CN102135745B - 显影装置及其处理盒和图像形成设备 - Google Patents

Abstract

提供显影装置及合并了显影装置的处理盒和图像形成设备。该显影装置包括包含第一和第二组电极的调色剂载体、调色剂供应器以及产生用于引起调色剂沿调色剂载体的表面跳跃的电场的电场产生器。电场产生器包括正相脉冲电压产生电路、负相脉冲电压产生电路、用于供应用于设置脉冲电压的峰值的偏置的第一DC电源、输出具有与调色剂电荷的极性相同的极性的可变电压的第二DC电源、具有连接到正相脉冲电压产生电路的低电位侧和其输出端的阳极和阴极的第一二极管、以及具有连接到正相脉冲电压产生电路的低电位侧和其输出端的阳极和阴极的第二二极管。

Description

显影装置及其处理盒和图像形成设备

相关申请的交叉引用

该专利说明书基于分别在2010年1月25日、2010年1月25日和2010年10月7日在日本专利局提交的日本专利申请第2010-013182号、第2010-0130052号和第2010-227685号，并要求这些专利申请的优先权，这些专利申请通过引用整体地合并在这里。

该专利还涉及美国专利申请第12/879390号，其也通过引用整体地合并在这里。

技术领域

本发明总的来说涉及用在图像形成设备(诸如复印机、打印机、传真机或能够有这些功能中的至少两种的多功能机)中的显影装置、合并了显影装置的处理盒和合并了显影装置的图像形成设备。

背景技术

一般来说，电子照相图像形成设备(诸如复印机、打印机、传真机或包括这些功能中的至少两种的多功能装置等)包括在其上形成静电潜像的潜像载体以及用以用显影剂显影潜像的显影装置。显影剂是本质上仅仅由调色剂组成的单成分显影剂(one-component developer)或者是本质上由调色剂和载体组成的双成分显影剂(two-component developer)。

与将调色剂吸引到显影滚筒或磁载体微粒的方法不同，存在采用所谓跳跃显影方法(hopping development method)的图像形成设备，在跳跃显影方法中，引起用在图像显影中的调色剂(即，调色剂微粒)沿显影剂载体的表面跳跃。

例如，JP-2007-133387公开了使用调色剂携带组件的显影装置，该调色剂携带组件被布置成面对潜像载体并包括在该调色剂携带组件的圆周方向上以预定间距排列的多个电极。所述多个电极引起调色剂沿调色剂携带组件的表面跳跃。同一A相重复脉冲被施加到定位在偶数排列位置上的、所述多个电极之中的其他每个电极，而与A相重复脉冲分开的同一B相相位重复脉冲被施加到定位在奇数排列位置上的其他电极。利用这种配置，在轮流产生静电力的任何两个相邻电极之间产生交替电场，该静电力引起调色剂在相邻电极之间跳跃。沿调色剂携带组件的表面跳跃的调色剂被吸引到形成在潜像载体上的静电潜像上，从将其显示成调色剂图像。

发明内容

考虑到上述原因，本发明的一个说明性实施例提供一种显影装置，其引起调色剂沿调色剂载体的表面跳跃，以便显影形成在潜像载体上的静电潜像。所述显影装置包括：显影剂罐，用于容纳调色剂；调色剂载体，被布置成面对潜像载体并且包括一起形成电容器的第一组电极和第二组电极；调色剂供应器，被布置在显影剂罐中，用以供应调色剂到调色剂载体的表面；以及电场产生器，用以产生用于引起调色剂沿调色剂载体的表面跳跃的电场。

电场产生器包括：正相脉冲电压产生电路，用以产生被施加到第一组电极的正相脉冲电压；负相脉冲电压产生电路，并联连接到正相脉冲电压产生电路，用以产生被施加到第二组电极的负相脉冲电压；第一DC电源，其与接地电压浮置(float)，用于向其供应偏置以便设置正相脉冲电压和负相脉冲电压的峰值；第二DC电源，被连接在第一电源的低电位侧与接地电压之间，用以输出具有与调色剂的电荷的极性相同的极性的电压的可变电平；第一二极管，具有连接到正相脉冲电压产生电路的低电位侧的阳极以及连接到正相脉冲电压产生电路的输出端的阴极；以及第二二极管，具有连接到正相脉冲电压产生电路的低电位侧的阳极以及连接到负相脉冲电压产生电路的输出端的阴极。正相脉冲电压产生电路包括串联连接在第一电源的端子之间的第一开关元件、第二开关元件以及第一电流调节电阻器。负相脉冲电压产生电路包括串联连接在第一电源的端子之间的第三开关元件、第四开关元件以及第二电流调节电阻器。第一组电极被连接在正相脉冲电压产生电路的第一和第二开关元件之间，而第二组电极被连接在负相脉冲电压产生电路的第三和第四开关元件之间，从而形成电桥配置。

当正相脉冲电压被施加到第一组电极时，导通第一和第四开关元件，而当负相脉冲电压被施加到第二组电极时，导通第二和第三开关元件。

本发明的另一个说明性实施例提供处理盒，其在图像形成设备中是可拆装地安装的，并且包括装在共用外壳中的上述显影装置以及潜像载体、充电装置(charge device)和清洁装置中的至少一个。

本发明的再一个说明性实施例提供包括上述潜像载体和显影装置的图像形成设备。

附图说明

因为在联系附图进行考虑时通过参考以下详细描述本公开更完全的赏析以及其很多出现的益处变得更好地理解，所以将容易得到本公开更完全的赏析以及其很多出现的益处，在附图中：

图1是根据说明性实施例的图像形成设备的示意性剖面图；

图2是说明根据说明性实施例的光电导体和显影装置的端面轴向视图(end-on axial view)；

图3A是在其中将调色剂携带滚筒展开成平面结构的示意性平面图；

图3B是图3A中所示的、展平了的调色剂携带滚筒的示意性剖面图；

图4是说明分别被施加到A相电极和B相电极的A相脉冲电压和B相脉冲电压的波形的曲线图；

图5A是展开成平面结构的、根据另一个说明性实施例的调色剂携带滚筒的示意性平面图；

图5B是图5A中所示的、展平了的调色剂携带滚筒的示意性剖面图；

图6是说明分别被施加到内电极和外电极的内偏置电压和外偏置电压的曲线图；

图7说明用于当使用负充电调色剂时引起调色剂形成调色剂云的脉冲电压产生电路的示意性电路图；

图8说明用于当使用负充电调色剂时引起调色剂形成调色剂云的脉冲电压产生电路的电路图；

图9说明用于当使用正充电调色剂时脉冲电压供应单元(脉冲电压产生单元)的配置和脉冲电压的波形；

图10说明当使用负充电调色剂时在脉冲电压产生电路的示意性电路图的第一和第二电源的控制；

图11说明用于产生用于调色剂云的脉冲电压的电压和偏置电压被施加到的脉冲电压产生电路的电路图；

图12说明当其低峰值固定在-650V而其峰-峰电压Vpp变化到400V、500V和600V时脉冲电压的波形；

图13A是基于在-250V至-650V的脉冲电压、具有400V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体与调色剂携带滚筒之间产生的电场的强度而形成的电力线的图；

图13B是基于在-150V至-650V的脉冲电压、具有500V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体与调色剂携带滚筒之间产生的电场的强度而形成的电力线的图；

图13C是基于在-50V至-650V的脉冲电压、具有600V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体与调色剂携带滚筒之间产生的电场的强度而形成的电力线的图；

图14是说明在与图13A、图13B和图13C对应的显影间隙中在Y方向上的电场强度的曲线图；

图15说明当其平均值固定(-400V)而其峰-峰电压Vpp变化到400V(-200至-600V的脉冲电压)、500V(-150至650V的脉冲电压)和600V(-100至-700V的脉冲电压)时脉冲电压的波形；

图16是说明在图15所示的波形的显影间隙中在Y方向上各位置的电场强度的曲线图；

图17A是基于在-250V至-650V的脉冲电压、具有400V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体与调色剂携带滚筒之间产生的电场的强度而形成的电力线的图；

图17B是基于在-150V至-650V的脉冲电压、具有500V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体与调色剂携带滚筒之间产生的电场的强度而形成的电力线的图；

图17C是基于在-50V至-650V的脉冲电压、具有600V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体与调色剂携带滚筒之间产生的电场的强度而形成的电力线的图；

