JP2005099344A - 現像装置および画像形成装置ならびに現像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子写真方式の画像形成装置で、２成分現像剤を用いる場合に好適に実施され、磁気ロールに形成された磁気ブラシから現像ロールへトナーの薄層を形成し、前記現像ロールから感光体へトナーを飛翔させて現像を行う現像装置において、低コスト化を図る。
【解決手段】 磁気ロール２および現像ロール４への現像バイアスを、それぞれ直流＋交流とする。したがって、２つのロール２，４間を、電流は交互に流れ、トナーが活性化して、比較的低いバイアス電圧で、前記磁気ロール２から現像ロール４へのトナーの供給や、現像ロール４から磁気ロール２へのトナーの掻き取りを充分に行うことができる。これによって、現像ロール４だけに交流バイアスを与える場合に比べて、交流バイアスを低振幅化し、感光体６への影響を回避することができるとともに、前記２つの交流バイアスの周波数は一定であり、交流バイアス発生回路１３を低コスト化することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどで好適に実施される現像装置および現像方法に関し、またそれらを用いる画像形成装置に関し、特に電子写真方式で、いわゆるハイブリッド型の現像装置における現像バイアスを発生するための構成に関する。

磁気ロールおよび現像ロールの２つのロールを用いる前記ハイブリッド型の現像装置は、従来では、一成分現像剤を用いる非接触の現像手段として検討されてきたが、比較的正確にトナー像を重ね合わせられることから、近年、２成分現像剤を使用するタンデムカラーの現像手段として注目されている。しかしながら、従来からの技術では、現像ロールへの薄層の形成は可能なものの、帯電量の高いトナーが現像ロールに付着して、磁気ロールへの引き戻し、すなわちトナーの掻き取りが困難になり、磁気ブラシのみでは、充分にトナーを回収することができない。このため、現像ロールに付着したままのトナーによって、かぶり、ゴースト、トナー飛散、濃度ムラ、トナー落ち等が発生するという問題がある。

このような問題を解決するためには、非画像形成期間に、現像ロールと磁気ロールとの間に強い交流電界を発生させるか、直流の高電圧を現像ロールに印加して、磁気ロールとの間に電位差を発生させる必要があるが、前記高電圧が、感光体への放電や、トナーの瞬時混合による帯電分布に影響が生じるという問題がある。

そこで、このような問題を解決する手法として、特許文献１では、現像ロールと感光体との間にワイヤから成る補助電極を設け、この電極に弱い交流電界を印加してトナークラウドを形成する、いわゆるパウダクラウド現像法が提案されている。しかしながら、この方法では、補助電極のワイヤが汚れ易く、また交流電界によって発生する振動によって画像劣化が発生するので、一般的な方法となっていない。

一方、特許文献２には、現像ロールと磁気ロールとを等電位状態にして、現像ロールに印加する交流電圧のデューティ比を可変することで、現像ロールと磁気ロールとの間のトナーの入れ替えを促進させることが提案されている。しかしながら、この方法では、そのようなトナーの入れ替えを充分に行えるようにするには、前記交流電圧には大きな振幅が必要となり、感光体への影響が懸念される。

他にも、交流電界を発生するための特別な構造や、印加電圧の制御方法等が提案されているが、いずれも複雑な構成で、現像バイアス発生装置のコストが嵩むという問題がある。
特開平３−１１３４７４号公報 特開２００３−２１９６６号公報

上述のように、各従来技術は、いずれも画像濃度の低下や現像履歴の防止を目的としているけれども、複雑な部品や多くの部品が必要となり、また現像バイアスの制御も煩雑となり、現像バイアス発生装置を含む現像装置のコストアップは避けられないという問題がある。

本発明の目的は、低コスト化することができる現像装置および画像形成装置ならびに現像方法を提供することである。

本発明の現像装置は、磁気ロールに形成された磁気ブラシから現像ロールへ現像剤の薄層を形成し、前記現像ロールから感光体へ前記現像剤を飛翔させて現像を行うようにした現像装置において、前記磁気ロールおよび現像ロールへのそれぞれ第１および第２の直流バイアスを発生する第１および第２の直流バイアス発生手段と、前記磁気ロールおよび現像ロールへのそれぞれ第１および第２の交流バイアスを発生し、前記第１および第２の直流バイアスへ重畳する第１および第２の交流バイアス発生手段とを含み、前記第１の交流バイアスが、前記第２の交流バイアスとは、同一周波数で、位相が反転していることを特徴とする。

上記の構成によれば、電子写真方式の画像形成装置で、２成分現像剤を用いる場合に好適に実施され、磁気ロールおよび現像ロールの２つのロールを用いて構成される、いわゆるハイブリッド型の現像装置において、トナーなどの現像剤に、過剰な帯電や帯電不良が生じると、磁気ロールから現像ロールへの現像剤の供給や、現像ロールから磁気ロールへの前記現像剤の掻き取りが充分に行えなくなるので、先ず前記磁気ロールおよび現像ロールへの現像バイアスを、それぞれ直流に交流を重畳して作成するようにし、第１および第２の直流バイアス発生手段と、第１および第２の交流バイアス発生手段とを設ける。次にそれらの設定として、前記磁気ロールへの第１の交流バイアスを、前記現像ロールへの第２の交流バイアスとは、同一周波数で、位相が反転した電圧とする。

