JP2009288280A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工場出荷後に現像バイアスのオーバーシュートの発生状態が変動する要因が生じたとしても、画像欠陥の発生を抑制する。
【解決手段】現像ローラ１０８表面と感光体１０１表面との間に間隙を有し、現像ローラ１０８にパルス状の交流電圧を与えることにより、現像ローラ１０８表面から感光体１０１表面までトナーを飛翔させて現像を行う画像形成装置であって、パルス状の交流電圧を発生させる交流電圧発生源（１，２，３，４）と、交流電圧を昇圧する昇圧トランス５と、交流電圧発生源と昇圧トランスの一次巻線とを含む一次側電路または昇圧トランスの二次巻線と現像ローラとを含む二次側電路に挿入された固定抵抗器１２と、交流電圧にオーバーシュートが発生する場合にスイッチ１１をオフにする抵抗値制御部１８とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触現像方式を採用した画像形成装置に関し、特に、画質を向上させる技術に関する。

非接触現像方式とは、現像材担持体である現像ローラ表面と像担持体である感光体表面との間に間隙が設けられており、現像ローラに現像バイアスを与えることにより現像ローラ表面から感光体表面までトナーを飛翔させて現像を行う方式である。現像バイアスとしては、直流成分に交流成分を重畳させたものが用いられる。交流成分としては、千数百ボルト程度のＰｅａｋ−ｔｏ−Ｐｅａｋ電圧（以下「Ｖｐｐ電圧」という）をもつ矩形パルスが用いられる。

図１２は、従来の画像形成装置における現像バイアス回路の構成を示す図である。
現像バイアス回路１０９は、スイッチング制御部１、スイッチ素子２、制御電圧電源３、キャパシタ４、昇圧トランス５、抵抗６、キャパシタ７、直流バイアス電源８および出力端子９を備える。スイッチング制御部１、スイッチ素子２、制御電圧電源３およびキャパシタ４は、パルス状の交流電圧を発生する交流電圧発生源として機能する。発生したパルス状の交流電圧は、昇圧トランス５により昇圧され、直流バイアス電源８の直流電圧に重畳され、抵抗６およびキャパシタ７からなる時定数回路および出力端子９を介して現像ローラ１０８に供給される。

パルスの波形に関しては、トナーの飛翔特性を向上させる観点からは、抵抗６およびキャパシタ７から構成される時定数回路の時定数を小さくして、パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを急峻にすることが望ましい。一方、現像ローラと感光体との間の電流リークを防止する観点からは、時定数回路の時定数を大きくして、立ち上がりエッジにおけるオーバーシュートを低減することが望ましい。従来技術では、昇圧トランス５のインダクタンス成分および現像ローラ１０８の容量成分２２の大きさを勘案して、適度な時定数となるように抵抗６およびキャパシタ７の各パラメータが設定されている。
特開２００１−２２８６８７号公報

ところでパルス状の交流電圧のオーバーシュートの発生状態は、画像形成装置の工場出荷後に種々の要因により変化する場合がある。例えば、現像ローラを交換したとき以下の理由により変化することがある。
非接触現像方式では、現像ローラ表面と感光体表面との間の間隙距離を規制するために、現像ローラにＤＳコロと称される間隙規制部材を設けることが多い。ところが間隙規制部材や現像ローラには製造誤差が存在するので、現像ローラの交換の前後で間隙距離が変化し、現像ローラの容量成分が変化することがある。この場合、現像ローラを含めた回路の時定数が変化し、オーバーシュートの発生状態が変化することになる。