图18示意性说明比较脉冲电压供应单元的电路图；

图19说明部分地示出在图11中的脉冲电压供应单元的电路图，并且为第一、第二、第三和第四开关元件提供体二极管(body diode)(寄生二极管)；

图20说明用在A相脉冲电压产生电路和B相脉冲电压产生电路中的功率MOSFET的内部配置；

图21说明示出在图11中的脉冲电压供应单元关于时间t1上的电路操作的电路图并且在其中省略了体二极管；

图22说明第一、第二、第三和第四开关元件的导通/截止操作顺序；

图23说明关于部分在图12中时间t1上的操作的电路图；

图24说明关于图22中所示的操作顺序中时间t2上的电路操作的电路图；

图25说明关于图22中时间t2上的电路操作的电路图的一部分；

图26说明关于图22中所示的操作顺序中时间t3上的电路操作的电路图；

图27说明关于图22中时间t3上的电路操作的电路图的一部分；

图28说明在图27所示的电路图中导通第二开关元件的时刻在电容器的右端上的电压降的机制；

图29A是以每一个分割(division)200μs(200μs/div)的尺度来说明电容器的右端的波形的曲线图；

图29B是以每一个分割5μs(5μs/div)的尺度来说明图29A中的总体中心部分(boxed center portion)的曲线图，从图29A按比例放大40倍；

图30说明在第一电源的低电平侧与电容器的各自端之间插入二极管的电路图；

图31是说明当使用在第一电源的低电平侧与电容器的各自端之间不插入二极管的电路时的波形的曲线图；

图32是说明当使用在第一电源的低电平侧与电容器的各自端之间不插入二极管的电路时的波形的曲线图；

图33说明关于图22中所示的操作顺序中时间t4上的电路操作的电路图；

图34说明关于图22中所示的操作顺序中时间t5上的电路操作的电路图；

图35说明包括延迟电路以及插入在第一电源的低电平侧与电容器的各自端之间的二极管的电路图；

图36说明当提供延迟电路时开关元件的导通/截止操作顺序；

图37说明包括延迟电路以及插入在第一电源的低电平侧与电容器的各自端之间的二极管的电路图；

图38说明第一、第二、第三和第四开关元件的导通/截止操作顺序；以及

图39说明当提供延迟电路时第一、第二、第三和第四开关元件的导通/截止操作顺序。

具体实施方式

在描述在附图中说明的优选实施例时，为了清楚的目的而采用专门术语。然而，本专利说明书的公开不打算限制到这样选择的专门术语，而是理解成每一个专门元件都包括以类似方式操作并且达到类似结果的所有技术等效物。

现在参考附图，其中同样的附图标记在全部其几个视图中指定同样或相应的部分，特别参考到图1，描述根据本实施例的多彩图像形成设备。

图1是说明根据本实施例的图像形成设备200的配置的示意图。

在本实施例中图像形成设备200是复印机。图像形成设备200包括图像形成单元202以及定位在图像形成单元202之上的读取单元201。读取单元201包括在其上放置原文档的接触玻璃900、包括光源91和镜子92的第一光学扫描系统93、包括镜子94和95的第二光学扫描系统96、镜头97、镜子80、图像读取元件98以及多角镜99。图像形成单元202包括用作图像载体的光电导体49，其在图1中按顺时钟方向旋转。在光电导体49周围提供显影装置1、放电灯44、清洁单元45、充电装置50、转印(transfer)充电器60以及分离充电器61。

当用户将原文档放置在接触玻璃90并且按压打印开始开关时，第一光学系统93和第二光学系统96开始移动并开始读取原文档的图像数据。定位在镜头97背面的图像读取元件98抓取这样扫描的原文档上的图像作为图像数据。数字化该图像数据并进行其图像处理(例如，色彩转换、彩色校准等)。在图像处理之后，用控制信号驱动激光二极管(LD)(未示出)。多角镜99偏转从激光二极管发射的激光束，然后该激光束经由镜子80扫描光电导体49的表面。在上述图像扫描之前，充电装置50对光电导体49的表面均匀充电，并当激光束扫描光电导体49的表面时在其上形成静电潜像。

显影装置1供应显影剂(即调色剂)到形成在光电导体49上的潜像，从而在其上形成调色剂图像。随着光电导体49旋转，将调色剂图像传送到面对转印充电器60的转印位置。将纸张P(即记录介质)从提供有第一供给滚筒70a的第一供给器70或提供有第二供给滚筒71a的第二供给器71传送到转印位置，同步成(timed)与光电导体49上的调色剂图像的到达一致。然后通过转印充电器60的电晕放电将调色剂图像从光电导体49转印到纸张P。

随后，纸张P通过分离充电器61的电晕放电与光电导体49的表面分离，并通过输送带75传送到定影装置76。定影装置76包括在其中提供了诸如卤素加热器之类的热源的定影滚筒76a以及压向定影滚筒76a的压力滚筒76b，从而在其间形成定影夹。纸张P被夹在定影夹中。在定影夹中，利用来自定影滚筒76a的热以及压力滚筒76b施加的压力将调色剂图像定影在纸张P上，此后将纸张P排出到提供在图像形成设备200之外的排出托盘77上。

清洁单元45去除在光电导体49通过转印位置之后未被转印到纸张P而是粘附到光电导体49的表面的任何调色剂。此外，放电灯44电气地对这样为了随后的潜像形成作准备而清洁了的光电导体49的表面放电。

在本实施例中，在图像形成设备200的主体中，显影装置1以及光电导体49、充电装置50和清洁单元45中的至少一个被装在共用单元外壳中并联合成可拆装地安装的处理盒。这种配置可以有益于显影装置1等的维护工作。

图2是根据本实施例的光电导体49和显影装置1的示意性端面视图。鼓形光电导体49通过驱动单元(未示出)在图2中按顺时针方向旋转。显影装置1提供在图2中的光电导体49的右边，并且包括用作显影剂载体的调色剂携带滚筒101。

显影装置1还包括调色剂供应滚筒18和摩擦叶片22。例如，调色剂供应滚筒18的表面由海绵状物形成，并且在调色剂供应滚筒18通过驱动单元而在图2中按照反时针方向旋转的同时，在调色剂供应滚筒18的表面上携带包含在显影装置1的外壳11(即显影剂罐)中的调色剂。在图2中所示的配置中，调色剂供应滚筒18在调色剂供应滚筒18面对调色剂携带滚筒101的部分中，以与调色剂携带滚筒101旋转的方向相反的方向旋转。作为选择，调色剂供应滚筒18可以在调色剂供应滚筒18面对调色剂携带滚筒101的部分中，以与调色剂携带滚筒101旋转的方向相同的方向旋转。

偏置供应电源24施加供应偏置到调色剂供应滚筒18的金属旋转轴。将在以下描述的多个电极(即用于产生A相A脉冲电压的电极以及用于产生B相脉冲电压的电极)被形成在调色剂携带滚筒101中，脉冲电压供应单元或脉冲电压产生单元30施加重复脉冲电压到所述多个电极。脉冲电压的均值具有与调色剂的电荷极性相反的极性，并且是相对较大的值。利用这种配置，在调色剂供应滚筒18和调色剂携带滚筒101之间形成将调色剂从调色剂供应滚筒18静电转印到调色剂携带滚筒101的电场。

在调色剂供应滚筒18与调色剂携带滚筒101接触的部分上，将在调色剂供应滚筒18的表面上携带的调色剂供应到调色剂携带滚筒101。可以通过改变供应偏置来调整被供应到调色剂携带滚筒101的调色剂量。注意到，供应偏置可以是直流(DC)电压、交流(AC)电压或者交迭有AC电压的DC电压。

随着调色剂携带滚筒101在图2中按照反时针方向旋转，在调色剂携带滚筒101的表面上携带的调色剂一般在由于后面要描述的作用而沿调色剂携带滚筒101的表面跳跃的同时，在其圆周方向上移动。摩擦叶片22的第一端固定到例如外壳11，而不固定的其第二端(即自由端)在调色剂携带滚筒101旋转的方向上、调色剂供应滚筒18的接触部分的下游和面对光电导体49的显影区域的上游接触调色剂携带滚筒101的表面。因此，随着调色剂携带滚筒101在图2中按照反时针方向旋转，调色剂在沿调色剂携带滚筒101的表面跳跃的同时，在图2中按照反时针方向移动。然后，进入调色剂携带滚筒101与摩擦叶片22之间的间隙，调色剂滑动地(slidingly)接触调色剂携带滚筒101的表面和摩擦叶片22的表面。因此，通过摩擦对调色剂充电。