したがって、２つのロール間を、電流は交互に流れ、現像剤が活性化して、比較的低いバイアス電圧で、前記磁気ロールから現像ロールへの現像剤の供給や、現像ロールから磁気ロールへの現像剤の掻き取りを充分に行うことができる。これによって、現像ロールだけに交流バイアスを与える場合に比べて、交流バイアスを低振幅化し、感光体への影響を回避することができるとともに、前記２つの交流バイアスの周波数は一定であり、前記第１および第２の交流バイアス発生手段を低コスト化することができる。

また、本発明の現像装置では、非画像形成期間およびジョブ間には、前記磁気ロールへの第１の直流バイアスと、前記現像ロールへの第２の直流バイアスとは、略等電位とされ、かつ前記第１の交流バイアスは、この期間のみに、負方向の成分だけが与えられることを特徴とする。

上記の構成によれば、画像データが無い期間や、画像形成部を用紙の記録領域外の領域が通過している期間などの非画像形成期間、および用紙間などのジョブ間には、磁気ロールへの第１の直流バイアスと、現像ロールへの第２の直流バイアスとを略等電位とすることで、現像ロールと磁気ロールとのトナーの入れ替えによるトナーの帯電量分布の変化を殆ど無くし、連続現像時の残像の発生を防ぎ、また現像ロールへ確実に帯電されたトナーを供給し、長期に亘って安定した画像品質を得ることができる。また、負方向の成分だけを与えることで、現像剤が正帯電であるときに、磁気ロールへの現像剤の回収を効率良く行うことができる。

さらにまた、本発明の現像装置では、前記第１の直流バイアス発生手段ならびに第１および第２の交流バイアス発生手段は、トランスを用いた単一の昇圧回路として構成され、前記トランスと、前記トランスの１次巻線に与える交流信号を発生する信号源と、前記トランスの２次巻線からの昇圧交流信号を整流する整流ダイオードと、前記２次巻線および整流ダイオードによる直列回路の両端にそれぞれ設けられる抵抗および前記抵抗に並列に設けられるコンデンサと、一方の抵抗の端子電圧を前記非画像形成期間に通過させるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介する電圧を前記第１の直流バイアス発生手段から磁気ロールへの電源ラインに与えることで、前記第１の交流バイアスとして前記第１の直流バイアスに重畳する結合コンデンサとを備えて構成され、前記２次巻線と整流ダイオードとの接続点を前記現像ロールへの出力端とし、前記交流信号がハイまたはローの一方の期間に前記整流ダイオードを介して電流ループが形成されて２つのコンデンサが相互に異なる極性に充電されるとともに他方の側のコンデンサの充電電圧から２次側誘起電圧を減算して出力し、前記交流信号がハイまたはローの他方の期間に２次側誘起電圧に前記他方の側のコンデンサの充電電圧を加算して出力することで前記第２の直流バイアスに第２の交流バイアスを加算した電圧を出力し、前記非画像形成期間に前記スイッチング素子がオンすることで前記交流信号がハイまたはローの他方の期間に一方の側のコンデンサが放電し、これによって前記負方向の成分だけが出力されることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１の直流バイアスならびに第１および第２の交流バイアスを、１つのトランスから作成することができる。

また、本発明の現像装置は、カラー現像に対応して複数組が用いられ、各組毎に、前記第１の直流バイアス発生手段ならびに第１および第２の交流バイアス発生手段は、トランスを用いた単一の昇圧回路として構成され、前記トランスと、前記トランスの１次巻線に与える交流信号を発生する信号源と、前記トランスの２次巻線からの昇圧交流信号を整流する整流ダイオードと、前記２次巻線および整流ダイオードによる直列回路の両端にそれぞれ設けられる抵抗と、一方の抵抗の端子電圧を他の組の前記第１の直流バイアス発生手段から磁気ロールへの電源ラインに与えることで、前記第１の交流バイアスとして前記第１の直流バイアスに重畳する結合コンデンサと、他方の抵抗に並列に設けられるコンデンサとを備えて構成され、前記２次巻線と整流ダイオードとの接続点を前記現像ロールへの出力端とし、前記交流信号がハイまたはローの一方の期間に前記整流ダイオードを介して電流ループが形成されてコンデンサが充電されるとともに該コンデンサの充電電圧から２次側誘起電圧を減算して出力し、前記交流信号がハイまたはローの他方の期間に２次側誘起電圧に前記コンデンサの充電電圧を加算して出力することで前記第２の直流バイアスに第２の交流バイアスを加算した電圧を出力し、他の組の整流ダイオードの整流動作によって前記交流信号がハイまたはローの他方の期間に前記負方向の成分だけが出力されることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１の直流バイアスならびに第１および第２の交流バイアスを、１つのトランスから作成することができるとともに、カラー現像の場合に特に適した簡単な構成とすることができる。

さらにまた、本発明の画像形成装置は、前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とする。

上記の構成によれば、電子写真方式で、特に２成分現像剤を用いる場合に好適な画像形成装置において、磁気ロールから現像ロールへのトナーの供給や、現像ロールから磁気ロールへのトナーの掻き取りを充分に行うことができる現像装置を低コスト化することができる。

