画像品質の向上を考慮すると、矩形波信号のデューティー比や出力パターンを任意に変更できる方が有利である。したがって、従来におけるハードウェアによる現像バイアス電圧の制御よりも、ソフトウェアによる現像バイアス電圧の制御の方が好ましい。
現像バイアス電圧の制御をソフトウェアで制御する場合においては、まず、第一のレベルおよび第二のレベルの出力を指示する第一の矩形波信号と、第一の矩形波信号による指示よりも優先され、第一および第二のレベルの間の第三のレベルの出力を指示する第二の矩形波信号とを出力し、この2つの矩形波信号に基いて、現像バイアス電圧の制御用の矩形波信号を生成し、これを高圧ユニットに出力して、現像バイアス電圧を制御することが考えられる。こうすることにより、現像バイアス電圧の多段階の出力が可能になり、より細やかな制御が可能となる。
上記した2つの矩形波信号および2つの矩形波信号から生成される現像バイアス電圧の制御用の矩形波信号を図7に示す。図7(a)は、第一の矩形波信号を示す概略図である。第一の矩形波信号111aは、第一のレベルの出力を指示するレベル112aおよび第二のレベルの出力を指示するレベル112bを含む。図7(b)は、第二の矩形波信号を示す概略図である。第二の矩形波信号111bは、第三のレベルの出力を指示するレベル112cを含む。図7(c)は、第一および第二の矩形波信号111a、111bに基いて生成される現像バイアス電圧を制御する制御用の矩形波信号111cを示す概略図である。
図7(a)〜図7(c)を参照して、第一および第二の矩形波信号111a、111bに基いて生成される制御用の矩形波信号111cは、第一のレベル113a、第二のレベル113b、および第三のレベル113cを含む。第三のレベル113cは、第一のレベル113aと第二のレベル113bとの間である。この場合、第二の矩形波信号111bを第一の矩形波信号111aよりも優先させて、すなわち、第一の矩形波信号111aのレベル112aと第二の矩形波信号111bのレベル112cとが重なる場合に、レベル112cをレベル112aよりも優先させて、制御用の矩形波信号111cを生成している。なお、第一および第二の矩形波信号111a、111bの出力は、制御用の矩形波信号が図7(c)に示したような意図した波形となるよう、タイミングを合わせて出力される。ここでは、制御用の矩形波信号111cにおける第三のレベル113cの前後に第一のレベル113aが表れないよう意図して、レベル112aとレベル112cとが完全に重なるように出力される。
このような制御用の矩形波信号111cにより現像バイアス電圧の制御を行なうと、より細やかな現像バイアス電圧の出力、具体的には、3段階での現像バイアス電圧の制御が可能になり、適正な画像を形成することができる。
ここで、例えば、図7(c)に示す制御用の矩形波信号111cを意図して得ようとした場合、図8(a)および図8(b)に示す第一および第二の矩形波信号114a、114bにおいて、例えば、第二の矩形波信号114bが若干遅れ、レベル115cの立上りがレベル115aの立上りから時間txだけ遅くなる場合がある。そうすると、図8(c)で示すように、生成された制御用の矩形波信号114cは、レベル115cの立上りが遅れた時間txの分だけ第一のレベル116aを含むことになる。
このように、第一および第二の矩形波信号114a、114bにおいて、出力のタイミングがずれてしまうと、意図しない制御用の矩形波信号114cが制御用の矩形波信号として出力されることになる。具体的には、意図しない第一のレベル116aが第三のレベル116bの前に含まれた制御用の矩形波信号114cが生成されることになる。このような意図しない出力を有する制御用の矩形波信号では適切な現像バイアス電圧の制御が行なえず、引いては、画質の劣化を招く虞もある。ここで、第一および第二の矩形波信号は、ソフトウェアにより起動され生成されるため、第一および第二の矩形波信号114a、114bの出力のタイミングに基づいた立上りの遅れを生じさせなくすることは困難である。
この発明の目的は、適切に現像バイアス電圧を制御することができる現像バイアス制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、画像品質を向上することができる現像装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、画像品質を向上することができる画像形成装置を提供することである。
この発明に係る現像バイアス制御装置は、第一のレベルと、第二のレベルと、第一および第二のレベルの間の第三のレベルとを有する矩形波信号によって、現像バイアス電圧を制御する現像バイアス制御装置であって、第一および第二のレベルの出力を指示する第一の矩形波信号と、第一の矩形波信号による指示よりも優先され、第三のレベルの出力を指示する第二の矩形波信号と、第一の矩形波信号の立上りと第二の矩形波信号の立上りとが重なるときは、第二の矩形波信号の立上りを第一の矩形波信号の立上りよりも早くし、第一の矩形波信号の立下りと第二の矩形波信号の立下りとが重なるときは、第二の矩形波信号の立下りを第一の矩形波信号の立下りよりも遅くするよう制御する制御手段とを備える。
