３へ移動するようなバイアス電圧としては、リフレッシュ作業時のバイアス電圧（以下「リフレッシュ電圧」という）を採用する。リフレッシュ作業とは、現像ローラー１１上に形成されたトナー薄層を磁気ローラー１３が剥ぎ取り、新たなトナー薄層を形成させることをいう。タッチダウン現像方式において、現像ローラー１１上へのトナー薄層形成は磁気ブラシとバイアス電圧で行われるが、一方向の電界を掛け続けることによる現像ローラー１１へのトナー固着や、現像ローラー１１から感光体ドラム１３５へトナーが飛翔した後の残像が２周目にも現れる現像ゴースト（履歴現象）現象などが生じることがある。リフレッシュ作業は、この問題を解決するためのものであり、一般的には用紙と用紙の間、即ち紙間のタイミングで行われる。
【００５５】
感光体ドラム１３５の帯電がオフになっている現像装置１４１に対してカラー用電源回路６１０がバイアス電圧を印加するときは、感光体ドラム１３５へのトナーの移動を防ぐために、印刷時に用いる現像バイアス電圧ではなく、リフレッシュ電圧を印加する。こうすることによって、感光体ドラム１３５の帯電オフの間に現像装置１４１に電圧が印加されても、無駄なトナーが消費されることがない。
【００５６】
カラー用電源回路６１０が出力する現像バイアス電圧とリフレッシュ電圧の切り換えは、制御部２００が現像ローラー用ＤＣ電源６５及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６の出力値を変化させることによって行われる。そして、従来、リフレッシュ作業時はＡＣ電源の出力値を下げることによって現像ローラーと磁気ローラーの間の電位差を小さくしてリークの発生を防いでいた。しかし、本発明における電源回路６では、トランス６９は各色の現像装置１４１に対して共通であるため、ＡＣ電源６８は現像時の出力を維持する必要がある。つまり、このままではリフレッシュ作業時の現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間の電位差が大きくなり、リークが発生してしまう。リークの発生は、画像劣化や部品損傷等を引き起こす。
【００５７】
そこで、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間に定電圧素子ＺＤを接続することによって、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間に所定電圧以上がかからず、リークを防ぐことができる。定電圧素子ＺＤとしてツェナーダイオードを用いた場合、ツェナー電圧は、印刷時の現像ローラー１１と磁気ローラー１３の電位差より大きく、リークが発生し始めるリーク電圧より低い電圧に設定することで、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間がリーク電圧以上の電位差になることを防ぐことができる。
【００５８】
図５は、感光体ドラム１３５の帯電タイミング、現像ローラー１１及び磁気ローラー１３に印加されるバイアス電圧（直流成分）の印加タイミングについて示したタイミングチャートである。トナー像形成のためにマゼンタの感光体ドラム１３５の帯電が開始されると（時間ｔ１）、カラー用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｍ及び磁気ローラー１３Ｍに現像バイアス電圧を印加し、現像ローラー１１Ｃ及び１１Ｙ、磁気ローラー１３Ｃ及び１３Ｙにリフレッシュ電圧を印加する。
【００５９】
具体的には、時間ｔ１でＡＣ電源６８は交流電圧の出力を開始し、現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｍ及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｍは、制御部２００によって設定された現像バイアス電圧用の直流電圧を出力する。そして、現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｃ及び６５Ｙと磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｃ及び６６Ｙは、制御部２００による制御によってリフレッシュ電圧用の直流電圧を出力する。
【００６０】
マゼンタの感光体ドラム１３５の帯電が終了すると（時間ｔ２）、カラー用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｍ及び磁気ローラー１３Ｍに印加する電圧を現像バイアス電圧からリフレッシュ電圧に切り換える。具体的には、時間ｔ２で、制御部２００は現像ローラー用ＤＣ電源６５Ｍ及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６Ｍが出力する電圧を、現像バイアス電圧用の直流電圧からリフレッシュ電圧用の直流電圧に切り換えさせる。
【００６１】
続いて、シアンの感光体ドラム１３５の帯電が開始すると（時間ｔ３）、カラー用電源回路６１０は、現像ローラー１１Ｃ及び磁気ローラー１３Ｃに現像バイアス電圧を印加し、現像ローラー１１Ｍ及び１１Ｙ、磁気ローラー１３Ｍ及び１３Ｙにはリフレッシュ電圧を印加する。