上記のような要因によりオーバーシュートの発生状態が変化し、仮にオーバーシュートが大きくなる方向に変化すると、場合によっては現像バイアスの電圧が瞬間的に閾値を超え、現像ローラと感光体との間に画像欠陥の原因となる電流リークを発生させてしまうことがある。
そこで本発明は、工場出荷後に現像バイアスのオーバーシュートの発生状態が変動する要因が生じたとしても、画像欠陥の発生を抑制することができる技術を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、現像材担持体と像担持体表面との間に間隙を有し、前記現像材担持体にパルス状の交流電圧を与えることにより、前記現像体担持体から前記像担持体まで現像材を飛翔させて現像を行う画像形成装置であって、パルス状の交流電圧を発生させる交流電圧発生源と、前記交流電圧発生源により発生されたパルス状の交流電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記交流電圧発生源と前記昇圧トランスの一次巻線とを含む一次側電路または前記昇圧トランスの二次巻線と前記現像材担持体とを含む二次側電路に選択的に挿入自在なインピーダンス素子と、前記現像材担持体に印加するパルス状の交流電圧にオーバーシュートが発生する場合に前記インピーダンス素子を前記一次側電路または二次側電路に挿入する制御を行う制御手段とを備える。

上記構成によれば、パルス状の交流電圧のオーバーシュートの発生状態に応じてインピーダンス素子が選択的に挿入される。インピーダンス素子が挿入されたときはオーバーシュートが抑制されるように働き、インピーダンス素子が挿入されないときはパルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジが急峻になるように働く。したがって工場出荷後に、オーバーシュートの発生状態が変動する要因が生じたとしても、適宜インピーダンス素子を選択的に挿入することにより、画像欠陥の発生を抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の一部の構成を示す図である。具体的にはタンデム型の画像形成装置における一色分の画像形成部の構成を示している。
画像形成装置は、感光体１０１、帯電ローラ１０２、帯電バイアス回路１０３、レーザ発生装置１０４、現像ユニット１０５、供給バイアス回路１０７、現像バイアス回路１０９、転写ローラ１１０、転写バイアス回路１１１、ブレード１１２および搬送ベルト１１３を備える。

感光体１０１は図中矢印方向に回転する。回転中に、帯電ローラ１０２による帯電、レーザ発生装置１０４による静電潜像の形成、現像ユニット１０５による現像、転写ローラ１１０によるトナー像の転写、ブレード１１２による残留トナーの掻き取り等が行われる。
帯電ローラ１０２は、帯電バイアス回路１０３から負極性で１３００ボルトの帯電バイアスを受け、感光体１０１の表面を負極性で５００ボルト程度にまで帯電させる。

レーザ発生装置１０４は、感光体１０１にレーザを照射して、感光体１０１の表面に静電潜像を形成させる。
現像ユニット１０５は、供給ローラ１０６および現像ローラ１０８を備えている。
供給ローラ１０６は、供給バイアス回路１０７から供給バイアスを受けて、トナーボトル内にあるトナーを現像ローラ１０８の表面に供給する。供給バイアスは、直流電圧にパルス状の交流電圧を重畳させたものであり、直流電圧の電圧値は負極性で５０ボルト乃至５００ボルト、交流電圧のＶｐｐ電圧は１１００ボルト乃至１９００ボルト、交流電圧の周波数は２ｋＨｚである。

現像ローラ１０８は、現像ローラ１０８の表面と感光体１０１の表面との間に間隙を有するように配設されており、現像バイアス回路１０９から現像バイアスを受けて現像材であるトナーを感光体１０１の表面まで飛翔させることにより現像を行う。現像ローラ１０８の表面と感光体１０１の表面との間の間隙距離は、現像ローラ１０８に設けられたＤＳコロと称される間隙規制部材により規制されている。現像バイアスは、直流電圧にパルス状の交流電圧を重畳させたものであり、直流電圧の電圧値は負極性で０ボルト乃至４５０ボルト、交流電圧のＶｐｐ電圧は１０００ボルト乃至１９００ボルト、交流電圧の周波数は２ｋＨｚである。

転写ローラ１１０は、転写バイアス回路１１１から正極性で５００ボルト乃至３０００ボルトの転写バイアスを受けて、感光体１０１の表面に現像されたトナー像を搬送ベルト１１３の表面に転写させる。転写バイアスの電圧は、最適な転写効率が得られるような電圧値に設定されるが、感光体１０１の表面に現像されたトナー像の数十％のトナーはそのまま感光体１０１の表面に残留する。残留したトナーは感光体１０１に接触されたブレード１１２により掻き取られ、廃トナーボトルに回収される。