また、本発明の現像方法は、磁気ロールに形成された磁気ブラシから現像ロールへ現像剤の薄層を形成し、前記現像ロールから感光体へ前記現像剤を飛翔させて現像を行うようにした現像方法において、前記磁気ロールおよび現像ロールへのバイアスを、それぞれ直流に交流を重畳して作成し、前記磁気ロールへの第１の交流バイアスが、前記現像ロールへの第２の交流バイアスとは、同一周波数で、位相が反転していることを特徴とする。

上記の構成によれば、電子写真方式の画像形成装置で、２成分現像剤を用いる場合に好適に実施され、磁気ロールおよび現像ロールの２つのロールを用いて構成される、いわゆるハイブリッド型の現像装置における現像方法において、トナーなどの現像剤に、過剰な帯電や帯電不良が生じると、磁気ロールから現像ロールへの現像剤の供給や、現像ロールから磁気ロールへの前記現像剤の掻き取りが充分に行えなくなるので、先ず前記磁気ロールおよび現像ロールへの現像バイアスを、それぞれ直流に交流を重畳して作成し、次にそれらの設定として、前記磁気ロールへの第１の交流バイアスを、前記現像ロールへの第２の交流バイアスとは、同一周波数で、位相が反転した電圧とする。

したがって、２つのロール間を、電流は交互に流れ、現像剤が活性化して、比較的低いバイアス電圧で、前記磁気ロールから現像ロールへの現像剤の供給や、現像ロールから磁気ロールへの現像剤の掻き取りを充分に行うことができる。これによって、現像ロールだけに交流バイアスを与える場合に比べて交流バイアスを低振幅化し、感光体への影響を回避することができるとともに、前記２つの交流バイアスの周波数は一定であり、交流バイアス発生手段を低コスト化することができる。

本発明の現像装置は、以上のように、電子写真方式の画像形成装置で、２成分現像剤を用いる場合に好適に実施され、磁気ロールおよび現像ロールの２つのロールを用いて構成される、いわゆるハイブリッド型の現像装置において、前記磁気ロールおよび現像ロールへの現像バイアスを、それぞれ直流に交流を重畳して作成し、第１および第２の直流バイアス発生手段と、第１および第２の交流バイアス発生手段とを設け、それらの設定として、前記磁気ロールへの第１の交流バイアスを、前記現像ロールへの第２の交流バイアスとは、同一周波数で、位相が反転した電圧とする。

それゆえ、２つのロール間を、電流は交互に流れ、現像剤が活性化して、比較的低いバイアス電圧で、磁気ロールから現像ロールへの現像剤の供給や、現像ロールから磁気ロールへの現像剤の掻き取りを充分に行うことができる。これによって、現像ロールだけに交流バイアスを与える場合に比べて交流バイアスを低振幅化し、感光体への影響を回避することができるとともに、前記２つの交流バイアスの周波数は一定であり、前記第１および第２の交流バイアス発生手段を低コスト化することができる。

また、本発明の画像形成装置は、以上のように、前記の現像装置を用いる。

それゆえ、磁気ロールから現像ロールへのトナーの供給や、現像ロールから磁気ロールへのトナーの掻き取りを充分に行うことができる現像装置を低コスト化することができる。

さらにまた、本発明の現像方法は、以上のように、電子写真方式の画像形成装置で、２成分現像剤を用いる場合に好適に実施され、磁気ロールおよび現像ロールの２つのロールを用いて構成される、いわゆるハイブリッド型の現像装置における現像方法において、前記磁気ロールおよび現像ロールへの現像バイアスを、それぞれ直流に交流を重畳して作成し、それらの設定として、前記磁気ロールへの第１の交流バイアスを、前記現像ロールへの第２の交流バイアスとは、同一周波数で、位相が反転した電圧とする。

それゆえ、２つのロール間を、電流は交互に流れ、現像剤が活性化して、比較的低いバイアス電圧で、前記磁気ロールから現像ロールへの現像剤の供給や、現像ロールから磁気ロールへの現像剤の掻き取りを充分に行うことができる。これによって、現像ロールだけに交流バイアスを与える場合に比べて交流バイアスを低振幅化し、感光体への影響を回避することができるとともに、前記２つの交流バイアスの周波数は一定であり、交流バイアス発生手段を低コスト化することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、形状および相対配置などは、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態の現像装置１付近を模式的に示す図である。この現像装置１は、電子写真方式の画像形成装置で、２成分現像剤を用いる場合に好適に実施され、磁気ロール２に形成された磁気ブラシ３から現像ロール４へトナー薄層５を形成し、現像ロール４から感光体６へトナーを飛翔させて現像を行うようにした、いわゆるハイブリッド型の現像装置である。

前記磁気ロール２に対応して第１の直流バイアスである直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）を発生する直流バイアス発生回路１１が設けられ、前記現像ロール４に対応して第２の直流バイアスである直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）を発生する直流バイアス発生回路１２が設けられ、また第１の交流バイアスである交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）および第２の交流バイアスである交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）を発生する交流バイアス発生回路１３が設けられている。前記直流バイアス発生回路１１からの直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）は、前記磁気ロール２へ直接与えられ、そのラインには、結合コンデンサＣ２を介して、前記交流バイアス発生回路１３で作成された交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）が与えられ、重畳される。一方、前記直流バイアス発生回路１２からの直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）は、前記交流バイアス発生回路１３に入力され、該交流バイアス発生回路１３で作成された交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）が重畳された後、前記現像ロール４へ与えられる。