【００６２】
そして、シアンの感光体ドラム１３５の帯電が終了すると（時間ｔ４）、カラー用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｃ及び磁気ローラー１３Ｃに印加する電圧を現像バイアス電圧からリフレッシュ電圧に切り換える。
【００６３】
続いて、イエローの感光体ドラム１３５の帯電が開始すると（時間ｔ５）、カラー用電源回路６１０は、現像ローラー１１Ｙ及び磁気ローラー１３Ｙに現像バイアス電圧を印加し、現像ローラー１１Ｃ及び１１Ｍ、磁気ローラー１３Ｃ及び１３Ｍにはリフレッシュ電圧を印加する。
【００６４】
そして、イエローの感光体ドラム１３５の帯電が終了すると（時間ｔ６）、カラーのトナー像形成は終了したため、カラー用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｍ、１１Ｃ及び１１Ｙと磁気ローラー１３Ｍ、１３Ｃ及び１３Ｙへの電圧印加をオフにする。つまり、ＡＣ電源６８、現像ローラー用ＤＣ電源６５及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６は電圧出力を停止する。以上のように、トランス６９の二次側からは、マゼンタの感光体ドラム１３５の帯電が開始してから（時間ｔ１）イエローの感光体ドラム１３５の帯電が終了するまで（時間ｔ６）、交流電圧が継続して出力される。
【００６５】
次に、黒の感光体ドラム１３５の帯電が開始すると（時間ｔ７）、ＡＣ電源６１は交流電圧の出力を開始し、現像ローラー用ＤＣ電源６３及び磁気ローラー用ＤＣ電源６４は、現像バイアス電圧用の直流電圧を出力する。これにより、現像ローラー１１Ｂと磁気ローラー１１Ｂには現像バイアス電圧が印加される。そして、そして帯電が終了すると（時間ｔ８）、ブラック用電源回路６１０は現像ローラー１１Ｂと磁気ローラー１３Ｂへの電圧印加をオフにする。
【００６６】
以上、説明したように、カラーの現像装置１４１に対して共通のトランス６９を配置することにより、電源回路６の部品数を削減することができ、装置の小型化、コスト削減を図ることができる。
【００６７】
カラーの現像装置１４１に対してトランス６９を共通にすると、カラーの現像装置１４１がトナー像を形成する間は、ＡＣ電源６８は一定の出力を維持する必要がある。更に、感光体ドラム１３５の長寿命化を図るために、トナー形成時以外は帯電をオフにしており、この間に現像装置１４１にバイアス電圧が印加されると現像ローラー１１から感光体ドラム１３５へのトナー移動を招いてしまう。そこで、感光体ドラム１３５の帯電がオフになっている現像装置１４１に対しては、印刷時に用いる現像バイアス電圧ではなく、リフレッシュ電圧を印加する。これにより、感光体ドラム１３５の帯電オフの間に現像ローラー１１から感光体ドラム１３５へトナーが移動せず、無駄なトナーが消費されることがない。
【００６８】
そして、現像ローラー用ＤＣ電源６５及び磁気ローラー用ＤＣ電源６６の出力値がリフレッシュ電圧の値のとき、ＡＣ電源６８の出力値を変更しないと現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間の電位差が大きくなり、リークが発生してしまう。そこで、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間に定電圧素子ＺＤを接続することにより、現像ローラー１１と磁気ローラー１３の間には所定電圧以上がかからなくなり、リークを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 画像形成装置
６ 電源回路（電圧印加手段）
１１ 現像ローラー（トナー担持体）
１３ 磁気ローラー（現像剤担持体）
１３０ 画像形成部（画像形成手段）
６１、６８ ＡＣ電源（交流電源）
６２、６９ トランス（変圧手段）
６３、６５Ｍ、６５Ｃ、６５Ｙ 現像ローラー用ＤＣ電源（直流電圧出力手段）
６４、６６Ｍ、６６Ｃ、６６Ｙ 磁気ローラー用ＤＣ電源（直流電圧出力手段）
１１０ 用紙貯留部
１３５ 感光体ドラム（像担持体）
１４１ 現像装置
２００ 制御部（制御手段）
３００ 操作表示部
６００ ブラック用電源回路（電圧印加手段）
６１０ カラー用電源回路（電圧印加手段）
ＺＤ 定電圧素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる二成分現像材を搬送する現像剤担持体と、
前記現像材担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、
表面に静電潜像が形成され、前記トナー担持体のトナーが前記静電潜像に飛翔することによって顕像化したトナー像を担持する像担持体と、
を有し、前記像担持体上に形成されるトナー像の色がそれぞれ異なる複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段に対して共通して接続され、交流電源の交流電圧を一次側から入力し、二次側から変圧した電圧を前記各画像形成手段へ出力する変圧手段と、