随着调色剂携带滚筒101进一步旋转，调色剂在沿调色剂携带滚筒101的表面跳跃的同时，通过调色剂携带滚筒101与摩擦叶片22之间的间隙，并被输送到显影区域。在显影装置1的外壳11上形成开口，并部分地暴露调色剂携带滚筒101的圆周表面。横过距离光电导体49从几十微米到几百微米的间隙定位调色剂携带滚筒101的暴露圆周表面。调色剂携带滚筒101面对光电导体49的部分是图像形成设备200的显影区域。

在该显影区域中，在调色剂调色剂携带滚筒101与光电导体49之间产生显影电场。该显影电场引起调色剂粘附到形成在光电导体49的表面上的静电潜像，从而将其显影成调色剂图像。随着调色剂携带滚筒101旋转，在图像显影中未使用的调色剂被进一步传送并且在沿调色剂携带滚筒101的表面跳跃的同时重复地供应到显影区域。

注意到，代替调色剂携带滚筒101，摩擦叶片22可以与调色剂供应滚筒18接触，以便调色剂可以通过摩擦叶片22在调色剂供应滚筒18的表面上的摩擦来充电。

注意到，图2中的附图标记40表示检测显影装置1内部的湿度的湿度检测器。图像形成设备200还可以包括退化检测器41(示出在图10中)，用于基于输出纸张的数量、调色剂携带滚筒101已经旋转的次数等来检测调色剂携带滚筒101随时间的退化。

接下来，以下参考图3A和图3B来描述调色剂携带滚筒101的配置。图3A是在其中将调色剂携带滚筒101展开成平面结构的示意性平面图，而图3B是图3A中所示的、展平了的调色剂携带滚筒101的示意性剖面图。

在图3A和图3B所示的配置中，在调色剂携带滚筒101的电绝缘底基101A上交替排列两个不同的电极。也就是说，横过单一不同电极定位两个相同或相类似的电极。因此，调色剂携带滚筒101包括用于产生两相电场(biphasic electrical field)的电极。如图4所示，将其相位彼此偏移180度的两个不同脉冲电压施加到两个相邻电极，以便产生在其中在两个相邻电极中重复吸引和排斥的两相电场。

更具体地说，调色剂携带滚筒101包括用于产生A相电场的多个A相电极111A以及用于产生B相电场的多个B相电极111B，被提供在绝缘底基101A上。另外，保护层101B(即表面层)被提供在A相电极111A和B相电极111B(之后也简化为“电极111A和电极111B”)上。电极111A和电极111B中的每一个均彼此平行地在调色剂携带滚筒101垂直于其圆周方向的轴向方向(之后称为“调色剂输送方向”)上延伸，在该轴向方向上传送调色剂。以小间距将电极111A和111B排列在调色剂携带滚筒101的圆周方向上，从而形成梳子状的形状。A相电极111A(多个第一电极或第一组电极)经由调色剂携带滚筒101的一侧上的共用总线111Aa连接到包括脉冲电压供应单元30的两相输出电路，而B相电极111B(多个第二电极或第二组电极)经由调色剂携带滚筒101的另一侧上的共用总线111Ba连接到该两相输出电路。

例如，分别被施加到A相电极111A和B相电极111B的A相脉冲电压和B相脉冲电压具有从约0.3kHz到2.0kHz的频率，并且包括DC分量作为偏置。脉冲电压的峰值可以在从300V至600V的范围内，并且依赖于每一个电极的宽度以及电极111A和111B之间的间距来确定。在上述两相电场的情况下，当切换在两个相邻电极之间产生的电场的方向时，电极对111A和111B引起调色剂排斥与调色剂吸引交替，因此调色剂在电极111A和111B之间来回移动。

接下来，在以下进一步详细描述分别被施加到电极111A和111B的A相脉冲电压和B相脉冲电压。

脉冲电压供应单元30分别施加A相脉冲电压和B相脉冲电压到A相电极111A和B相电极111B。矩形波适合于A相脉冲电压和B相脉冲电压。另外，在本实施例中，用于形成调色剂云(toner cloud)的电极是两相的，并且包括A相电极111A和B相电极111B，而施加到其的电压的相位彼此相差180度或π。

图4是说明分别被施加到A相电极111A和B相电极111B的A相脉冲电压和B相脉冲电压的波形的曲线图。

在本实施例中，A相脉冲电压和B相脉冲电压是矩形波并且具有同样的峰-峰电压(Vpp)，并且它们的相位彼此偏移180度或π。因此，A相脉冲电压和B相脉冲电压之间的差总是等于峰-峰电压Vpp。该电压差在电极之间产生电场，并由在保护层101B之外产生的电场(以后称为“调色剂云电场”)引起调色剂沿调色剂携带滚筒101的表面跳跃。

如上所述，调色剂携带滚筒101包括以预定间距排列的、在垂直于调色剂输送方向的方向上延伸的多个电极。施加电压到电极来形成其方向交替的电场，从而交替吸引调色剂与排斥调色剂。随着调色剂携带滚筒101旋转，传送调色剂并同时引起调色剂形成调色剂云。利用这种配置，可以可靠地传送调色剂携带滚筒101的表面上的调色剂而不受调色剂充电电平的影响，并且图像形成设备200可以是整体可靠的。

下面将参考图5A和5B给出作为用在根据本实施例的显影装置1中的调色剂携带滚筒的变型的调色剂携带滚筒2的描述。

图5A是在其中将调色剂携带滚筒2展开成平面结构的示意性展开视图，而图5B是图5A中所示的、展平了的调色剂携带滚筒2的示意性剖面图。

在如图图5A和5B所示的配置中，在调色剂携带滚筒2的圆柱形底基上提供两层电极(多个外电极和一个内电极)。外电极彼此相同或类似，并且在外电极与用作导电底基的内电极之间提供绝缘层。如图6所示，将其相位彼此偏移180度的两个不同的脉冲电压施加在外电极和内电极，以便引起调色剂的吸引和排斥交替。

示出在图5A和5B中的调色剂携带滚筒2被形成有空心圆柱，其包括作为最内层的内电极3a和定位在内电极3a的外侧上的多个外电极4a。因此，调色剂携带滚筒2包括两组电极，即多个外电极4a和内电极3a中不面对外电极4a的部分。被施加到外电极4a的电压(即外电压)不同于被施加到内电极3a的电压(即内电压)。在内电极3a和外电极4a之间提供绝缘层5来将它们彼此绝缘。另外，用作保护层的表面层6覆盖外电极4a的外圆周侧。因此，调色剂携带滚筒2具有多层式结构，其从里边起依次包括内电极3a、绝缘层5、外电极4a和表面层6。

内电极3a也用作调色剂携带滚筒2的底基，并且可以是由导电材料形成的滚筒。内电极3a可以包括SUS(Steel Use Stainless，不锈钢)、铝等。内电极3a可以通过在树脂滚筒的表面上形成由金属(诸如铝或铜)构成的导电层来制造。树脂滚筒的材料的实例包括聚乙烯(POM)或聚碳酸酯(PC)。可以通过金属电镀(plating)或气相淀积(vapor deposition)来制造导电层。作为选择，金属层可以被粘合(bond)到树脂滚筒的表面。

内电极3a的外圆周侧被覆盖了绝缘层5。绝缘层5可以由聚碳酸酯、醇酸三聚氰胺(alkyd melamine)等形成。通过溅射法或浸渍法，可以在内电极3a上形成具有均匀厚度的绝缘层5。

外电极4a被提供在绝缘层5上。多个外电极4a可以由诸如铝、铜、银之类的金属来形成。各种类型的方法都可用于形成外电极4a。例如，可以通过电镀或气相淀积将金属层形成在绝缘层5上，在之后通过光刻胶刻蚀(photoresist etching)来刻蚀该金属层。作为选择，可以通过引起导电浆料通过喷墨或丝网印刷粘附在绝缘层5，来形成排列成梳子或梯子形状的电极。

外电极4a的外圆周侧和绝缘层5不存在外电极的部分被覆盖了表面层6。硅树脂、尼龙(注册商标)、乙烷、醇酸三聚氰胺、聚碳酸酯等被用作外层6的材料。类似于绝缘层5，表面层6也可以通过溅射或浸渍来生产。