好ましくは、第一および第二の矩形波信号に基いて、現像バイアス電圧を制御する矩形波信号を生成する制御用矩形波信号生成手段を含む。
さらに好ましい一実施形態として、所定の条件に応じて、第一、第二および第三のレベルを変更するレベル変更手段を含む。
この発明の他の局面においては、現像装置は、上記したいずれかの現像バイアス制御装置と、現像バイアス制御装置によって制御され、現像剤を供給する現像剤供給回転体とを含む。
この発明のさらに他の局面においては、画像形成装置は、上記した現像装置を含む。
この発明によると、第一の矩形波信号の立上りと第二の矩形波信号の立上りとが重なるときは、第二の矩形波信号の立上りを第一の矩形波信号の立上りよりも早くし、第一の矩形波信号の立下りと第二の矩形波信号の立下りとが重なるときは、第二の矩形波信号の立下りを第一の矩形波信号の立下りよりも遅くしているため、立上りや立下りがずれた場合であっても、第一のレベル、第二のレベル、および第三のレベルを有する現像バイアス電圧の制御用の矩形波信号が、意図しない波形となる虞を低減することができる。したがって、適切に現像バイアス電圧を適切に制御することができる。
また、このような現像装置および画像形成装置によると、現像バイアス電圧を適切に制御することができる現像バイアス制御装置を備えるため、画像品質をより向上することができる。
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1はこの発明の一実施形態に係る現像バイアス制御装置を備える現像装置を含む画像形成装置を、デジタル複合機10に適用した場合のデジタル複合機10の構成を示すブロック図である。図1を参照して、デジタル複合機10は、デジタル複合機10全体を制御する制御部11と、画像データ等の書込みや読出しを行うためのDRAM12と、デジタル複合機10の有する情報を表示する表示画面を含み、デジタル複合機10におけるユーザとのインターフェースとなる操作部13と、原稿を自動的に所定の原稿読取り位置へ搬送する原稿送り装置14と、原稿送り装置14によって搬送されてきた原稿の画像を所定の読取り位置で読取る画像読取り部15と、画像読取り部15で読取られた原稿等からその画像を形成し、用紙に出力する現像装置16と、画像データ等を格納するハードディスク17と、公衆回線20に接続されるFAX通信部18と、ネットワーク21と接続するためのネットワークIF(インターフェース)部19とを含む。
制御部11は、画像読取り部15から与えられる原稿データをDRAM12に圧縮符号化して書き込み、DRAM12に書き込んだデータを読出し、伸張符号化して現像装置16により出力する。
デジタル複合機10は、画像読取り部15により読取られた原稿を用いて、DRAM12を介して現像装置16において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、デジタル複合機10は、ネットワークIF部19を通じて、ネットワーク21に接続されたパソコン22から送信された画像データを用いて、DRAM12を介して現像装置16において画像を形成することにより、プリンターとして作動する。さらに、デジタル複合機10は、FAX通信部18を通じて、公衆回線20から送信された画像データを用いて、DRAM12を介して現像装置16において画像を形成することにより、また、画像読取り部15により読取られた原稿の画像データを、FAX通信部18を通じて公衆回線20に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。
なお、図1において太線の矢印は画像データの流れを示しており、細線の矢印は制御信号または制御データの流れを示している。
次に、現像装置16の構成について説明する。図2は、デジタル複合機10に備えられる現像装置16の一部を示す概略図である。図2中において、用紙の流れを矢印で示している。図1および図2を参照して、現像装置16は、フルカラーの画像を形成可能であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色に対応する現像器26a、26b、26c、26dと、各現像器26a〜26dにおいて現像された各色の画像を転写する中間転写体としての転写ベルト27とを含む。
現像器26aは、感光体25aへ現像剤(図示せず)を供給する現像スリーブ31aと、現像スリーブ31aへ現像剤を供給するマグネットローラ32aと、マグネットローラ32aへ現像剤を補給するトナーホッパー33aとを有する1.5成分系の現像方式である。感光体25aに最も近い位置に現像スリーブ31aが設けられており、その上方にマグネットローラ32a、さらにその上方にトナーホッパー33aが設けられている。トナーホッパー33aから供給された現像剤(トナー)は、マグネットローラ32aにおいてキャリアと共に十分攪拌され、その後、現像スリーブ31aに供給され、現像スリーブ31aから感光体25aへ供給されて現像される。このようにして、現像器26aで、画像を形成する。すなわち、現像装置16に含まれる現像剤供給回転体は、現像スリーブ31aと、現像スリーブ31aに現像剤を供給するマグネットローラ32aとを含む。