前記磁気ロール２における磁気ブラシ３の高さは、規制プレート７で規制される。一方、露光前の感光体６は、帯電電源８から電源供給される帯電器９によって予め定める高電位（本実施の形態では正電位とする）に帯電され、レーザ光源１０から、画像信号で変調された光が照射されることで、その電位が低下し、こうして電位Ｖ０の静電潜像が形成される。なお、上述のように帯電器９によって高電位に帯電され、露光によってその電位が低下した部分にトナーが付着するので、この場合、トナーは正帯電トナーである。以下、この正帯電トナーを用いるものとして説明する。

図２は、上述のように構成される現像装置１による現像方法を説明するための波形図である。画像形成時において、前記磁気ロール２の帯電電位は、重畳される交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）は０とされて、ＧＮＤレベルより高い直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）に維持される。一方、前記現像ロール４の帯電電位は、前記ＧＮＤレベルより高く、前記直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）よりも低い直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）を基準として、交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）の振幅範囲で変動している。前記感光体６の帯電電位Ｖ０は、画像形成されない部分では前記直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）より低く、前記直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）よりも高い電位となり、画像形成された部分では前記直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）および直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）よりも低い電位となる。前記正帯電トナーは、直流電位の高い方から低い方へと移るので、画像形成された部分ではＶｍａｇ（ＤＣ）＞Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＞Ｖ０であるから、トナーは、磁気ロール２→現像ロール４→感光体６へと移動する。この場合、前記交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）は、現像ロール４への吸着度を弱めて感光体６へのトナーの飛翔を容易にするために印加される。

これに対して、非画像形成時には、画像信号がないので、前記感光体６の帯電電位Ｖ０は高いままである。この時に顕像化に使用されなかったトナーを回収しようとすると、前記の画像形成時とは逆に、Ｖｍａｇ（ＤＣ）＜Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＜Ｖ０とすることが考えられる。しかしながら、そのような方法では、互いに帯電量が異なる現像ロール４上のトナーと磁気ロール２上のトナーとが瞬時に混合されることになり、このようにキャリアである磁性粉やトナーに電気的ストレスが繰返し加わると、トナーの帯電量が大きくばらついて帯電量分布がブロードになってしまい、逆帯電トナーが生じ、トナー飛散や印字濃度低下などの不具合が生じる。

そこで、本発明では、前記非画像形成時には、先ずＶｍａｇ（ＤＣ）≒Ｖｓｌｖ（ＤＣ）、かつそれらの直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ），Ｖｓｌｖ（ＤＣ）を低電位として、現像ロール４と磁気ロール２とのトナーの入れ替えによっても、トナーの帯電量分布の変化を殆ど無くすようにする。これによって、連続現像時の残像の発生を防ぎ、また現像ロール４へ確実に帯電されたトナーを供給し、長期に亘って安定した画像品質を得ることができる。

そして、次に本発明では、前記直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）に交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳するとともに、直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）に重畳する交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）を負方向の成分だけとする。これによって、前記正帯電トナーの磁気ロール２への回収を効率良く行うことができる。

こうして、磁気ロール２への現像バイアスＶｍａｇも直流＋交流とし、前記交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）を、前記現像ロール４への交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）とは、同一周波数で、位相が反転した電圧とすることで、現像ロール４だけに交流バイアスを与える場合に比べて、該交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ），Ｖｓｌｖ（ＡＣ）を低振幅化し、感光体６への影響を回避することができるとともに、前記２つの交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ），Ｖｓｌｖ（ＡＣ）の周波数は一定であり、交流バイアス発生回路１３を低コスト化することもできる。

図３は、上述の交流バイアス発生回路１３および直流バイアス発生回路１２の具体的な一構成例に、前記直流バイアス発生回路１１を併せて示す電気回路図である。このバイアス発生回路は、トランスＴ１を用いた単一の昇圧回路として構成され、大略的に、昇圧される交流信号の信号源と、前記トランスＴ１と、整流ダイオードＤ１と、前記トランスＴ１および整流ダイオードＤ１の直列回路の両端に設けられる抵抗Ｒ１；Ｒ２，Ｒ３および前記抵抗Ｒ１，Ｒ３に並列に設けられるコンデンサＣ１，Ｃ３と、一方の抵抗Ｒ３の端子電圧を前記非画像形成期間に通過させるスイッチング素子Ｑ１と、前記スイッチング素子Ｑ１を介する電圧を前記直流バイアス発生回路１１となるＤＣ−ＤＣコンバータＰ１から磁気ロール２への電源ラインに与える結合コンデンサＣ２とを備えて構成される。前記結合コンデンサＣ２によって、前記スイッチング素子Ｑ１を介する電圧が、前記交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）として前記直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）に重畳され、磁気ロール２のためのバイアス電圧Ｖｍａｇが作成される。

前記トランスＴ１の１次側には、アンプＡ１、その入力抵抗Ｒ０１、分圧抵抗Ｒ０２，Ｒ０３、帰還抵抗Ｒ０４および結合コンデンサＣ４から成る前記信号源が設けられている。この信号源では、アンプＡ１が、入力抵抗Ｒ０１を介して入力される入力交流信号ＣＬＫを、電源電圧＋Ｂを分圧抵抗Ｒ０２，Ｒ０３で分圧した値と比較することで、前記入力交流信号ＣＬＫを電力増幅し、結合コンデンサＣ４を介して前記トランスＴ１の１次巻線に与える。トランスＴ１の巻数比は、たとえば１：１００であり、前記アンプＡ１の出力振幅を１００倍に変換して２次側へ伝達する。