搬送ベルト１１３の表面に転写されたトナー像は、さらに記録シートに転写され、その後記録シートに定着される。
次に、現像バイアス回路１０９の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置における現像バイアス回路の構成を示す図である。

現像バイアス回路１０９は、スイッチング制御部１、スイッチ素子２、制御電圧電源３、キャパシタ４、昇圧トランス５、抵抗６、キャパシタ７、直流バイアス電源８、出力端子９、抵抗切替部１０、分圧器１３および抵抗値制御部１８を備える。従来技術に比べて異なる点は、抵抗切替部１０、分圧器１３および抵抗値制御部１８が存在することである。

抵抗切替部１０は、１Ω程度の固定抵抗器１２およびこれに並列接続されたスイッチ１１を備え、スイッチ１１のオンオフを切り替えることにより抵抗値を切り替えるものである。本実施の形態では、抵抗切替部１０は、交流電圧発生源の一要素であるキャパシタ４と昇圧トランス５の一次巻線とを含む一次側電路に挿設されている。さらに具体的には、抵抗切替部１０は、一次側電路における昇圧トランス５の一次巻線とグラウンドとの間に挿設されている。このように抵抗切替部１０を一次側電路に設けることで、二次側電路に設ける場合よりも抵抗切替部１０の耐圧特性を低くすることができる。

分圧器１３は、出力端子９に現れる現像バイアスの電圧を、抵抗値制御部１８の入力レンジ（例えば０ボルト〜５ボルト）に収めるために分圧するものである。ダイオード１４は現像バイアスが正電圧のときだけ電流を流す。抵抗１５，１６により分圧されて得られた電圧は、モニタ信号１８ｂとして抵抗値制御部１８に入力される。なおモニタ信号１８ｂが抵抗値制御部１８の入力レンジを超えないように、ツェナーダイオード１７が抵抗１６に並列に接続されている。

抵抗値制御部１８は、ＣＰＵおよびメモリを備えたマイコンであり、出力端子９に現れる現像バイアスのオーバーシュートの大きさに応じて抵抗切替部１０の抵抗値を切り替える機能を有する。具体的には、オーバーシュートの大きさが５０ボルト以上であれば、スイッチ１１をオフすることにより抵抗切替部１０の抵抗値を高め、オーバーシュートの大きさが５０ボルト未満であれば、スイッチ１１をオンすることにより抵抗切替部１０の抵抗値を低くする。抵抗値制御部１８には抵抗値設定信号１８ａ、モニタ信号１８ｂ、同期信号１ｂが入力されている。

抵抗値設定信号１８ａは、抵抗値設定処理の開始を促す信号であり、画像形成装置に別途設けられた制御部から送信される。当該制御部は、現像ユニット１０５の交換などのオーバーシュートの大きさが変動する要因を検出したとき、抵抗値設定信号１８ａを抵抗値制御部１８に出力する。現像ユニット１０５以外の要因については後に例示する。
モニタ信号１８ｂは、現像バイアスを分圧して得られるアナログ信号である（図３参照）。図３の例では、立ち上がりエッジにおいてオーバーシュートが発生している。なお本実施形態では、オーバーシュートピーク電圧と安定電圧との差分をオーバーシュートの大きさ（オーバーシュート量）として定義する。

同期信号１ｂは、スイッチ素子２のスイッチングのタイミングを定める信号である（図３参照）。本実施形態では同期信号１ｂの周波数は２ｋＨｚである。
以下に、抵抗値制御部１８が実行する抵抗値制御処理の詳細について説明する。
図４は、抵抗値制御部が実行する抵抗値制御処理のフローを示すフローチャートである。