なお、その他の現像器26b〜26dについても、感光体25b、25c、25dへそれぞれ現像剤を供給する現像スリーブ31b、31c、31dと、現像スリーブ31b〜31dへ現像剤を供給するマグネットローラ32b、32c、32dと、マグネットローラ32b〜32dへ現像剤を補給するトナーホッパー33b、33c、33dとを含む。現像器26b〜26dの構成は、現像器26aと同様であるため、その説明を省略する。
各現像器26a〜26dで形成された各色の画像は、転写ベルト27上に順次重ね合わせるように転写される。このように4色の画像を重ね合わせて、転写ベルト27上にフルカラー画像が形成される。すなわち、現像スリーブ31a〜31d、およびマグネットローラ32a〜32dは、フルカラーの画像を形成するために用いられる。転写ベルト27上に形成されたフルカラー画像は、カセット24から転写部28まで給紙された用紙Pに転写される。フルカラー画像を転写された用紙Pは、定着部(図示せず)を経て、排出トレイ29に排出される。
各現像器26a〜26dに設けられた現像スリーブ31a〜31dおよびマグネットローラ32a〜32dには、適切な画像を形成するために、高圧ユニット(図示せず)から現像バイアス電圧が印加される。ここで、現像装置16は、現像剤を供給する現像剤供給回転体としての現像スリーブ31a〜31dおよびマグネットローラ32a〜32dに印加する現像バイアス電圧をソフトウェアで制御する現像バイアス制御装置(図示せず)を備える。
図3は、現像バイアス制御装置のブロック図である。図3において、矢印は制御信号または制御データの流れを示している。図3を参照して、現像バイアス制御装置41は、高圧ユニット用の高圧を付与する制御部11と、デジタル信号をアナログ信号に変換して出力するDAC(Digital Analog Converter)42と、アナログ信号のスイッチとなるアナログスイッチ43と、現像バイアス電圧の制御用の矩形波信号から、現像スリーブ31a等に現像バイアス電圧を印加する高圧ユニット44とを含む。DAC42は、各チャンネル、例えば、0、1、2チャンネルに、後述する第一のレベル、第二のレベル、および第三のレベルに対応するレベルの出力を行なっている。
制御部11は、内蔵のタイマアレイユニット(図示せず)を用い、制御部11からアナログスイッチ43へDAC42への出力切替え信号を出力する。この出力切替え信号は、後述する第一および第二の矩形波信号である。アナログスイッチ43は、入力されたDAC42の出力切替え信号に従って、DAC42からの出力を切替え、高圧ユニット44に制御用の矩形波信号を出力する。
ここで、現像バイアス制御装置41は、第一および第二のレベルの出力を指示する第一の矩形波信号と、第一の矩形波信号による指示よりも優先され、第三のレベルの出力を指示する第二の矩形波信号と、第一の矩形波信号の立上りと第二の矩形波信号の立上りとが重なるときは、第二の矩形波信号の立上りを第一の矩形波信号の立上りよりも早くし、第一の矩形波信号の立下りと第二の矩形波信号の立下りとが重なるときは、第二の矩形波信号の立下りを第一の矩形波信号の立下りよりも遅くするよう制御する制御手段とを備える。また、現像バイアス制御装置41は、第一および第二の矩形波信号に基いて、現像バイアス電圧を制御する矩形波信号を生成する制御用矩形波信号生成手段を含む。
次に、現像装置16に含まれる現像スリーブ31bの現像バイアス電圧の制御を行なう場合について説明する。
図4は、現像バイアス電圧を印加する場合のフローチャートである。図5(a)は、第一の矩形波信号を示す概略図であり、上記した図7(a)に対応する。図5(b)は、第二の矩形波信号を示す概略図であり、上記した図7(b)に対応する。図5(c)は、現像バイアス電圧を制御する制御用の矩形波信号を示す概略図であり、上記した図7(c)に対応する。
図1〜図4および図5(a)〜(c)を参照して、現像バイアス電圧の制御の要求を受付けると(図4において、ステップS11、以下、ステップを省略する)、まず、図5(a)に示す第一および第二の矩形波信号45a、および図5(b)に示す第二の矩形波信号45bを出力する(S12)。第一の矩形波信号45aは、第一のレベルを指示するレベル46aおよび第二のレベルを指示するレベル46bを含む。また、第二の矩形波信号45bは、第三のレベルを指示するレベル46cを含む。