トランスＴ１の２次側では、前記２次巻線と整流ダイオードＤ１との接続点が前記現像ロール４への出力端となり、その接続点の電圧が抵抗Ｒ４を介して、バイアス電圧Ｖｓｌｖとして出力される。このバイアス発生回路では、前記整流ダイオードＤ１は１次巻線側がカソードとなり、抵抗Ｒ２側がアノードとなり、したがって前記スイッチング素子Ｑ１はＰ型トランジスタとなる。このスイッチング素子Ｑ１のベース−エミッタ間にはバイアス抵抗Ｒ６が設けられ、ベースは抵抗Ｒ７およびＮ型のトランジスタＱ２を介して接地され、前記トランジスタＱ２はバイアス抵抗Ｒ８，Ｒ９を介して与えられる制御信号ＣＯＮによってオン／オフ制御される。

図４は、上述のように構成されるバイアス発生回路の動作を説明するための波形図である。画像形成期間では前記制御信号ＣＯＮはローレベルのままであり、したがってトランジスタＱ２がオフし、これによってトランジスタＱ１もオフしている。したがって、入力交流信号ＣＬＫがハイレベルとなり、図３において１次巻線に上向きの電圧が与えられているときには、２次巻線には下向きの電圧が誘起され、これによって参照符Ｉ１で示す該２次巻線→コンデンサＣ１および抵抗Ｒ１→コンデンサＣ３および抵抗Ｒ３→抵抗Ｒ２→整流ダイオードＤ１→２次巻線の経路で電流が流れ、コンデンサＣ３，Ｃ１は、相互に異なる極性に充電される。その充電電圧Ｖｄｃ（−），Ｖｄｃ（＋）は、整流ダイオードＤ１の順方向電圧降下程度の差となり、したがって｜Ｖｄｃ（−）｜≒｜Ｖｄｃ（＋）｜となる。このコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｄｃ（＋）が、前記直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）となり、前記現像ロール４のバイアス電圧Ｖｓｌｖは、前記充電電圧Ｖｄｃ（＋）から、前記２次側誘起電圧を減算した値となる。

これに対して、入力交流信号ＣＬＫがローレベルとなり、１次巻線に下向きの電圧が与えられているときには、２次巻線には上向きの電圧が誘起され、これによって参照符Ｉ２で示す該２次巻線→抵抗Ｒ４→現像ロール４→コンデンサＣ１および抵抗Ｒ１→２次巻線の経路で電流が流れ、コンデンサＣ３は充放電されず、コンデンサＣ１は、放電する。このときの現像ロール４のバイアス電圧Ｖｓｌｖは、前記充電電圧Ｖｄｃ（＋）に、前記２次側誘起電圧を加算した値となる。こうして、前記充電電圧Ｖｄｃ（＋）、したがって直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）を基準に、前記２次側誘起電圧による交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）が重畳された電圧が、前記現像ロール４のバイアス電圧Ｖｓｌｖとして得られる。

前記ＤＣ−ＤＣコンバータＰ１は、制御信号ＶＤＣＯＮによって制御され、この画像形成期間には昇圧動作を行い、その出力電圧である前記直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）はハイレベルとなる。その電圧は、抵抗Ｒ５を介して前記磁気ロール２に与えられる。

一方、非画像形成期間には、前記制御信号ＣＯＮは、前記入力交流信号ＣＬＫに同期した信号となる。したがって、前記入力交流信号ＣＬＫがハイレベルであるときには、前記制御信号ＣＯＮもハイレベルとなり、トランジスタＱ２がオンし、これによってトランジスタＱ１もオンする。ここで、１次巻線に上向きの電圧が与えられ、２次巻線には下向きの電圧が誘起されると、前記参照符Ｉ１で示す該２次巻線→抵抗Ｒ１→抵抗Ｒ３→抵抗Ｒ２→整流ダイオードＤ１→２次巻線の経路で電流が流れる。このとき、コンデンサＣ３は、トランジスタＱ１および結合コンデンサＣ２を介して放電し、したがって充電電圧Ｖｄｃ（−），Ｖｄｃ（＋）は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータＰ１の出力電圧である直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）付近に収束する。またこのとき、前記制御信号ＶＤＣＯＮによってＤＣ−ＤＣコンバータＰ１は昇圧レベルを低下しており、前記直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）は、ローレベル、たとえば昇圧動作を停止しているとＧＮＤレベルとなる。前記直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）もこの直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）と略等しくなり、したがってこれらの直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ），Ｖｓｌｖ（ＤＣ）が低下する。このときの前記現像ロール４のバイアス電圧Ｖｓｌｖは、前記直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）、したがって直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）から、前記２次側誘起電圧を減算した値となる。

