JP2013210548A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御信号のデューティ比の変化に起因したトランスでの磁気飽和の発生を防ぎ、大きな電流が流れることにより現像装置内の回路が壊れることを防ぐ。
【解決手段】現像装置は感光体ドラムに対向され、トナーを担持する現像ローラーと、磁気ブラシにより現像ローラーへのトナーの供給及び現像ローラーからのトナーの剥離を行う磁気ローラーと、コンデンサーと一次側にコンデンサーが接続され、二次側から現像ローラーに印加する交流電圧を出力するトランスと、コンデンサーに入力するための制御信号を生成し、制御信号のデューティ比を変化させるとき、制御信号のデューティ比の変化前と変化後で制御信号の直流成分が等しくなるように、デューティ比の変化にあわせて制御信号の直流バイアス値を調整する制御信号生成部と、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、トナーを用いて静電潜像の現像を行う現像装置と、現像装置を含む画像形成装置に関する。

複合機、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置には、感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像して印刷を行うものがある。そして、トナーを用いて印刷を行う画像形成装置では、トナーを担持する現像ローラーが設けられる。そして、現像ローラーには交流電圧が印加される。これにより、トナーが現像ローラーから感光体ドラムに向けて飛翔し、静電潜像が現像される。又、現像ローラーに印加する交流電圧のデューティ比を場合により切り替えることがある。このような現像ローラーに印加する交流電圧のデューティ比を切り替える画像形成装置の一例が特許文献１に記載されている。

具体的に、特許文献１には、像担持体と、像担持体を帯電させる帯電部材と、現像剤を担持する現像剤担持体を有し像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を有し、静電潜像を現像する際、バイアス印加手段は交流バイアスを印加し、現像手段は像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時にバイアス印加手段が現像剤担持体に印加する交流バイアスのデューティ比は、現像剤を前記現像剤担持体から像担持体に移動させる電位の割合が静電潜像現像時より多い画像形成装置が記載されている。これにより、現像剤回収時に、粉圧回収力を高め、かぶり、遮光等の画像不良を低減しようとする（特許文献１：請求項６、請求項７、段落［００７４］等参照）。

特開２００４−００４７３２号公報

トナーを飛翔させるため、現像ローラーには、周期的に変化する交流電圧（例えば、ピーク間電圧が１〜２ｋＶ程度）が印加される。１〜数ｋＶのピーク間電圧を有する交流電圧を生成するとき、トランスが用いられることが多い。そして、高電位状態と低電位状態を周期的に繰り返す制御信号（例えば、クロック信号）を生成し、コンデンサーで直流成分を除去した制御信号をトランスの一次側に入力し、トランスの二次側から現像ローラーに印加する交流電圧を得る場合がある。

ここで、感光体ドラムと現像ローラー間でのリーク発生の防止（放電発生の防止）や、トナー像のムラの発生の防止の観点から、現像ローラーに印加する交流電圧でのデューティ比を状態に応じ変えたい場合がある。この場合、制御信号のデューティ比を変化させれば、現像ローラーに印加する交流電圧のデューティ比が変化する。

しかし、制御信号のデューティ比を変化させると、大きな電流が現像装置内の回路（例えば、トランスやコンデンサー）で流れやすくなることがわかっている。特に、瞬間的なデューティ比の変化量が大きいほど、現像装置内で定格をこえるような大電流が流れやすくなる。そして、大きな電流が流れれば、現像装置内の回路の破損が生ずることがある。このようなデューティ比の変化による大電流は、トランス（の１次側）に均衡がとれていない電圧（エネルギーに片寄りがある電圧）を印加することによりトランスで生じた偏磁や磁気飽和が一因と考えられる。偏磁が生じ磁束が偏ると、トランスが直流でバイアスされたような状態になる。そして、偏磁によってトランスで磁気飽和が生ずると、トランスのインダクタンスが極めて小さくなる。従って、現像装置で大きな電流が流れないように、トランスで磁気飽和が生じないようにする必要がある。

尚、特許文献１では、デューティ比を変化させることは記載されているが、デューティ比を変化させることにより生ずる磁気飽和などの点について記載はない。従って、制御信号のデューティ比を変化することにより生ずる問題を解決することができない、尚、特許文献１では現像剤担持体（現像ローラー２１）に現像バイアスを印加するため、第１電源８ａと第２電源８ｂを用意することが記載されている。しかし、このように構成すると、現像ローラー２１に印加する現像バイアスのパターンごとに、現像ローラー２１に高電圧を印加する系統（トランスなどを含む昇圧回路）が複数必要となり、高電圧生成回路が大型化し、製造コストが上昇する問題を含む。