由于内电极3a和外电极4a的作用而产生引起调色剂跳跃的电场。更具体地说，通过外电极4a(梳子形状的齿部)和不提供外电极4a的部分(也就是内电极3a不面对外电极4a的部分)的作用形成电场。在表面层6之外产生的电场引起调色剂沿调色剂携带滚筒2的表面跳跃，并形成调色剂云。此时，调色剂来回飞，也就是说，在调色剂携带滚筒2的表面横过绝缘层5而面对内电极3a的部分与调色剂携带滚筒2的表面面对外电极4a的部分之间跳跃。

接下来，在以下进一步详细描述分别施加到内电极3a和外电极4a的内偏置电压和外偏置电压(脉冲电压)。

脉冲电压供应单元30分别施加内偏置电压和外电压到调色剂携带滚筒2的内电极3a和外电极4a。在本实施例中，彼此平行地在调色剂携带滚筒2的轴向方向上延伸的外电极4a被以预定间距排列在其圆周方向(调色剂输送方向)上。外电极4a的两个端部都连接到与脉冲电压供应单元30连接的功率接收部分。矩形波适合于内偏置电压和外偏置电压。另外，在本实施例中，引起调色剂云(即调色剂斑(flare))的内电极3a和外电极4a具有两个不同的相(phase)，因此本实施例采用两相配置。分别施加到内电极3a和外电极4a的内偏置电压和外偏置电压在相位上具有π(180度)的差。

图6是说明作为实例分别被施加到内电极3a和外电极4a的内偏置电压和外偏置电压的曲线图。

在本实施例中，内偏置电压和外偏置电压是矩形波并且具有同样的峰-峰电压(Vpp)，它们的相位被彼此偏移了180度或π。因此，内偏置电压与外偏置电压之间的差总是等于峰-峰电压Vpp。该电压差在电极之间产生电场，并且由产生在保护层6之外用于调色剂云的电场引起调色剂沿调色剂携带滚筒2的表面跳跃。

例如，施加到内电极3a和外电极4a的脉冲电压具有从约0.3kHz到2.0kHz的频率并且包括DC分量作为偏置。脉冲电压的峰值可以处在从300V到600V的范围内并且依赖于每一个电极的宽度以及外电极4a之间的间距确定。由于内电极3a和外电极4a的作用而产生引起调色剂跳跃的电场。更具体地说，通过外电极4a(梳子形状的齿部)和不提供外电极4a的部分(也就是内电极3a不面对外电极4a的部分)的作用形成电场。产生在表面层6之外的电场引起调色剂沿调色剂携带滚筒2的表面跳跃，并形成调色剂云。此时，调色剂来回飞，也就是说，在调色剂携带滚筒2的表面横过绝缘层5而面对内电极3a的部分与调色剂携带滚筒2的表面面对外电极4a的部分之间跳跃。调色剂携带滚筒2在调色剂输送方向上旋转。

图7说明脉冲电压供应单元30的电路图。

脉冲电压供应单元30包括电源31和32以及两相脉冲输出电路37。电源31(第一电源)用于输出用于调色剂云的脉冲，并且其主侧和副侧分离(分离型)。也就是说，副侧相对于其接地端浮置(float)。电源32(第二电源)用于输出负DC偏置，而其主侧和副侧连接到共用接地端。两相脉冲输出电路37包括用于产生A相脉冲的A相脉冲电压产生电路33和用于产生B相脉冲的B相脉冲产生电路34。此外，图像密度检测器65和图像密度调节电路66连接到电源32。

例如，当电源31的输出是500V的电压时，将高电平侧连接到A相脉冲产生电路33和B相脉冲产生电路34中的每一个的上侧，而将低电平侧连接到A相脉冲产生电路33和B相脉冲产生电路34中的每一个的低电平侧。低电平侧也被连接到电源32的负高电平侧。当使用具有负极性的调色剂时显影偏置是负电位。当电源32具有-650V的电压时，电源31的低电平侧具有-650V的电位。因此，从电源31接收到500V的电压时，A相脉冲产生电路33和B相脉冲产生电路34产生具有从-650V到-150V的峰值的脉冲，如图8所示。

在这里，当在高湿度环境下进行图像形成时，调色剂的液体交联力(liquidcross-linking force)可能增大，这增大了调色剂与调色剂携带滚筒101或调色剂携带滚筒2的表面之间的粘附强度。另外，调色剂充电效率可能增大，从而降低调色剂的充电量。因此，可以减小由用于引起调色剂云的交替电场产生的静电力。上述负作用(adverse effect)抑制了调色剂沿调色剂携带滚筒101的表面跳跃，引起转印到形成在光电导体49上的潜像的调色剂量的减小。结果，降低图像密度。

另一方面，当在低湿度环境下进行图像形成时，调色剂的液体交联力可能减小，从而降低调色剂与调色剂携带滚筒101的表面之间的粘附强度。调色剂的充电量也可能由于增大了调色剂充电效率而增大，因此可能增大由用于调色剂云的交替电场产生的静电力。结果，调色剂携带滚筒101的表面上的调色剂可能跳跃得非常高，并且粘附到形成在光电导体49上的潜像的调色剂量增大，从而增大图像密度。

因此，在采用跳跃显影方法的显影装置中，形成在光电导体49上的图像的密度由于进行图像形成的环境的变化而倾向于波动。

考虑到上述情况，在本实施例中，脉冲电压供应单元30采用能够改变输出电平的DC电源(作为电源32)，用于检测显影在光电导体49上的测试图案的图像密度的图像密度检测器65，以及用于确定检测到的图像密度是否满足参考密度的图像密度调节电路66。当检测到的图像密度低于参考密度时，图像密度调节电路66在负方向上升高电源32的DC输出电平来增大相对于潜像的电位的显影偏置，从而使得图像强度均匀。当检测到的图像密度高于参考密度时，图像密度调节电路66在负方向上降低电源32的DC输出电平来减小相对于潜像的电位的显影偏置，从而使得图像强度均匀。

图9不同于关于用于负充电调色剂的图7中所示的脉冲电压供应单元30的上述描述地说明脉冲电压供应单元30A的配置以及当使用正充电调色剂时由脉冲电压供应单元30A产生的脉冲电压的波形。

脉冲电压供应单元30A包括电源31和32A以及两相脉冲输出电路37。第一电源31输出用于形成调色剂云的脉冲电压，并且其主侧和副侧分离(分离型)。也就是说，副侧相对于其接地端浮置。电源32A不同于如图7所示的电源32而用于输出正DC偏置，而其主侧和副侧连接到共用接地端。

例如，当第一电源31的输出是500V的电压时，将高电平侧连接到A相脉冲产生电路33和B相脉冲产生电路34中的每一个的上侧(如图7所示)，而将低电平侧连接到A相脉冲产生电路33和B相脉冲产生电路34中的每一个的低电平侧。低电平侧也被连接到电源32A的负高电平侧。当使用具有正极性的调色剂时显影偏置是相对于潜像的电位的正电位。因此，当电源32A具有150V的电压时，第一电源31的低电平侧具有150V的电位。因此，从第一电源31接收到500V的电压时，A相脉冲产生电路33和B相脉冲产生电路34产生具有从650V到150V的峰值的脉冲(如图8所示)，用于引起调色剂形成调色剂云。

图10说明包括能够改变输出电平的电源31A(第一电源)代替如图7所示的电源31用于控制用于调色剂云的脉冲的峰值的脉冲电压供应单元30B。

脉冲电压供应单元30B可以改变电源31A的输出电平并且根据改变了的电平输出用于调色剂云的脉冲。当电源32的输出电平固定时，用于调色剂云的脉冲的高值随着固定的其低电位侧而变化。例如，退化检测器41通过检测在其上形成图像的纸张数量来检测调色剂携带滚筒101随时间的退化。脉冲调节电路67基于退化检测器41的检测来降低电源31A的输出电平，从而降低用于调色剂云的脉冲的峰值。作为选择，脉冲调节电路67可以基于湿度检测器40检测到的湿度来调整电源31A的输出电平。通过调节调色剂云的量，可以针对调色剂携带滚筒101的退化或湿度的改变来调节图像密度。因此，可以获得高质量图像和可靠的图像显影。