抵抗値制御部１８は、抵抗値設定信号１８ａにより抵抗値設定処理の開始が指示されたとき抵抗値設定処理を開始する（ステップＳ１１）。
抵抗値制御部１８は、同期信号１ｂがローレベルからハイレベルに変化したとき（ステップＳ１２）、全ての記憶部をクリアし（ステップＳ１３）、サンプリング周期Δｔが経過するまで待機する（ステップＳ１４：ＮＯ）。サンプリング周期Δｔが経過したとき（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、抵抗値制御部１８は、モニタ信号１８ｂの電圧の瞬時値をデジタル値のデータとして取り込んで０番目の記憶部に格納する（ステップＳ１５）。抵抗値制御部１８は、記憶部の番号をインクリメントしながら（ステップＳ１６）、同期信号１ｂがハイレベルからローレベルに変化するまでステップＳ１４からステップＳ１６までの処理を繰り返す（ステップＳ１７）。これによりモニタ信号１８ｂの電圧の瞬時値がサンプリングされた順番で各記憶部に記憶される。なおサンプリング周期Δｔは交流電圧の周期よりも十分に短く設定される。

次に、抵抗値制御部１８は、０番目の記憶部に格納されたデータと１番目の記憶部に格納されたデータとを比較し、最大値のデータを記憶部Ｂに格納するとともに（ステップＳ１９）、それらのデータが示す瞬時値の差分が所定範囲に収まっているか否かを判断する（ステップＳ２０）。瞬時値の差分が所定範囲に収まっていなければ、カウンタをゼロにセットし（ステップＳ２１）、記憶部の番号をインクリメントしながら瞬時値の差分が所定範囲に収まるまで処理を繰り返す（ステップＳ１９，Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ２２）。この繰り返しの処理により、記憶部Ｂにはオーバーシュートピーク電圧に相当するデータが格納されることになる。

また抵抗値制御部１８は、瞬時値の差分が所定範囲に収まれば（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、カウンタをインクリメントし（ステップＳ２３）、カウントが規定数になるまで上記処理を繰り返す（ステップＳ１９，Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）。この繰り返しの処理により、瞬時値の差分が規定数だけ連続して所定範囲に収まるときの瞬時値を特定することができる。瞬時値の差分が連続して所定範囲に収まることは、モニタ信号１８ｂの電圧が安定していること、すなわち安定領域の電圧値である安定電圧が検出されていることを意味する。

次に、抵抗値制御部１８は、記憶部Ｂに格納された最大の電圧（オーバーシュートピーク電圧）、および、瞬時値の差分が規定数だけ連続して所定範囲に収まったときの電圧（安定電圧）を抽出し、これらの差分が５０ボルト以上か否か判断する（ステップＳ２５）。抵抗値制御部１８は、差分が５０ボルト以上であればスイッチ１１をオフし（ステップＳ２６）、差分が５０ボルト未満であればスイッチ１１をオンする（ステップＳ２７）。スイッチ１１がオフのときは、昇圧トランス５の一次電流が固定抵抗器１２を流れ、オーバーシュートを低減させる効果を得ることができる（図５（ｂ）参照）。一方、スイッチ１１がオンのときは、昇圧トランス５の一次電流がスイッチ１１を流れ、パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを急峻にする効果を得ることができる（図５（ａ）参照）。

オーバーシュートの大きさが変動する要因としては、例えば、以下の要因が考えられる。画像形成装置は、以下の要因が生じた場合に、その都度、抵抗値制御部１８に抵抗値設定処理を実行させることとする。
（１）現像ユニットの交換
既に説明したとおり、現像ローラ１０８を交換したとき（通常は現像ユニット１０５ごと交換される）に現像ローラ１０８と感光体１０１との間の間隙距離が変動することがある。
（２）環境変化
現像ローラ周囲の環境因子が変化したとき、主に湿度変化の影響により現像バイアスの電流が変動することがある。この場合、現像ローラ１０８の容量成分が変動したときと同様の効果となり、現像バイアスのオーバーシュートの大きさが変動する。