本発明は、上記問題点を鑑み、制御信号のデューティ比の変化に起因したトランスでの磁気飽和の発生を防ぎ、大きな電流が流れることにより現像装置内の回路が壊れることを防ぐことを課題とする。

上記目的を達成するために請求項１に係る現像装置は、感光体ドラムに対向され、トナーを担持する現像ローラーと、前記現像ローラーに対向して配され、磁気ブラシにより前記現像ローラーへのトナーの供給及び前記現像ローラーからのトナーの剥離を行う磁気ローラーと、コンデンサーと、一次側に前記コンデンサーが接続され、二次側から前記現像ローラーに印加する交流電圧を出力するトランスと、前記コンデンサーに入力するための制御信号を生成し、前記制御信号のデューティ比を変化させるとき、前記制御信号のデューティ比の変化前と変化後で前記制御信号の直流成分が等しくなるように、デューティ比の変化にあわせて前記制御信号の直流バイアス値を調整する制御信号生成部と、を含むこととした。

制御信号のデューティ比を変化させるとき、コンデンサーに入力する制御信号の１周期における面積中心値（積分平均値）をデューティ比の変化前と変化後で保てば、電流の増加や磁気飽和が抑えられ、現像装置に含まれるトランス等の回路での極端な電流増加を抑えられることが経験的に得られている。そのメカニズムは断定できないが、以下のような理由であると考えられる。まず、制御信号のデューティ比を変化させると、制御信号の直流成分の大きさが変化し、制御信号の１周期における積分平均値（面積中心値）が変化する。そのため、制御信号のデューティ比が変化すると、コンデンサーでは直流成分の大きさの変化に応じて電荷の充電や放電がなされる。そうすると、コンデンサーの充電や放電に起因してトランスの１次側で流れる電流の量が増加し、トランスで偏磁や磁気飽和が生じやすくなる。このような背景から、コンデンサーに印加される直流成分の増減を無くせば、磁気飽和が生じ難くなるものと考えられる。

そこで、この構成によれば、制御信号生成部はコンデンサーに入力するための制御信号を生成し、制御信号のデューティ比を変化させるとき、制御信号のデューティ比の変化前と変化後で制御信号の直流成分が等しくなるように、デューティ比の変化にあわせて制御信号の直流バイアス値を調整する。これにより、コンデンサーに印加される電圧の直流成分を制御信号のデューティ比の変化前と変化後で保ち、磁気飽和を生じ難くすることができる。従って、制御信号のデューティ比を変化させても、現像装置に含まれる回路で大きな電流が流れることを防ぐことができ、現像装置内の回路の破損を防ぐことができる。更に、トナー像のムラの発生の防止するうえで適切なデューティ比としたり、現像ローラーと感光体ドラムの間でリークが生じないデューティ比としたりするため、任意にデューティ比を問題なく変化させることができる。従って、リークがなく、トナー像のムラの発生が抑えられた高画質の現像装置を提供することができる。

又、請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記制御信号生成部は前記感光体ドラムに形成された静電潜像の現像を行う現像実行モードでのデューティ比と、前記感光体ドラムに形成された静電潜像の現像を行わない現像未実行モードでのデューティ比を異ならせ、前記現像実行モードでのデューティ比は、前記現像未実行モードでのデューティ比よりも大きいこととした。

印刷中、大き目のデューティ比である方がトナー像のムラを適切に解消できる場合がある。一方で、印刷していない状態では、トナーの剥離による現像ローラーの表面の露出などにより、小さめのデューティ比である方が、リークが生じにくくなる場合がある。そこで、この構成によれば、現像実行モードでのデューティ比は、現像未実行モードでのデューティ比よりも大きくする。これにより、トナー像のムラを適切に解消しつつ、リークを発生し難くすることができる。そして、速やかに現像実行モードでのデューティ比と現像未実行モードでのデューティ比の間でデューティ比を変化させることができる。従って、第１デューティ比と第２デューティ比間でデューティ比を変化させるために、従来のように、意図的に紙間を広げる、印刷を止めるなどの対策をとる必要が無く、現像処理の速度を落とさず、高速に現像処理を行うことが可能な現像装置を提供することができる。