これに対して、入力交流信号ＣＬＫがローレベルとなり、１次巻線に下向きの電圧が与えられているときには、２次巻線には上向きの電圧が誘起され、これによって前記参照符Ｉ２で示す該２次巻線→抵抗Ｒ４→現像ロール４→抵抗Ｒ１→２次巻線の経路で電流が流れる。このときの現像ロール４のバイアス電圧Ｖｓｌｖは、前記直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）、したがって直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）に、前記２次側誘起電圧を加算した値となる。こうして、直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）、したがって直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）を基準に、前記２次側誘起電圧による交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）が重畳された電圧が、前記現像ロール４のバイアス電圧Ｖｓｌｖとして得られる。

このように構成することによって、前記のように非画像形成期間およびジョブ間には、前記磁気ロール２への直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）と、前記現像ロール４への直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）とを略等電位とし、かつ前記交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）をこの期間のみに負方向の成分だけとするバイアス発生回路を、１つのトランスＴ１を用いて作成することができる。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の他の形態のバイアス発生回路の電気回路図である。このバイアス発生回路は、前述の図３で示すバイアス発生回路に類似している。このバイアス発生回路は、フルカラー形成可能なタンデム式の画像形成装置に使用され、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色分の構成を示している。この図５において、図３に対応する構成には、同一の参照符号に、各色に対応した添え字ｙ，ｍ，ｃ，ｋを付して示しているが、以下では、特に特定する必要のない場合は、その添え字ｙ，ｍ，ｃ，ｋを省略して説明を行う。

注目すべきは、このバイアス発生回路では、前記ＤＣ−ＤＣコンバータＰ１からの出力電圧を前記磁気ロール２へ出力する抵抗Ｒ５の出力端が、抵抗Ｒ２１およびトランジスタＱ３を介して接地されるようになっていることである。前記トランジスタＱ３は、バイアス抵抗Ｒ２２，Ｒ２３を介して与えられる制御信号ＭＣＯＮによってオン／オフ制御される。

また注目すべきは、前記コンデンサＣ１と並列に、その端子間を短絡することができるトランジスタＱ４が設けられるとともに、そのトランジスタＱ４のベース電流は演算増幅器Ａ２で制御され、前記非画像形成期間およびジョブ間には、制御信号ＳＣＯＮによって前記コンデンサＣ１の端子間電圧が小さくされることである。たとえば、短絡されると、前記参照符Ｉ１の経路で流れる電流は、このトランジスタＱ４でバイパスされ、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝０Ｖとなる。前記制御信号ＳＣＯＮは入力抵抗Ｒ０５を介して前記演算増幅器Ａ２に与えられ、前記抵抗Ｒ１を２つの直列抵抗Ｒ１１，Ｒ１２に分割して、それらの接続点から得られた前記コンデンサＣ１の充電電圧の分圧値と比較される。したがって、前記制御信号ＳＣＯＮがコンデンサＣ１の充電電圧の分圧値より高くなる程、該演算増幅器Ａ２はトランジスタＱ４のベース電圧を高くし、前記コンデンサＣ１の充電電圧を低くする。こうして、前記現像ロール４への直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）が制御される。前記トランジスタＱ４がオンしている間は、コンデンサＣ１は、２次側の交流インピーダンスを下げて、交流出力のロスを無くすように機能する。前記演算増幅器Ａ２の出力は、抵抗Ｒ０６，Ｒ０７を介して前記トランジスタＱ４のベースに与えられるとともに、帰還抵抗Ｒ０８を介して負帰還される。

一方、各色ｙ，ｍ，ｃ，ｋのバイアス発生回路は、２つずつで対を成し（図５ではｙとｍおよびｃとｋ）、前記結合コンデンサＣ２は、対を成す他方のバイアス発生回路の抵抗Ｒ２，Ｒ３間に接続される（図５では、結合コンデンサＣ２ｙが抵抗Ｒ２ｍ，Ｒ３ｍ間に接続され、結合コンデンサＣ２ｍが抵抗Ｒ２ｙ，Ｒ３ｙ間に接続され、結合コンデンサＣ２ｃが抵抗Ｒ２ｋ，Ｒ３ｋ間に接続され、結合コンデンサＣ２ｋが抵抗Ｒ２ｃ，Ｒ３ｃ間に接続される。）。そして、前記入力交流信号ＣＬＫが、前記対を成すバイアス回路の間で、位相が相互に異なっていることである。またこれによって、前記コンデンサＣ３を用いなくても、後述するように、ダイオードＤ１のアノードに発生する負の矩形波を、前記対を成す他方のバイアス発生回路に取出すことができるので、前記コンデンサC３は省略されている。

図６は、上述のように構成されるバイアス発生回路の動作を説明するための波形図である。先ず、前記各色ｙ，ｍ，ｃ，ｋの入力交流信号ＣＬＫｙ，ＣＬＫｍ，ＣＬＫｃ，ＣＬＫｋは、デューティ３０％のパルスで、順次１／３周期ずつ位相がずれた信号となっている。これは、たとえばｙ色の磁気ロールの直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）ｙに重畳する交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）ｙを、同じｙ色の現像ロールのバイアス用のコンデンサＣ３の充電電圧から引き出すと、その直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）ｙと同位相となってしまい必要な位相を生じさせることができないためである。すなわち、前記図３では、スイッチング素子Ｑ１およびトランジスタＱ２などによって、磁気ロール２の交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）の位相が制御されていたけれども、この図５の構成では、それらが設けられていない。このため、対を成すバイアス発生回路間では、入力交流信号ＣＬＫのパルスが重ならず、位相がずれた信号となっている。