なお環境因子とは具体的には温度および湿度の組み合わせである。画像形成装置は環境センサとして温度センサおよび湿度センサを備え、測定された温度および湿度の組み合わせにより環境因子を導出する。
（３）経時変化
感光体１０１表面は使用に伴い削れてくるので、経時変化により現像ローラ１０８表面と感光体１０１表面との間の間隙距離が変化する。そうすると現像ローラ１０８の容量成分が変動し、現像バイアスのオーバーシュートの大きさが変動する。
（４）周波数の変更
非接触現像方式では、弱帯電トナーは周囲に飛散してしまい、感光体の非露光部分にトナーが付着する、いわゆるトナーかぶりが発生することがある。画像形成時における交流電圧の周波数はトナーかぶりを十分考慮して設定されている。一方、例えば濃度検出用や劣化トナー対策用などのトナーパッチ打ちでは、画像形成時における周波数と異なる周波数が用いられることがある。このように周波数を変更した場合、現像バイアスの電流が変動し、現像ローラ１０８の容量成分が変動したときと同様の効果となって、現像バイアスのオーバーシュートの大きさが変動する。

なお上述のようなオーバーシュートが変動する要因が生じた場合以外にも、以下のように、リーク検出処理に伴って抵抗値設定処理を実行することとしてもよい。
現像バイアスにおける交流電圧のＶｐｐ電圧は、トナーの飛翔特性を向上させる観点からは高いほど好ましい。しかし、あまり高くしすぎると現像ローラ１０８と感光体１０１との間に画像欠陥の原因となる電流リークが発生してしまうため、高くするのにも限度がある。そこで通常は、電流リークを監視しながら交流電圧のＶｐｐ電圧を徐々に高め、電流リークが発生したときのＶｐｐ電圧を検出し、そのときの電圧値から所定のマージン（数百ボルト）を差し引いた電圧値を現像バイアスにおける交流電圧のＶｐｐ電圧として設定することとしている。このＶｐｐ電圧の設定を最適化する処理はリーク検出処理と称され、工場出荷後において必要に応じて適宜実行される。

上記リーク検出処理を実行するときに大きなオーバーシュートが生じていれば、比較的低いＶｐｐ電圧で電流リークが検出され、交流電圧のＶｐｐ電圧が理想的な電圧値よりも低く設定されてしまうことがある。これを防止するため、リーク検出処理を実行するのに先立って、抵抗値設定処理を実行することが望ましい。現像バイアスのオーバーシュートを低減させたうえでリーク検出処理が実行されるので、交流電圧のＶｐｐ電圧を理想的な電圧値に設定することができる。

次に、現像ローラ１０８表面と感光体１０１表面との間の間隙距離および交流電圧のＶｐｐ電圧と現像ローラ１０８の容量成分との相関関係について説明する。図１１は、これらの相関関係を示す図である。
図１１（ａ）中、破線Ｂで囲まれる領域は、オーバーシュートの大きさが５０ボルト未満となる領域である。この領域では抵抗切替部１０のスイッチ１１がオンにされて抵抗値が低くされる。また図１１（ｂ）中、破線Ａで囲まれる領域は、オーバーシュートの大きさが５０ボルト以上となる領域である。この領域では抵抗切替部１０のスイッチ１１がオフにされて抵抗値が高められる。

図１１（ｂ）は、抵抗値が３段階に切替可能な抵抗切替部を採用した場合を表している。破線Ｃで囲まれる領域、破線Ｂで囲まれる領域、破線Ａで囲まれる領域の順番に、抵抗値が高められる。
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置における現像バイアス回路の構成を示す図である。

現像バイアス回路１０９は、スイッチング制御部１、スイッチ素子２、制御電圧電源３、キャパシタ４、昇圧トランス５、抵抗６、キャパシタ７、直流バイアス電源８、出力端子９、抵抗切替部１０および抵抗値制御部１８を備える。また現像ユニット１０５はメモリ２３を付属している。第２の実施形態では、現像バイアスのオーバーシュートの大きさを特定するための構成が第１の実施形態と異なる。これ以外の構成については第１の実施形態と同様なので説明を省略する。