又、請求項３に係る発明は、請求項１又は２の発明において、前記制御信号生成部は、前記制御信号としてクロック信号を生成し、前記クロック信号のデューティ比の変化前と変化後での直流成分が等しくなるように、前記クロック信号の直流バイアス値を調整することとした。

この構成によれば、制御信号生成部は、制御信号としてクロック信号を生成し、クロック信号のデューティ比の変化前と変化後での直流成分が等しくなるように、クロック信号の直流バイアス値を調整する。これにより、信号値が急峻に変化するクロック信号（方形波）でデューティ比を変化させても、磁気飽和の発生を確実に防ぐことができる。

又、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の発明において、前記制御信号生成部は、第１デューティ比から第２デューティ比にまでデューティ比を変化させるとき、前記トランスで磁気飽和が生じない刻み幅で、予め定められた時間を確保しつつ第１デューティ比から第２デューティ比まで段階的に、デューティ比を複数回変化させることとした。

この構成によれば、制御信号生成部は、第１デューティ比から第２デューティ比にまでデューティ比を変化させるとき、トランスで磁気飽和が生じない刻み幅で、予め定められた時間を確保しつつ第１デューティ比から第２デューティ比まで段階的に、デューティ比を複数回変化させる。これにより、確実にトランスで磁気飽和が生じないようにデューティ比を変化させることができる。又、デューティ比を変化させてから、少なくとも予め定められた時間経過してから次の段階的なデューティ比が変えられるので、デューティ比の変化により発生した偏磁の程度が収まるまで時間が確保される。従って、デューティ比の変化によって現像装置に大きな電流が流れ、現像装置内の回路を破損することが無くなる。

又、請求項５に係る画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置を含むこととした。

この構成によれば、制御信号のデューティ比を変化させても、磁気飽和が生じず回路の破損が無い現像装置を含み、現像装置で故障や問題か生じない画像形成装置を提供することができる。しかも、現像装置において、トナー像のムラの発生の防止するうえで適切なデューティ比としたり、現像ローラーと感光体ドラムの間でリークが生じないデューティ比としたりするため、任意にデューティ比を問題なく変化させることができ、リークがなく、トナー像のムラの発生が抑えられた高画質の画像形成装置を提供することができる。

本発明の現像装置によれば、制御信号のデューティ比の変化に起因したトランスでの磁気飽和の発生を防ぐことができる。

プリンターの構成を示す断面図である。 画像形成ユニットの断面図である。 プリンターのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 現像装置の一例を示すブロック図である。 現像装置の高圧電源部での各電圧の波形の一例を示すタイミングチャートである。 現像ローラーに印加する電圧のデューティ比の差による影響を説明するための説明図である。 従来のデューティ比の変化を説明するためのタイミングチャートである。 制御信号生成部が生成する制御クロック信号の波形の一例を示すタイミングチャートである。 制御信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る制御クロック信号のデューティ比を変化の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るデューティ比の段階的な変化の概要を示す説明図である。 第２の実施形態に係る制御クロック信号のデューティ比を変化させるときの処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１２を用いて説明する。まず、図１〜図１０ほ用いて、第１の実施形態を説明する。以下では、現像装置１を含む電子写真方式のタンデム型のプリンター１００（画像形成装置に相当）を例に挙げ説明する。但し、第１の実施形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

（画像形成装置の概略）
まず、図１、図２を用い、第１の実施形態に係るプリンター１００の概略を説明する。図１はプリンター１００の構成を示す断面図である。図２は、画像形成ユニット４０の断面図である。

図１に示すように、プリンター１００は本体内に給紙部２、搬送部３、画像形成部４、中間転写部５、定着部６等を含む。

給紙部２は普通紙（ＯＡ用紙）、ＯＨＰシート、ラベル用紙等の各種用紙を収容する。給紙部２には、モーター等の駆動機構（不図示）により回転し、１枚ずつ用紙を搬送部３に送り出す給紙ローラー２１が設けられる。そして、搬送部３は給紙部２から供給された用紙を、中間転写部５、定着部６を経て排出トレイ３１まで導く。搬送部３には、搬送ローラー対３２、ガイド３３、搬送されてくるシートを中間転写部５の手前で待機させ、タイミングをあわせて送り出すレジストローラー対３４や排出ローラー対３５等が設けられる。