前記各画像形成手段の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体のそれぞれに対して接続され、直流電圧を出力する直流電圧出力手段と、
を有し、前記各画像形成手段の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に対して、それぞれに接続された前記直流電圧出力手段が出力した直流電圧と前記変圧手段が出力した交流電圧を重畳して生成したバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記各直流電圧出力手段が出力する直流電圧を制御する制御手段を更に備え、
前記画像形成手段が前記トナー像を形成しない期間、当該画像形成手段が有するトナー担持体から当該トナー担持体と対向して配置されている現像剤担持体にトナーを強制的に移動させるためのバイアス電圧を前記電圧印加手段に生成させるべく、前記制御手段は当該画像形成手段が有する前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に接続された直流電圧出力手段が出力する直流電圧を制御する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記各画像形成手段が有する一組の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体の間には定電圧素子が接続されている請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
黒のトナー像を形成する黒用画像形成手段と、
前記交流電源の交流電圧を変圧し、当該変圧した電圧と直流電圧とを重畳して生成したバイアス電圧を前記黒用画像形成手段へ供給する黒用電圧印加手段と、
を更に備え、前記複数の画像形成手段は、黒以外の複数の色にそれぞれ対応して設けられたものである請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナーとキャリアからなる二成分現像材を搬送する現像剤担持体と、
前記現像材担持体と対向して配置され、前記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、
表面に静電潜像が形成され、前記トナー担持体のトナーが前記静電潜像に飛翔することによって顕像化したトナー像を担持する像担持体と、
を有し、前記像担持体上に形成されるトナー像の色がそれぞれ異なる複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段に対して共通して接続され、交流電源の交流電圧を一次側から入力し、二次側から変圧した電圧を前記各画像形成手段へ出力する変圧手段と、
前記各画像形成手段の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体のそれぞれに対して接続され、直流電圧を出力する直流電圧出力手段と、
を有し、前記各画像形成手段の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に対して、それぞれに接続された前記直流電圧出力手段が出力した直流電圧と前記変圧手段が出力した交流電圧を重畳して生成したバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記各直流電圧出力手段が出力する直流電圧を制御する制御手段を更に備え、
前記画像形成手段が前記トナー像を形成しない期間、当該画像形成手段が有するトナー担持体から当該トナー担持体と対向して配置されている現像剤担持体にトナーを強制的に移動させるためのバイアス電圧を前記電圧印加手段に生成させるべく、前記制御手段は当該画像形成手段が有する前記現像剤担持体及び前記トナー担持体に接続された直流電圧出力手段が出力する直流電圧を制御する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記各画像形成手段が有する一組の前記現像剤担持体及び前記トナー担持体の間には定電圧素子が接続されている請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
黒のトナー像を形成する黒用画像形成手段と、
前記交流電源の交流電圧を変圧し、当該変圧した電圧と直流電圧とを重畳して生成したバイアス電圧を前記黒用画像形成手段へ供給する黒用電圧印加手段と、
を更に備え、前記複数の画像形成手段は、黒以外の複数の色にそれぞれ対応して設けられたものである請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２５２１７３（Ｐ２０１２−２５２１７３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４８４１（Ｐ２０１１−１２４８４１）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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