既に説明した通り、現像ローラ１０８および間隙規制部材には製造誤差があり、製品毎に間隙距離が異なる。そこで本実施形態では、現像ユニット１０５に付属されたメモリ２３に、工場出荷時に製品毎に測定された間隙距離を示す距離情報が記憶されることとしている。
抵抗値制御部１８は、ＣＰＵおよびメモリを備えたマイコンであり、出力端子９に現れる現像バイアスのオーバーシュートの大きさに応じて抵抗切替部１０の抵抗値を切り替える機能を有する。抵抗値制御部１８のメモリには、図７に示すような距離情報から交流電圧のＶｐｐ電圧を特定するためのテーブル、および、図８に示すような交流電圧のＶｐｐ電圧からオーバーシュートの大きさを特定するためのテーブルが記憶されている。

図９は、抵抗値制御部が実行する抵抗値制御処理のフローを示すフローチャートである。
画像形成装置は、現像ユニット１０５が交換されたことを検出したときに、抵抗値制御部１８に抵抗値設定処理の開始を促すための抵抗値設定信号１８ａを入力するものとする。抵抗値制御部１８は、抵抗値設定信号１８ａにより抵抗値設定処理の開始が指示されたとき抵抗値設定処理を開始し、現像ユニット１０５に付属されたメモリ２３から距離情報１８ｃを読み出す（ステップＳ３１）。

抵抗値制御部１８は、メモリに記憶されたテーブルを参照して、読み出された距離情報から交流電圧のＶｐｐ電圧を特定し（ステップＳ３２）、さらに、交流電圧のＶｐｐ電圧が１６００ボルト以上か否かを判断する。これはオーバーシュートの大きさが５０ボルト以上か否かを判断することと同じ効果をもつ。交流電圧のＶｐｐ電圧が１６００ボルト未満であれば（ステップＳ３３：ＮＯ）、抵抗値制御部１８はスイッチ１１をオンする（ステップＳ３４）。また交流電圧のＶｐｐ電圧が１６００ボルト以上の場合には（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、抵抗値制御部１８は、高温高湿環境か否かを判断し（ステップＳ３５）、高温高湿環境でなければスイッチ１１をオフし（ステップＳ３６）、高温高湿環境であればスイッチ１１をオンする（ステップＳ３７）。なお距離情報から特定された交流電圧のＶｐｐ電圧は、制御電圧電源３の出力電圧に反映される。

このようにすれば交流電圧の波形をモニタしなくても実施形態１と同等の効果を得ることができる。
以上、本発明に係る画像形成装置について、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では抵抗切替部は二段階の抵抗値の切り替えを行うものであったが、本発明はこれに限らず、多段階に抵抗値を切り替えるものや連続的に抵抗値を変更するものであってもよい。例えば、図１０（ａ）に３段階に抵抗値を切替可能な抵抗切替部の構成を示し、図１０（ｂ）に５段階に抵抗値を切替可能な抵抗切替部の構成を示す。
（２）上記実施形態における構成では、パルスの立ち上がりエッジにおけるオーバーシュートとパルスの立ち下がりエッジにおけるアンダーシュートとを同じように低減する。しかしながら例えばトナー濃度を調整するためにパルスのデューティ比を変化させた場合など、オーバーシュートの大きさとアンダーシュートの大きさとが異なる場合がある。このような場合にはオーバーシュートを低減するのに最適な抵抗値とアンダーシュートを低減するのに最適な抵抗値とが異なる。そこでオーバーシュートを低減するための構成とアンダーシュートと低減するための構成とを別途設けることとしてもよい（図１０（ｃ）参照）。
（３）上記実施形態ではタンデム型の画像形成装置について説明したが、本発明は非接触現像方式を採用するものであれば４サイクル型にも適用可能である。
（４）上記実施形態ではオーバーシュートの大きさをオーバーシュートピーク電圧と安定電圧との差分で定義しているが、本発明はこれに限らず、オーバーシュートピーク電圧と安定電圧との比で定義することとしてもよい。
（５）上記実施形態では昇圧トランスの一次側電路に抵抗切替部を設けることとしているが、これに限らず、二次側電路に設けることとしてもよい。
（６）上記実施形態では現像材担持体として現像ローラを例示しているが、これに限らず、例えば現像スリーブなど感光体に現像材を供給するものには適用可能である。また上記実施形態では像担持体として感光体を例示しているが、静電潜像およびトナー像が形成されるものであれば、これに限らない。