したがって、たとえばｙ色の磁気ロールに対して、隣の入力交流信号ＣＬＫｍの位相を遅らせて入力し、その入力交流信号ＣＬＫｍをアンプＡ１ｍで増幅してトランスＴ１ｍの１次側を駆動すると、２次側には、ｙ色の交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）ｙに対して位相の遅れたｍ色の交流バイアスが発生する。それを結合コンデンサＣ２ｙによって取出し、前記交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）ｙとして直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）ｙに重畳する。反対に、ｍ色の磁気ロールに対して、位相の進んでいる隣の入力交流信号ＣＬＫｙがアンプＡ１ｙからトランスＴ１ｙに与えられると、２次側には、ｍ色の交流バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）ｍに対して位相の進んだ該ｙ色の交流バイアスが発生する。それを結合コンデンサＣ２ｍによって取出し、前記交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）ｍとして直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）ｍに重畳する。同様に、ｃ，ｋ色間でも、交流バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）ｃ，Ｖｍａｇ（ＡＣ）ｋが、互いに供給される。

このようにして、磁気ロール２への直流バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）となるＤＣ−ＤＣコンバータＰ１からの出力電圧を、抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ２１、バイアス抵抗Ｒ２２，Ｒ２３およびトランジスタＱ３を用いて、各色毎に個別にＶｍａｇ（ＤＣ）＝０に切換え可能とするとともに、現像ロール４への直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）となるコンデンサＣ１の充電電圧を、入力抵抗Ｒ０５、抵抗Ｒ０６，Ｒ０７、帰還抵抗Ｒ０８、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２、演算増幅器Ａ２およびトランジスタＱ４を用いて、各色毎に個別に直流バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）を調整可能とすることで、単一のＤＣ−ＤＣコンバータＰ１を使用しても、用紙の搬送に伴って、個別に画像形成期間と非画像形成期間とを切換えることができる。

図７は、前記図５および図６で示すバイアス発生回路を用いた現像装置を搭載する画像形成装置２１の概略構成を示す模式図である。この画像形成装置２１では、本体２２内に、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色用の画像形成ステーションが設けられている。各画像形成ステーションでは、感光体２４が図中の矢印方向に回転することで、帯電部２５によって一様に帯電され、外部ＰＣ等から入力された画像データに基づくＬＥＤ（Light Emitting Diode）光が、ＬＥＤアレイヘッド２６からドラム表面上に照射されて静電潜像が形成され、この静電潜像に現像装置２３からトナーが供給されてトナー像が形成される。トナーの供給は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に応じたトナー供給容器（トナーカートリッジ）２７から現像装置２３を介してそれぞれ行われる。これら各色用に４つの感光体２４が並設されている下方には、用紙搬送ベルト２８が配設されている。用紙搬送ベルト２８は、加圧ローラ２９によって各感光体２４に押し付けられた状態とされ、ローラ３０，３１によって感光体２４の回転方向の順方向に回転されるようになっている。

そして感光体２４と用紙搬送ベルト２８との間に、給紙機構３２から用紙搬送路３３を経由して用紙が搬送され、用紙が各色の感光体２４と用紙搬送ベルト２８との間を搬送されてゆく間に、各感光体２４表面の各色のトナー像が転写バイアスによって次々に用紙に転写される。全ての感光体２４からトナー像が転写された用紙は、定着ローラ対を有する定着装置３４に搬送され、ここでトナー像が定着ローラ対によるニップで熱定着されてカラー画像が形成される。定着装置３４を通過した用紙は用紙搬送路３５に送られ、排出部３６から排出される。なお、上記の各感光体２４には、該感光体２４上の残留トナー等を除去するために、クリーニング機構４０が備えられている。

このように構成される画像形成装置２１の現像装置２３に、前述のように構成されるバイアス発生回路が設けられている。そして、図５の構成を用いることで、４色分の現像装置２３に、単一のＤＣ−ＤＣコンバータＰ１を用いることができる。

本発明の実施の一形態の現像装置付近を模式的に示す図である。 図１で示す現像装置による現像方法を説明するための波形図である。 図１で示す現像装置におけるバイアス発生回路の具体的な一構成例を示す電気回路図である。 図３で示すバイアス発生回路の動作を説明するための波形図である。 本発明の実施の他の形態のバイアス発生回路の電気回路図である。 図５で示すバイアス発生回路の動作を説明するための波形図である。 図５で示すバイアス発生回路を用いた現像装置を搭載する画像形成装置の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ 磁気ロール
３ 磁気ブラシ
４ 現像ロール
５ トナー薄層
６ 感光体
７ 規制プレート
８ 帯電電源
９ 帯電器
１０ レーザ光源
１１ 直流バイアス発生回路
１２ 直流バイアス発生回路
１３ 交流バイアス発生回路
２１ 画像形成装置
２２ 本体
２４ 感光体
２５ 帯電部
２６ ＬＥＤアレイヘッド
２７ トナー供給容器
２８ 用紙搬送ベルト
３２ 給紙機構
３４ 定着装置
Ａ１ アンプ
Ａ２ 演算増幅器
Ｃ１，Ｃ３ コンデンサ
Ｃ２，Ｃ４ 結合コンデンサ
Ｄ１ 整流ダイオード
Ｐ１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
Ｑ１ スイッチング素子
Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ トランジスタ
Ｒ０１ 入力抵抗
Ｒ０２，Ｒ０３ 分圧抵抗
Ｒ０４，Ｒ０８ 帰還抵抗
Ｒ０５ 入力抵抗
Ｒ０６，Ｒ０７ 抵抗
Ｒ１，Ｒ１１，Ｒ１２；Ｒ２，Ｒ３ 抵抗
Ｒ４，Ｒ７ 抵抗
Ｒ５，Ｒ５１，Ｒ５２ 抵抗
Ｒ６，Ｒ８，Ｒ９ バイアス抵抗
Ｒ２１ 抵抗
Ｒ２２，Ｒ２３ バイアス抵抗
Ｔ１ トランス