湿度检测器40(如图2所示)、退化检测器41、图像密度检测器65、图像密度调节电路66和脉冲调节电路67可操作地连接到图像形成设备200的控制器。该控制器包括CPU和关联的存储器单元。

图11进一步详细说明如图7所示的脉冲电压供应单元30的配置。

在如图11所示的脉冲电压供应单元30中，A相脉冲产生电路33包括由金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)形成的、用作第一和第二开关元件的两个开关元件Q1和Q2以及串联连接在第一电源或DC输出电源31的端子之间的电流调节电阻器R1和R2(第一电流调节电阻器)。与A相脉冲产生电路33类似，B相脉冲产生电路34包括由MOSFET形成的、用作第三和第四开关元件的两个开关元件Q3和Q4以及串联连接在DC输出电源31的端子之间的电流调节电阻器R3和R4(第二电流调节电阻器)。调色剂携带滚筒101的第一和第二组电极(即A相电极111A和B相电极111B)之一连接在A相脉冲产生电路33的两个开关元件Q1和Q2之间(即图11中的电流调节电阻器R1和R2之间)，而调色剂携带滚筒101的另一组电极连接在B相脉冲产生电路34的两个开关元件Q3和Q4之间(即图11中的电流调节电阻器R3和R4之间)。因此，第一和第二组电极一起形成电容器C，并且形成包括电容器C的电桥配置。

在具有这种配置的脉冲电压供应单元30中，通过导通开关元件Q1和Q4来将正常相或正相脉冲(该实施例中的A相脉冲)施加到电极，并且通过导通开关元件Q2和Q3来施加负相或反相脉冲(该实施例中的B相脉冲)。因此，调色剂在第一组电极和第二组电极之间重复跳跃，从而在调色剂携带滚筒101的表面上形成调色剂云。

注意到，在该实施例中，脉冲电压供应单元30还包括箝位电路35，其包括电容器C1、二极管D1和电流调节电阻器R5。在驱动MOSFET(开关元件)的驱动电路产生15V的低电压脉冲之后，开关元件Q1的栅极信号(15V的脉冲)的高值被箝位电路35箝位在电源31的高电平侧。更具体地说，当电源31的电压是500V并且电源32的电压是-650V时，开关元件Q1的栅极信号是-150V到-135V的脉冲电压，并且在栅极信号处于低电平的同时导通开关元件Q1。

脉冲电压供应单元30还包括箝位电路36，其包括电容器C2、二极管D2和电流调节电阻器R6。开关元件Q2的栅极信号(15V的脉冲)的低值被箝位电路36箝位在电源31的低电平侧。更具体地说，当电源31的电压是500V并且电源32的电压是-650V，开关元件Q2的栅极信号具有-650到-635V的脉冲，并且在栅极信号处于高电平的同时导通开关元件Q2。

在B相脉冲(反相)产生电路34中，开关元件Q3和Q4以180度的相位延迟类似地操作。

图12说明在其低峰值固定在-650V而其峰-峰电压Vpp变化到400V、500V和600V时的脉冲电压的波形。

图13A是基于在-250V至-650V的脉冲电压、具有400V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体49与调色剂携带滚筒101之间产生的电场的强度而形成的电力线的图。图13B是基于在-150V至-650V的脉冲电压、具有500V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体49与调色剂携带滚筒101之间产生的电场的强度而形成的电力线的图。图13C是基于在-50V至-650V的脉冲电压、具有600V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体49与调色剂携带滚筒101之间产生的电场的强度而形成的电力线的图。

该仿真关心包括A相脉冲电极111A和B相脉冲(反相)电极111B的调色剂携带滚筒101，其中该A相脉冲电极111A和B相脉冲电极111B均具有100μm的宽度并且以100μm的间隔交替地排列在圆周方向上。另外，在定位成面对调色剂携带滚筒101的光电导体49上的潜像的宽度(也就是说，根据图像数据曝光的部分)是0.2mm，而其他区域是背景(非图像区域)。光电导体49的非图像区域的充电电位是-600V，而潜像的充电电位是-70V。显影间隙(即调色剂携带滚筒101的表面与光电导体49的表面之间的间隙)是0.3mm。注意到，图13A、图13B和图13C仅仅说明了穿过用于形成调色剂云的调色剂携带滚筒101的电极的表面之上20μm位置的电力线，而省略了不穿过这样的位置的其他电力线。

图14是说明在与图13A、图13B和图13C对应的显影间隙中在Y方向上各位置的电场强度的曲线图。图14说明Y方向上连接潜像的中心部分和被施加了低电位的电极的中心部分(在它们之间的电位差最大)的电场强度。

如图14所说明的那样，当脉冲电压的峰-峰电压改变到400V、500V和600V而其低峰值为常数(-650V)时，在与该电极的表面相邻的区域(即调色剂携带滚筒101的表面)中，当脉冲电压的峰值更大时比当该峰值更小时，电场强度更强。相反，在与光电导体49的表面相邻的区域中，当脉冲电压的峰值更大时比当该峰值更小时，电场强度更弱。结果，图像强度作为显影结果而可能变均匀。因此，为了无论用于调色剂云的脉冲电压的峰值如何改变都维持均匀图像密度，控制施加到用于调色剂云的电极的、用于排斥调色剂的电压(脉冲的低峰)是有效的。排斥调色剂的电压明显有助于调色剂的跳跃行为。

图15说明当其平均值固定(-400V)而其峰-峰电压Vpp变化到400V(-200至-600V的脉冲电压)、500V(-150至650V的脉冲电压)和600V(-100至-700V的脉冲电压)时脉冲电压的波形。

图16是说明在图15所示的波形的显影间隙中在Y方向上各位置的电场强度的曲线图。

如图16所说明的那样，当脉冲电压的均值保持为常数时，在与该电极的表面(即调色剂携带滚筒101的表面)相邻的区域中，当脉冲电压的峰值更大时比当该峰值更小时，电场强度更强。相反，在与光电导体49的表面相邻的区域中，电场强度即使当该峰值改变时也是类似的。结果，图像强度当峰值越高时倾向于变得越高。

图17A是基于在-250V至-650V的脉冲电压、具有400V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据如图5A和图5B所示在光电导体49与调色剂携带滚筒2之间产生的电场的强度而形成的电力线的图。图17B是基于在-150V至-650V的脉冲电压、具有500V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体49与调色剂携带滚筒2之间产生的电场的强度而形成的电力线的图。图17C是基于在-50V至-650V的脉冲电压、具有600V的峰-峰电压的情况下的仿真结果绘制根据在光电导体49与调色剂携带滚筒2之间产生的电场的强度而形成的电力线的图。

在该仿真中，内电极3a是由例如铝构成的管子，所以该管子可以是完全导电的。在该管子(即内电极3a)上提供了具有10μm到20μm(在图17A、图17B和图17C的仿真中为16μm)的厚度的绝缘层5，在绝缘层5上以300μm的间隔提供每一个均具有100μm的宽度的外电极4a，并且作为绝缘外壳层提供15μm的表面层6，作为调色剂携带滚筒2的最外层。在这个实例中的每一个绝缘层的相对介电常数为εr＝3。

在脉冲电压在图17A中的250V至-650V、在图17B中的-150V至-650V以及在图17C中的-50至-650V三个电平上改变的这种仿真中，其结果类似于使用如图3A和图3B所示的调色剂携带滚筒101的仿真的如图14所示的结果。通过控制施加到用于调色剂云的电极的调色剂排斥电压的电位(该脉冲的低峰)，该图像密度可以基本上保持为常数。

当该装置周围的湿度高于参考湿度时，升高用于调色剂云的脉冲电压的峰值来产生能够引起调色剂适当地挣脱粘附力(诸如在调色剂与调色剂携带滚筒之间的上述液体交联力)跳跃的电场。例如，如果电源32的DC偏置电压是-650V而电源31所产生的脉冲电压的峰值从用于标准湿度的500V增大到600V，则从脉冲产生电路输出的脉冲电压的峰值为-650V至-50V。因为电源32的DC偏置电压为常数，所以施加到用于调色剂云的电极的调色剂排斥电压的电位(脉冲的低峰)具有-650V的常数电位，从而保持图像密度常数。