本発明は、非接触現像方式を採用しているコピー機等の画像形成装置に利用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の一部の構成を示す図 本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置における現像バイアス回路の構成を示す図 モニタ信号の波形および同期信号の波形を示す図 抵抗値制御部が実行する抵抗値制御処理のフローを示すフローチャート 現像バイアスの交流電圧の波形を示す図 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置における現像バイアス回路の構成を示す図 間隙距離から交流電圧のＶｐｐ電圧を特定するためのテーブルを示す図 交流電圧のＶｐｐ電圧からオーバーシュートの大きさを特定するためのテーブルを示す図 抵抗値制御部が実行する抵抗値制御処理のフローを示すフローチャート 抵抗切替部の変形例を示す図 間隙距離および交流電圧のＶｐｐ電圧と現像ローラの容量成分との相関関係を示す図 従来の画像形成装置における現像バイアス回路の構成を示す図

符号の説明

１ スイッチング制御部
１ａ 制御信号
１ｂ 同期信号
２ スイッチ素子
３ 制御電圧電源
４ キャパシタ
５ 昇圧トランス
６ 抵抗
７ キャパシタ
８ 直流バイアス電源
９ 出力端子
１０ 抵抗切替部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ スイッチ制御信号
１１ スイッチ
１２ 固定抵抗器
１３ 分圧器
１４ ダイオード
１５，１６ 抵抗
１７ ツェナーダイオード
１８ 抵抗値制御部
１８ａ 抵抗値設定信号
１８ｂ モニタ信号
１８ｃ 距離情報
２１ 抵抗成分
２２ 容量成分
２３ メモリ
３１，３３，３６，３７，４０ スイッチ
３２，３４，３５，３８，４１ 抵抗
３９，４２ ダイオード
１０１ 感光体
１０２ 帯電ローラ
１０３ 帯電バイアス回路
１０４ レーザ発生装置
１０５ 現像ユニット
１０６ 供給ローラ
１０７ 供給バイアス回路
１０８ 現像ローラ
１０９ 現像バイアス回路
１１０ 転写ローラ
１１１ 転写バイアス回路
１１２ ブレード
１１３ 搬送ベルト

Claims (15)