形成すべき画像の画像データに基づき、画像形成部４はトナー像を形成する。そして、画像形成部４は４色分の画像形成ユニット４０Ｂｋ〜４０Ｍと露光装置４１を含む。具体的に、画像形成部４はブラックの画像を形成する画像形成ユニット４０Ｂｋと、イエローの画像を形成する画像形成ユニット４０Ｙと、シアンの画像を形成する画像形成ユニット４０Ｃと、マゼンタの画像を形成する画像形成ユニット４０Ｍ、を含む。

ここで、図２に基づき、各画像形成ユニット４０Ｂｋ〜４０Ｍを詳述する。尚、各画像形成ユニット４０Ｂｋ〜４０Ｍは形成するトナー像の色が異なるが、いずれも基本的に同様の構成である。そこで、以下では画像形成ユニット４０Ｂｋを例に挙げて説明するが、以下の説明では、色を示すＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの符号は特に説明する場合を除き省略する。又、共通する部材には、画像形成ユニット４０で共通の符号を付して説明する。

画像形成ユニット４０は感光体ドラム４２を含む。感光体ドラム４２は回転可能に支持される。感光体ドラム４２はモーター７４（図３参照）の駆動力を受け、所定の周速度で回転駆動される。例えば、感光体ドラム４２はアルミニウム等の金属を基体とし、ＯＰＣ（アモルファスシリコン等でもよい）による感光層を外周面に有する。そして、感光体ドラム４２は帯電、露光、現像のプロセスを経て周面にトナー像を担持する（像担持体）。尚、感光体ドラム４２は正帯電型である（トナーも正帯電するものを用いる）。

画像形成ユニット４０の帯電装置４３は帯電ローラー４３ａを有する。帯電ローラー４３ａは対応する感光体ドラム４２に接し、感光体ドラム４２に合わせて回転する。又、帯電ローラー４３ａには、感光体ドラム４２を帯電させるための電圧が印加される。そして、帯電装置４３は感光体ドラム４２の表面を一定の電位で帯電させる。尚、帯電装置４３は、コロナ放電式や、ブラシ等を用いて感光体ドラム４２を帯電させるものでも良い。

画像形成ユニット４０の下方の露光装置４１は各感光体ドラム４２に向けてレーザー光を出力する。例えば、露光装置４１は内部に、複数の半導体レーザー装置（レーザーダイオード）、ポリゴンミラー、ポリゴンモーター、ｆθレンズ、ミラー（不図示）等を含む。露光装置４１はこれらの光学系の部材を用いて、画像データをカラー色分解した画像信号に基づいた光信号（レーザー光）（破線で図示）を、帯電後の感光体ドラム４２に照射する。このように、露光装置４１は走査露光を行い、それぞれの感光体ドラム４２の周面に画像データに併せた静電潜像を形成する。具体的に、第１の実施形態の感光体ドラム４２は正帯電し、光の照射部分は電位が下がる。感光体ドラム４２の電位の低下部分に正帯電トナーが付着する。尚、アレイ状のＬＥＤを用いたもの等、レーザー方式以外の露光装置４１を用いてもよい。

画像形成ユニット４０の現像装置１はトナーと磁性体のキャリアを含む現像剤（いわゆる２成分現像剤）を収納する（画像形成ユニット４０Ｂｋのものはブラック、画像形成ユニット４０Ｙのものはイエロー、画像形成ユニット４０Ｃのものはシアン、画像形成ユニット４０Ｍのものはマゼンタの現像剤を収納）。尚、現像装置１はトナーを収容するコンテナー（不図示）と接続され、トナーの消費に伴い、逐次、トナーの補給が現像装置１に対してなされる。

現像装置１は現像ローラー１１と、磁気ローラー１２と、搬送部材１３を含む。そして、現像ローラー１１は対応する感光体ドラム４２と対向し、互いの軸線が平行とされる。又、現像ローラー１１と対応する感光体ドラム４２との間に、ギャップ（隙間）が設けられる。ギャップは所定の幅とされる（例えば、１ｍｍ以下）。

印刷の際、現像ローラー１１の周面にはトナーの薄層が形成され、現像ローラー１１は帯電するトナーを担持する。感光体ドラム４２に向けてトナーを飛翔させて静電潜像を現像するため、電圧が現像ローラー１１に印加される（図４等参照、詳細は後述）。