另一方面，当湿度低于标准湿度时，调色剂粘附力可以减少。当调色剂在调色剂携带滚筒之上的跳跃高度增加时，调色剂携带滚筒的背景的污染(散射在非图像区域中的调色剂)的边缘减少。因此，应该减少用于调色剂云的脉冲电压的峰值。例如，如果电源32的DC偏置电压是-650V而电源31所产生的脉冲电压的峰值从用于标准湿度的500V减小到400V，则从脉冲产生电路输出的脉冲电压的峰值为-650V至-250V。因为电源32的DC偏置电压为常数，所以施加到用于调色剂云的电极的调色剂排斥电压的电位(脉冲的低峰)具有-650V的常数电位，从而保持图像密度常数。

图18说明比较脉冲电压供应单元的示意性配置。

在该比较实例中，由于包括脉冲和DC偏置的信号必定被输出为施加到用于调色剂云的电极的信号，因此从D/A转换器(未示出)产生包括低DC电压的脉冲信号，并且比较脉冲电压供应单元还包括每一个均具有回馈电路的两个DC放大器电路(即正脉冲DC放大器电路51和负脉冲DC放大器电路52)，以便将所产生的信号放大到约300V至600V的电压。将被放大了的电压施加到电容器(电容负荷)53的两端。然而，该比较实例具有电路成本增加并且出现由温度变化引起的放大器电路的DC漂移的缺点。而且，由温度随时间变化引起的放大因子的波动可能引起脉冲峰值以及DC偏置电压波动，从而影响云特性并降低诸如图像密度之类的图像质量。虽然可以采纳诸如在其中由变压器产生高-电压脉冲并同时将DC偏置添加到其的配置之类的其他配置，但元件变得庞杂、成本增加并且损失功耗。因此不优选这样的配置。

相反，根据本发明的实施例的如图7和11所示的脉冲电压供应单元30采用开关电路代替DC放大器电路。因此，与使用DC放大器电路的这类配置相比，可以减少元件的数量，并且输出电平可以是稳定的。因此，可以在降低成本的同时获得简洁的、更高可靠性的显影装置。虽然不能单独用开关电路实现用于调节显影偏置(脉冲电压的均值)的DC分量的调整，但其可以用诸如根据本实施例的脉冲电压供应单元30之类的配置来实现。因此，通过使用根据本实施例的脉冲电压供应单元30，可以消除或减少上述不便之处。

图19说明部分地示出在图11中的脉冲电压供应单元30的电路图，并且分别为开关元件Q1、Q2、Q3和Q4提供体二极管(寄生二极管)BD1、BD2、BD3和BD4。

下面参考图20给出用在A相脉冲产生电路33和B相脉冲产生电路34中的功率MOSFET(开关元件)的内部配置的描述。

虽然时常在如图21所示的功率MOSFET的电路记号中省略体二极管，但体二极管确实包括在元件之内。即使当功率MOSFET截止时，电流也从源极通过体二极管流向漏极。因此，由于开关元件Q1、Q2、Q3和Q4分别包括体二极管BD1、BD2、BD3和BD4，所以在开关元件Q1、Q2、Q3和Q4中的每一个中，电流从源极通过体二极管BD1、BD2、BD3或BD4流向漏极。

为了便于理解，以下在第一电源31的输出为+500V而第二电源32的输出为0V的情况下，详细描述脉冲电压供应单元30的开关元件的操作。

图22和图38说明了开关元件Q1、Q2、Q3和Q4的导通/截止操作顺序。注意到，图21说明关于图22所示的操作顺序中的时间t1时段中的电路操作的电路图，而图23说明关于图22中的时间t1中的电路操作的电路图的一部分。

通过导通开关元件Q1和Q4，电流在从开关元件Q1的漏极依次到电流调节电阻器R1、电容器C、电流调节电阻器R4和开关元件Q4的回路中流动。以时间常数τ＝C×(R1+R4)对电容器C充电。

在该电路图中，因为电流调节电阻器R1和R4具有100Ω至300Ω的相同电阻(R1＝R4＝100Ω至300Ω)并且电容器C为100nF，所以时间常数为2μs至6μs。当考虑到时间常数来考虑充电电压时，充电电压在时间常数被乘以1时为63.2％，在时间常数被乘以2时为86.5％，在时间常数被乘以3时为95％，而在时间常数被乘以4时为98.2％。因此，在约30μs(五倍时间常数)之后，将电容器C的左端充电到大约500V，而将其右侧充电到大约0V。因此，充电电流基本上为零。

图24说明关于图22所示的操作顺序中的时间t2中的电路操作的电路图。图25说明关于图22中的时间t2中的电路操作的电路图的一部分。

在开关元件Q2被设计成在开关元件Q1从导通状态切换到截止状态的同时从截止状态切换到导通状态的配置中，如果虽然开关元件Q1由于操作定时的波动而仍然处于导通但开关元件Q2也被导通，那么500V/(R1+R2)的电流从开关元件Q1流向开关元件Q2。这种电流被称为“直通电流(shoot-through current)”，其可能引起各种不便，诸如损坏开关元件Q2、由于大电流而增加对第一电源31的压力(stress)或负荷、可能引起电路故障的噪声等。

为了防止这种直通电流，操作顺序包括在其间开关元件Q1、Q2、Q3和Q4全部截止的时段(图22中的时间t2)，从而防止或减少直通电流带来的不便。在如图22所示的实例中，时间t2为1μs。另外，在在其间开关元件Q1、Q2、Q3和Q4全部截止的时间t2期间(例如1μs)，由于不存在其放电路径而在电容器C中保持电荷。

图26说明关于图22所示的操作顺序中的时间t3中的电路操作的电路图。图27说明关于图22中的时间t3中的电路操作的电路图的一部分。

参考图22，在开关元件Q1、Q2、Q3和Q4全部保持截止一微秒(时间t2)之后，开关元件Q2和Q3开始时间t3中的导通操作(on-operation)。此时，只要开关元件导通，就形成开始于电容器C的左端到电流调节电阻器R2、体二极管BD4和电容器C的右端的闭回路，并且开始放电。

参考图28，以下给出在图27中在开关元件Q2导通的时刻电容器C的右侧的电压降的机制的描述。

更具体地说，将电容器C的左侧充电到500V而将其右侧充电到0V。当在这种状态下导通开关元件Q2时，由两个电流调节电阻器R2和R4分担该电压。在本配置中，因为电流调节电阻器R2和R4的电阻相同(R2＝R4)，所以将250V的电压施加到电流调节电阻器R2和R4中的每一个。虽然在电流调节电阻器R2和R4之间的点(中间点)上产生250V的电位，但因为中间点被箝位到0V所以电容器C的左端电压从500V降至250V。另外，电容器C的右端电压从0V降至-250V，因此此时电容器C的右端的电压降至负电压。这种降低在后面被称为“零之下下降(drop below zero)”。随后，当电容器C放电时，其左端和右端的电压以放电时间常数τ＝C×(R2+R4)分别从250V改变到0V和从-250改变到0V。

以下参考图29A和图29B进一步详细描述此时电容器C右端的波形。

图29A是以每一个分割200μs(200μs/div)的尺度来说明电容器C的右端的电压的波形的曲线图，而图29B是以每一个分割5μs(5μs/div)的尺度来说明图29A中的轮廓中心部分(boxed center portion)的曲线图，其从图29A按比例放大40倍。在图29A和图29B中，上面的线表示其低电平(低值)为0V而高电平(高值)为+5V的相位切换输入信号的波形。当该相位切换输入信号为低时，开关元件Q1和Q4截止，而当该相位切换输入信号为高时，开关元件Q1和Q4导通。图29A和图29B中下面的线表示电容器C的右端的电压。

在相位切换输入信号从低切换到高并且电容器C的右端的电压将要从0V升高至500V的时候，电容器C的右端的电位临时从0V下降至-250V(零之下下降)。随后，电容器C的右端的电位从-250V升高至+500V。

上述现象(零之下下降)在根本上不同于发生在典型逻辑电路控制中的、被称为上冲(overshoot)和下冲(undershoot)的那类现象。上冲和下冲是在电压达到期望电压之后超过期望电压的上升沿电压和下降沿电压的现象，其由出现在该电路中的电感分量L或电容器C的过度响应(excessive response)引起。相反，由于0V的参考点移动而紧接在过度响应开始之前出现这里被称为零之下下降的现象。