1. 現像材担持体と像担持体表面との間に間隙を有し、前記現像材担持体にパルス状の交流電圧を与えることにより、前記現像体担持体から前記像担持体まで現像材を飛翔させて現像を行う画像形成装置であって、
   パルス状の交流電圧を発生させる交流電圧発生源と、
   前記交流電圧発生源により発生されたパルス状の交流電圧を昇圧する昇圧トランスと、
   前記交流電圧発生源と前記昇圧トランスの一次巻線とを含む一次側電路または前記昇圧トランスの二次巻線と前記現像材担持体とを含む二次側電路に選択的に挿入自在なインピーダンス素子と、
   前記現像材担持体に印加するパルス状の交流電圧にオーバーシュートが発生する場合に前記インピーダンス素子を前記一次側電路または二次側電路に挿入する制御を行う制御手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記インピーダンス素子は、前記一次側電路における前記昇圧トランスの一次巻線とグラウンドとの間に選択的に挿入自在とされていること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記昇圧トランスの一次巻線とグラウンドとの間の電路にインピーダンス素子が挿入され、このインピーダンス素子に並列に、前記制御手段によってオンオフされるスイッチが接続されていること
   を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記インピーダンス素子が固定抵抗器であること
   を特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記インピーダンス素子は、Ｎ個（Ｎは整数）のインピーダンス要素からなり、Ｎ＋１個の切替接点を有する切替スイッチのＮ個の接点と一対一の関係で直列に接続されて前記電路に挿入されており、
   前記制御手段は、オーバーシュートの大きさに応じて切替スイッチの切替接点を選択制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記インピーダンス素子は、Ｎ個の固定抵抗器を直列に接続した構成であり、固定抵抗器同士の各接続点およびＮ個目の固定抵抗器の端子が切替スイッチの各接点に接続されていること
   を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記インピーダンス素子が挿入される電路には、前記インピーダンス素子とは別のインピーダンス素子が挿入されており、前記インピーダンス素子はその別のインピーダンス素子と選択的に並列に接続されるよう前記制御手段により制御されていること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記インピーダンス素子が挿入される電路は、第１整流素子を含む第１電路と、第２整流素子を含む第２電路とに分岐しており、前記第１整流素子が電流を流す向きと前記第２整流素子が電流を流す向きとは互いに逆方向であり、
   前記インピーダンス素子は前記第１電路に挿入され、このインピーダンス素子に並列に前記制御手段によってオンオフされる第１のスイッチが接続されており、
   前記インピーダンス素子とは別のインピーダンス素子は前記第２電路に挿入され、このインピーダンス素子に並列に前記制御手段によってオンオフされる第２のスイッチが接続されていること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、
   前記パルス状の交流電圧のオーバーシュートの大きさを特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定されたオーバーシュートの大きさが閾値未満であれば前記インピーダンス素子を前記電路に挿入せず、オーバーシュートの大きさが閾値以上であれば前記インピーダンス素子を前記電路に挿入する選択手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 前記特定手段は、
    前記二次側電路に現れるパルス状の交流電圧の瞬時値を、当該交流電圧の周波数よりも高い周波数でサンプリングするサンプリング手段と、
    前記サンプリング手段によりサンプリングされた交流電圧の瞬時値の中からオーバーシュートピーク電圧および安定電圧を抽出する抽出手段と、
    前記抽出手段により抽出されたオーバーシュートピーク電圧と安定電圧との差分を算出する算出手段と、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記現像材担持体と前記像担持体との間の間隙の距離は、前記現像材担持体に設けられた間隙規制部材の特性に応じて定まり、
    前記間隙規制部材の特性に応じて定まる間隙の距離を示す距離情報が、前記現像材担持体に付属されたメモリに記憶されており、
    前記特定手段は、
    現像材担持体と像担持体との間の間隙の距離をパルス状の交流電圧のオーバーシュートの大きさに換算するための換算テーブルを記憶している換算テーブル記憶手段と、
    前記現像材担持体に付属されたメモリから距離情報を読み出す読み出し手段と、
    前記換算テーブルを参照して、読み出された距離情報により示される間隙の距離を、パルス状の交流電圧のオーバーシュートの大きさに換算する換算手段と
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
12. 前記現像材担持体は交換可能であり、
    前記特定手段は、前記現像材担持体が交換されるたびに、パルス状の交流電圧のオーバーシュートの大きさを特定すること
    を特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
13. 前記画像形成装置は、さらに、環境因子を検出する環境センサを備え、
    前記特定手段は、前記環境センサにより得られた環境因子が所定量以上に変動するたびに、パルス状の交流電圧のオーバーシュートの大きさを特定すること
    を特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
14. 前記パルス状の交流電圧の周波数は変更可能であり、
    前記特定手段は、前記パルス状の交流電圧の周波数が変更されるたびに、パルス状の交流電圧のオーバーシュートの大きさを特定すること
    を特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
15. 前記特定手段は、所定期間が経過するたびに、パルス状の交流電圧のオーバーシュートの大きさを特定すること
    を特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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