Claims (6)

1. 磁気ロールに形成された磁気ブラシから現像ロールへ現像剤の薄層を形成し、前記現像ロールから感光体へ前記現像剤を飛翔させて現像を行うようにした現像装置において、
   前記磁気ロールおよび現像ロールへのそれぞれ第１および第２の直流バイアスを発生する第１および第２の直流バイアス発生手段と、
   前記磁気ロールおよび現像ロールへのそれぞれ第１および第２の交流バイアスを発生し、前記第１および第２の直流バイアスへ重畳する第１および第２の交流バイアス発生手段とを含み、
   前記第１の交流バイアスが、前記第２の交流バイアスとは、同一周波数で、位相が反転していることを特徴とする現像装置。
2. 非画像形成期間およびジョブ間には、前記磁気ロールへの第１の直流バイアスと、前記現像ロールへの第２の直流バイアスとは、略等電位とされ、かつ前記第１の交流バイアスは、この期間のみに、負方向の成分だけが与えられることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記第１の直流バイアス発生手段ならびに第１および第２の交流バイアス発生手段は、トランスを用いた単一の昇圧回路として構成され、
   前記トランスと、前記トランスの１次巻線に与える交流信号を発生する信号源と、前記トランスの２次巻線からの昇圧交流信号を整流する整流ダイオードと、前記２次巻線および整流ダイオードによる直列回路の両端にそれぞれ設けられる抵抗および前記抵抗に並列に設けられるコンデンサと、一方の抵抗の端子電圧を前記非画像形成期間に通過させるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介する電圧を前記第１の直流バイアス発生手段から磁気ロールへの電源ラインに与えることで、前記第１の交流バイアスとして前記第１の直流バイアスに重畳する結合コンデンサとを備えて構成され、
   前記２次巻線と整流ダイオードとの接続点を前記現像ロールへの出力端とし、前記交流信号がハイまたはローの一方の期間に前記整流ダイオードを介して電流ループが形成されて２つのコンデンサが相互に異なる極性に充電されるとともに他方の側のコンデンサの充電電圧から２次側誘起電圧を減算して出力し、前記交流信号がハイまたはローの他方の期間に２次側誘起電圧に前記他方の側のコンデンサの充電電圧を加算して出力することで前記第２の直流バイアスに第２の交流バイアスを加算した電圧を出力し、
   前記非画像形成期間に前記スイッチング素子がオンすることで前記交流信号がハイまたはローの他方の期間に一方の側のコンデンサが放電し、これによって前記負方向の成分だけが出力されることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. カラー現像に対応して複数組が用いられ、各組毎に、前記第１の直流バイアス発生手段ならびに第１および第２の交流バイアス発生手段は、トランスを用いた単一の昇圧回路として構成され、
   前記トランスと、前記トランスの１次巻線に与える交流信号を発生する信号源と、前記トランスの２次巻線からの昇圧交流信号を整流する整流ダイオードと、前記２次巻線および整流ダイオードによる直列回路の両端にそれぞれ設けられる抵抗と、一方の抵抗の端子電圧を他の組の前記第１の直流バイアス発生手段から磁気ロールへの電源ラインに与えることで、前記第１の交流バイアスとして前記第１の直流バイアスに重畳する結合コンデンサと、他方の抵抗に並列に設けられるコンデンサとを備えて構成され、
   前記２次巻線と整流ダイオードとの接続点を前記現像ロールへの出力端とし、前記交流信号がハイまたはローの一方の期間に前記整流ダイオードを介して電流ループが形成されてコンデンサが充電されるとともに該コンデンサの充電電圧から２次側誘起電圧を減算して出力し、前記交流信号がハイまたはローの他方の期間に２次側誘起電圧に前記コンデンサの充電電圧を加算して出力することで前記第２の直流バイアスに第２の交流バイアスを加算した電圧を出力し、他の組の整流ダイオードの整流動作によって前記交流信号がハイまたはローの他方の期間に前記負方向の成分だけが出力されることを特徴とする現像装置。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
6. 磁気ロールに形成された磁気ブラシから現像ロールへ現像剤の薄層を形成し、前記現像ロールから感光体へ前記現像剤を飛翔させて現像を行うようにした現像方法において、
   前記磁気ロールおよび現像ロールへのバイアスを、それぞれ直流に交流を重畳して作成し、
   前記磁気ロールへの第１の交流バイアスが、前記現像ロールへの第２の交流バイアスとは、同一周波数で、位相が反転していることを特徴とする現像方法。

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