ここで、第一の矩形波信号45aの立上りと第二の矩形波信号45bの立上りとが重なるときは、第二の矩形波信号45bの立上りを第一の矩形波信号45aの立上りよりも早くする。また、第一の矩形波信号45aの立下りと第二の矩形波信号45bの立下りとが重なるときは、第二の矩形波信号45bの立下りを第一の矩形波信号45aの立下りよりも遅くする。具体的には、図5(b)において、レベル46cの立上りのタイミングをレベル46aの立上りのタイミングよりも時間t1分だけ早くし、レベル46cの立下りのタイミングをレベル46aの立下りのタイミングよりも時間t2分だけ遅くする。
その後、第一および第二の矩形波信号45a、45bに基いて、現像バイアス電圧を制御する制御用の矩形波信号45cを生成する(S13)。生成された図5(c)に示す制御用の矩形波信号45cには、第一の矩形波信号45aのレベル46aに対応する第一のレベル47a、第一の矩形波信号45aのレベル46bに対応する第二のレベル47b、および第二の矩形波信号45bのレベル46cに対応する第三のレベル47cが含まれる。この場合、第一の矩形波信号45aと第二の矩形波信号45bを合わせるようにして生成するが、合わせる際には、第一の矩形波信号45aによる指示よりも第二の矩形波信号45bによる指示が優先されるようにして生成される。
そして、生成された制御用の矩形波信号45cを高圧ユニット44に出力して、現像バイアス電圧を印加する(S14)。
こうすることにより、第一の矩形波信号45aの立上りと第二の矩形波信号45bの立上りとが重なるときは、第二の矩形波信号45bの立上りを第一の矩形波信号45aの立上りよりも早くし、第一の矩形波信号45aの立下りと第二の矩形波信号45bの立下りとが重なるときは、第二の矩形波信号45bの立下りを第一の矩形波信号45aの立下りよりも遅くしているため、立上りや立下りがずれた場合であっても、第一のレベル47a、第二のレベル47b、および第三のレベル47cを有する現像バイアス電圧の制御用の矩形波信号45cが、意図しない波形となる虞を低減することができる。したがって、適切に現像バイアス電圧を適切に制御することができる。
また、このような現像装置16およびデジタル複合機10によると、現像バイアス電圧を適切に制御することができる現像バイアス制御装置41を備えるため、画像品質をより向上することができる。
なお、上記の実施の形態においては、デジタル複合機に備えられる制御部によって、現像バイアス制御装置の動作を制御することにしたが、これに限らず、現像バイアス制御装置は、その内部に制御部を備え、この制御部によって制御を行なうよう構成してもよい。
また、上記の実施の形態において、第一のレベル、第二のレベル、および第三のレベルを所定の条件に応じて変更するレベル変更手段を含むよう構成してもよい。例えば、感光体や現像剤の経時変化による劣化度合い、形成する画像の画質等に応じて、第一のレベル、第二のレベル、および第三のレベルを変更する。こうすることにより、より適切な画像を形成することができる。
なお、上記の実施の形態においては、第一のレベル、第二のレベル、および第三のレベルといった3段階で現像バイアス電圧を制御することにしたが、これに限らず、3段階よりも多くして現像バイアス電圧を制御するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態においては、第一および第二の矩形波信号に基いて、制御用の矩形波信号を生成することにしたが、これに限らず、制御用の矩形波信号を生成せず、そのまま直接第一および第二の矩形波信号から現像バイアス電圧の制御を行なうよう構成してもよい。
なお、上記の実施の形態においては、現像装置に含まれる各現像器は、現像剤供給回転体として、現像スリーブおよびマグネットローラを含む構成としたが、これに限らず、現像装置に含まれる各現像器において、複数の現像スリーブのみ、または複数のマグネットローラのみを有する1成分系の現像装置、または2成分系の現像装置の構成であってもよい。さらに、1つの現像器が現像スリーブおよびマグネットローラを備える構成であってもよい。さらに、1つの現像器について、3以上の現像スリーブや3以上のマグネットローラを備える構成であってもよい。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
10 デジタル複合機、11 制御部、12 DRAM、13 操作部、14 原稿送り装置、15 画像読取り部、16 現像装置、17 ハードディスク、18 FAX通信部、19 ネットワークIF部、20 公衆回線、21 ネットワーク、22 パソコン、24 カセット、25a,25b,25c,25d 感光体、26a,26b,26c,26d 現像器、27 転写ベルト、28 転写部、29 排出トレイ、31a,31b,31c,31d 現像スリーブ、32a,32b,32c,32d マグネットローラ、33a,33b,33c,33d トナーホッパー、41 現像バイアス制御装置、42 DAC、43 アナログスイッチ、44 高圧ユニット、45a,45b,45c 矩形波信号、46a,46b,46c,47a,47b,47c レベル。