更具体地说，在如图22所示的操作顺序(定时图)中的定时t1处，0V的参考点定位在电容器C的右端(虽然涉及电流调节电阻器R4，但在电容器C被完全充满之后电容器C的右端变成0V)。相反，在图22中的定时t3处，由于电流调节电阻器R2和R4之间的点变成0V，所以电容器C两端上的电位被偏移等于1/2·V₃₁的量，其中V₃₁表示引起零之下下降的第一电源31的电压。

如果出现零之下下降，则需要升高功率MOSFET的漏极与源极之间的耐受电压或电容器C的电绝缘层的耐受电压。使用能够耐受更高电压的功率MOSFET和电容器会增加成本。特别地，功率MOSFET的漏极与源极之间的耐受电压的增加以及由此引起的该装置成本的增加都是不期望的。另外，电容器C的充电实际上开始于-250V，虽然其仅仅需要将电容器C从0V充电至500V。也就是说，在对电容器C充电时出现时间损耗，从而降低该电路的性能。而且，因为由于零之下下降而将电容器C的右端从-250V充电至500V，也就是说，在充电开始时电容器C的右端具有低电位，所以与电容器C从0V充电至500V的情况相比，充电电流增加。因此，对电容器C充电时消耗的功率增加。

同时，开关元件Q3导通，因此充电电流流过开关元件Q3和电流调节电阻器R3。换句话说，在同一时间段进行充电和放电，这样效率低。另外，因为放电电流和充电电流交迭而来的电流流过开关元件Q2，因此开关元件Q2应该是相对额定电流的MOSFET。然而，使用这样的MOSFET增加成本。

考虑到以上情况，在本实施例中，参考图30，在第一电源31的低电平侧与电容器C的一端之间插入二极管D5(第一二极管)，并在第一电源31的低电平侧与电容器C的另一端之间插入二极管D6(第二二极管)，以便消除被称为零之下下降的现象的出现，其因为0V的参考点从电容器C的右端偏移到电流调节电阻器R2和R4之间的点而出现，如参考图24所述。利用这种配置，在出现零之下下降的同时，电流从二极管D5或D6的阳极流到阴极。从而，电容器C的右端的电位从0V下降仅仅等于二极管D5或D6的正向方向上的下降Vf的电压(一般为1V至2V)。因此，与不在第一电源31的低电平侧与电容器C的各自端之间插入二极管D5和D6从而电容器C的右端的电位从0V下降至-250V的配置相比，可以减小电容器C的右端电压下降在0V之下的量。另外，调色剂的跳跃可以变得稳定。

二极管D5和D6可以是这样的二极管：其可以在正向方向上耐受通过将第一电源31的电压除以电流调节电阻器R2的值(V₃₁/R2)而获得的最大电流，并且在从阴极到阳极的反向方向上具有大于第一电源31的电压的耐受电压。使用快速恢复二极管(FRD)作为二极管D5和D6更有效，因为它们迅速从反向方向切换到正向方向。

注意到，不带体二极管的功率MOSFET可以实施为开关元件Q2和Q4。也就是说，可以采用这样的配置：在其中在开关元件Q2导通时不形成从电容器C的左端到电流调节电阻器R2、开关元件Q2、体二极管BD4、电流调节电阻器R4和电容器C的右端的闭回路。然而，这样的配置具有这样的缺点：因为电路元件不可避免地经由由电路图设计必需引起的微小杂散电容连接，因此零之下下降的量依赖于杂散电容的值变化，因此确定最佳值很困难。

图31是说明在使用在其中不在第一电源31的低电平侧和电容器C的各自端之间插入二极管D5和D6的比较电路时的波形的曲线图。在图31中，从顶上算起的第一、第二、第三和第四线分别表示相位切换输入信号的波形、从第一电源31流出的电流的波形、电容器C左端的电压的波形以及电容器C的右端的波形。

在图31中，当切换相位切换输入信号时，电容器C的右端的电压从0V下降至-250V，也就是说，出现明显的零之下下降。

相反，图32是说明在使用在其中在第一电源31的低电平侧和电容器C的各自端之间插入二极管D5和D6的电路时的波形的曲线图。在图32中，从顶上算起的第一、第二、第三和第四线分别表示相位切换输入信号的波形、从第一电源31流出的电流的波形、电容器C左端的电压的波形以及电容器C的右端的波形。

参考图32，虽然在切换相位切换输入信号时电容器C的右端的电压即刻下降到0V之下，但由于通过在第一电源31的低电平侧和电容器C的各自端之间插入二极管D5或D6而得到的上述作用，该下降可以被限制在几伏特内。另外，充电从0V开始至500V。因此，与充电从-250V开始至500V的图31所示的波形相比，如图32所示的波形的起始(start-up)可以很迅速(prompt)。

图33说明关于图22所示的定时图中的时间t4中的电路操作的电路图。

当在导通开关元件Q2和Q3之后已经完全过去了使用1.47K×C的充电时间常数计算的时段时，电容器C的右端的电位以第一电源31的电压从-250V增加至500V。因此，电容器C被充满，而充电电流变成零。

图34说明关于图22所示的定时图中的时间t5中的电路操作的电路图。

在设计开关元件Q3和Q4同时分别从导通状态切换到截止状态和从截止状态切换到导通状态的配置中，如果虽然开关元件Q3由于操作定时的波动而仍然导通但开关元件Q4也导通，那么电流(即直通电流)可能从开关元件Q3流向开关元件Q4，这是不期望的。

为了防止这样的直通电流，操作顺序包括在其间开关元件Q1、Q2、Q3和Q4全部截止的时段(图22中的时间t5)，从而防止或减少直通电流的出现。在如图22所示的实例中，时间t5为1μs。另外，在其间开关元件Q1、Q2、Q3和Q4全部截止的时间t5(例如1μs)期间，由于不存在其放电路径而在电容器C中保持电荷。

在本实施例中，如图35和图37所示，在第一电源31的低电平侧和电容器C的各自端之间插入了二极管D5和D6的电路图中，在用作开关元件Q1和Q3的每一个功率MOSFET的栅极电路中提供延迟电路d。利用这种配置，开关元件Q1导通的定时从开关元件Q4导通的定时延迟，或者开关元件Q3导通的定时被从开关元件Q2导通的定时延迟。

图36和图39是说明当提供延迟电路d时开关元件Q1、Q2、Q3和Q4的导通/截止操作顺序的定时图。在图36的定时图中的时间t3’中，导通开关元件Q3的定时被从导通开关元件Q2的定时延迟。利用这种控制，在如图35所示的电路图中，可以分开进行对电容器C的放电和充电。也就是说，可以在电容器C放电结束之后开始其充电。

在根据本实施例的电路图，当假设电流调节电阻器R2和R4具有相同的470Ω的电阻(R2＝R4＝470Ω)时，电容器C为100nF，而二极管D5和D6的电阻为0Ω时，放电时间常数为10nF×470Ω＝4.7μs。当为了便于理解而假设放电时间常数是约5μs时，在时间常数被乘以1(5μs)时充在电容器C中的电流的放电为63％，在时间常数被乘以2(10μs)时充在电容器C中的电流的放电为87％，而在时间常数被乘以3(15μs)时充在电容器C中的电流的放电为95％。因此，在本实施例中，可以通过从导通开关元件Q2或Q4的定时延迟导通开关元件Q1或Q3的定时至少两倍或三倍电容器C的放电时间常数的时段，来在电容器C放电基本上完成之后开始对电容器C充电。

因此，可以减少对电容器C充电需要的功耗，从而达到节能的目的。另外，对电容器C分开进行放电和充电可以防止在其上交迭了放电电流和充电电流的电流在开关元件Q2中流动。从而，不需要使用相对大额定电流的MOSFET作为开关元件Q2，从而可以限制成本增加。

作为实验，当开关元件Q1、Q2、Q3和Q4使用图35所示的电路图、根据示出在图36中的操作顺序导通和截止时，功耗从38.66W到29.86W降低8.68W。

注意到，虽然对电容器C充电所需要的时间增加与上述延迟对应的时段，但这种时间增加处在不影响引起调色剂沿调色剂携带滚筒101跳跃的性能的范围内。

如上所述，根据本实施例的显影装置1包括用作调色剂载体并包括多个电极的调色剂携带滚筒101、用作供应调色剂到调色剂携带滚筒101的表面的调色剂供应器的调色剂供应滚筒18、用以在引起调色剂在其上跳跃的调色剂携带滚筒的表面上产生电场的电场产生器。电场产生器包括用以产生正常相脉冲电压的A相脉冲产生电路33、用以产生反相脉冲电压的B相脉冲产生电路34以及第一和第二电源31和32。第一电源31是提供偏置来设置由A相脉冲产生电路33和B相脉冲产生电路34产生的脉冲电压的峰值并且与接地电压电气浮置的DC电源。第二电源32是具有与调色剂的电荷极性相同的极性并且提供在第一电源31的低电位侧与接地电压之间的DC电源。来自第二电源32的输出是可变的。

A相脉冲产生电路33包括：提供在第一电源31的各端子之间用作第一和第二开关元件的开关元件Q1和Q2；以及串联连接在开关元件Q1和Q2之间的电流调节电阻器R1和R2。开关元件Q1在第一电源31的高电位侧上，而开关元件Q2在第一电源31的低电位侧上。B相脉冲产生电路34并联地连接到A相脉冲产生电路33。B相脉冲产生电路34包括：提供在第一电源31的各端子之间用作第三和第四开关元件的开关元件Q3和Q4；以及串联连接在开关元件Q3和Q4之间的电流调节电阻器R3和R4。开关元件Q3在第一电源31的高电位侧上，而开关元件Q4在第一电源31的低电位侧上。

在其中在调色剂携带滚筒101的表面携带调色剂并且输送到显影区域以便显影在光电导体49上形成的潜像的显影装置1中，调色剂携带滚筒101的第一和第二组电极(即A相电极111A和B相电极111B)之一连接在A相脉冲产生电路33的开关元件Q1和Q2之间，而调色剂携带滚筒101的另一组电极连接在B相脉冲产生电路34的开关元件Q3和Q4之间，从而形成电桥配置。在这种配置中，导通开关元件Q1和Q4来施加正相(正常相)脉冲电压到电极，而导通开关元件Q2和Q3来施加负相(反相)脉冲电压到电极。

在具有这种配置的显影装置1中，当导通开关元件Q1和Q4两者时，在从导通开关元件Q4的时间起预定延迟时间之后导通开关元件Q1。类似地，当导通开关元件Q2和Q3两者时，在从导通开关元件Q2的时间起预定延迟时间之后导通开关元件Q3。这样的控制可以防止在高电压侧上的开关元件Q1和Q3的充电操作交迭在低电位侧上的开关元件Q2和Q4处于导通状态时进行的放电操作。例如，可以在其放电结束之后开始对用第一和第二组电极形成的电容器C的充电。因此，可以减少对电容器C的充电需要的功耗，从而达到节能的目的。另外，因为这种控制可以防止在其上交迭了放电电流和充电电流的电流在低电位侧上的开关元件Q2和Q4中流动，所以不需要使用具有高耐受电压的开关元件作为低电位侧上的开关元件Q2和Q4。因此，成本不会增加。

另外，当第一电源(图10中所示的31A)的输出电平可变时，可以通过调整来自第一电源的偏置的输出电平来控制脉冲电压(调色剂云脉冲)的峰值。因此，可用用相对简单的电路图分开调整脉冲电压的峰值和DC偏置值。

另外，根据上述实施例，通过根据从提供在图像形成设备200中的图像密度检测器65、图像密度调节电路66等输出的图像密度信号来改变第二电源32的输出电平，当形成在光电导体49上的图像的密度波动时，可以根据图像密度信号调整相对于光电导体49上的潜像的电位的显影偏置的电平。因此，图像密度可以保持不变。

此外，在本实施例中，分别为开关元件Q1和Q3提供延迟电路d，以延迟导通开关元件Q1的定时以及导通开关元件Q3的定时。延迟电路d从导通开关元件Q2或Q4的定时，将导通开关元件Q1或Q3的定时延迟两倍或三倍电容器C的放电时间常数的时段(作为上述预定延迟时间)。因此，可以在基本上完成其放电之后开始对电容器C的充电。

此外，根据上述实施例，显影装置1以及光电导体49、充电装置50和清洁单元45中至少之一被装在一个共用单元外壳中并且由此联合成可拆装地安装在图像形成设备200中的处理盒。

另外，通过将上述显影装置1合并在通过供应显影剂到形成在光电导体49上的潜像来显影该潜像并将所显影的图像转印到记录介质而形成图像的图像形成设备中，可以获得上述各种效果和可靠的图像形成。

此外，通过使用上述处理盒，可以获得上述各种效果。多彩图像形成设备包括每一个都具有上述配置的多个处理盒。

按照上述教导可以进行许多额外的修改和变更。因此，可以理解，在附加的权利要求的范围内，可以实践该专利说明书的公开，而不像这里明确描述的那样。

Claims (10)

1.一种显影装置，用以显影形成在潜像载体上的静电潜像，该显影装置包括：

显影剂罐，用于容纳调色剂；

调色剂载体，被布置成面对潜像载体，调色剂载体包括第一组电极和第二组电极，且第一组电极和第二组电极一起形成电容器；

调色剂供应器，被布置在显影剂罐中，以便供应调色剂到调色剂载体的表面；以及

电场产生器，用以产生用于引起调色剂沿调色剂载体的表面跳跃的电场，该电场产生器包括：

正相脉冲电压产生电路，用以产生施加到第一组电极的正相脉冲电压，

负相脉冲电压产生电路，并联地连接到正相脉冲电压产生电路，用以产生施加到第二组电极的负相脉冲电压，

第一电源，其是与接地电压浮置的DC电源，该第一电源供应偏置到正相脉冲电压产生电路和负相脉冲电压产生电路以设置正相脉冲电压和负相脉冲电压的峰值，和

第二电源，其是连接在第一电源的低电位侧与接地电压之间的DC电源，用以输出具有与调色剂的电荷的极性相同的极性的电压的可变电平，

该正相脉冲电压产生电路包括串联连接在第一电源的端子之间的第一和第二开关元件以及第一电流调节电阻器，

该负相脉冲电压产生电路包括串联连接在第一电源的端子之间的第三和第四开关元件以及第二电流调节电阻器，

该第一组电极连接在正相脉冲电压产生电路的第一和第二开关元件之间，而第二组电极连接在负相脉冲电压产生电路的第三和第四开关元件之间，从而形成电桥配置，

其中该正相脉冲电压产生电路还包括第一延迟电路来延迟导通第一开关元件的定时，而负相脉冲电压产生电路还包括第二延迟电路来延迟导通第三开关元件的定时，

当正相脉冲电压被施加到第一组电极时，导通第一和第四开关元件，并且第一延迟电路从导通第四开关元件的定时延迟导通第一开关元件的定时预定延迟时间，和

当负相脉冲电压被施加到第二组电极时，导通第二和第三开关元件，并且第二延迟电路从导通第二开关元件的定时延迟导通第三开关元件的定时该预定延迟时间。

2.根据权利要求1的显影装置，其中该电场产生器还包括：

第一二极管，具有连接到第一电源的低电位侧的阳极和连接到正相脉冲电压产生电路的输出端的阴极；以及

第二二极管，具有连接到第一电源的低电位侧的阳极和连接到负相脉冲电压产生电路的输出端的阴极。

3.根据权利要求1的显影装置，其中该预定延迟时间至少是包括第一和第二组电极的电容器的放电时间常数的两倍那么长。

4.根据权利要求3的显影装置，其中该预定延迟时间至少是包括第一和第二组电极的电容器的放电时间常数的三倍那么长。

5.根据权利要求1的显影装置，其中从该第一电源输出的偏置的电平是可变的，以调整正相脉冲电压和负相脉冲电压的峰值。

6.根据权利要求1的显影装置，其中根据从检测形成在潜像载体上的图像的密度的图像密度检测器输出的图像密度信号改变从第二电源输出的电压的电平。

7.一种可拆卸地安装在图像形成设备中的处理盒，包括根据权利要求1到6中的任何一个的显影装置，

其中该显影装置以及潜像载体、充电装置和清洁装置中的至少一个被装在一个共用外壳中。

8.一种图像形成设备，包括：

潜像载体，在其上形成潜像；

图像密度检测器，用以检测形成在潜像载体上的图像的密度；以及

根据权利要求1到6中的任何一个的显影装置。

9.一种图像形成设备，包括根据权利要求7的处理盒。

10.一种图像形成设备，包括至少两个根据权利要求7的处理盒。

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