現像装置１の磁気ローラー１２は対応する現像ローラー１１と対向し、互いの軸線が平行とされる。現像ローラー１１へのトナーの供給やトナーの回収、剥離のため、磁気ローラー１２には、電圧が印加される（図４等参照、詳細は後述）。

第１の実施形態の現像装置１には、搬送部材１３が２本設けられる。搬送部材１３は磁気ローラー１２の下方に設けられる。例えば、搬送部材１３は螺旋状の羽根を有し、トナーとキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ搬送する。この搬送に伴うキャリアとの摩擦によりトナーが帯電する。２本の搬送部材１３は回転方向がそれぞれ異なる。

現像ローラー１１のローラー軸１１ａと磁気ローラー１２のローラー軸１２ａは、支軸部材（不図示）等で固定して支持される。そして、現像ローラー１１のローラー軸１１ａには、軸線方向にのび、断面略矩形の磁石１１ｂが取り付けられる。又、磁気ローラー１２のローラー軸１２ａにも軸線方向にのび、断面略扇形の磁石１２ｂが取り付けられる。又、現像ローラー１１と磁気ローラー１２は、それぞれ、磁石１１ｂ、磁石１２ｂとは非接触に配置され、磁石１１ｂ、磁石１２ｂを覆う円筒状のスリーブ１１ｃ、１２ｃを有する。スリーブ１１ｃ、１２ｃは不図示の駆動機構により回転される。

そして、現像ローラー１１の磁石１１ｂと磁気ローラー１２の磁石１２ｂとは、現像ローラー１１と磁気ローラー１２の対向位置で異極が向かい合う。これにより、現像ローラー１１と、磁気ローラー１２間に、磁性体のキャリアによる磁気ブラシが形成される。磁気ブラシを担持した磁気ローラー１２のスリーブ１２ｃの回転や磁気ローラー１２への電圧印加等で、トナーが現像ローラー１１に供給され、現像ローラー１１のスリーブ１１ｃ上にトナーの薄層が形成される。又、磁気ブラシは感光体ドラム４２の表面の静電潜像を現像した後に現像ローラー１１表面に残るトナーを引き剥がして回収する。

画像形成ユニット４０の清掃装置４４は感光体ドラム４２の清掃を行う。清掃装置４４は感光体ドラム４２の軸線方向に延びるブレード４５（例えば樹脂製）や、感光体ドラム４２表面を擦って残トナー等を除去する摺擦ローラー４６を有する。ブレード４５や摺擦ローラー４６は感光体ドラム４２に当接し、感光体ドラム４２上の残留トナー等の汚れを掻き取って除去する。又、清掃装置４４の上方に感光体ドラム４２に対し光を照射して除電を行う除電装置４７（例えば、アレイ状のＬＥＤ）が設けられる。

図１に戻り説明を続ける。中間転写部５は感光体ドラム４２からトナー像の１次転写を受けて、シートに２次転写を行う。中間転写部５は複数の１次転写ローラー５１Ｂｋ〜５１Ｍ、中間転写ベルト５２、駆動ローラー５３、従動ローラー５４、５５、５６、２次転写ローラー５７、ベルト清掃装置５８等を含む。

中間転写ベルト５２は誘電体樹脂等で構成され、１次転写ローラー５１Ｂｋ〜５１Ｍ、駆動ローラー５３、従動ローラー５４〜５６に張架される。そして、モーター等の駆動機構（不図示）に接続される駆動ローラー５３の回転駆動により、中間転写ベルト５２は図１の紙面時計方向に周回する。各１次転写ローラー５１Ｂｋ〜５１Ｍと対応する感光体ドラム４２は無端状の中間転写ベルト５２を挟み込む。各１次転写ローラー５１Ｂｋ〜５１Ｍには、１次転写を行うための電圧が印加される。画像形成ユニット４０で形成されたトナー像（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色）はずれなく順次重畳されつつ中間転写ベルト５２に１次転写される。

又、駆動ローラー５３と２次転写ローラー５７は中間転写ベルト５２を挟み、２次転写ニップを形成する。２次転写ローラー５７には所定の電圧が印加される。そして、各色重ね合わされた中間転写ベルト５２上のトナー像はシートに２次転写される。尚、２次転写後の中間転写ベルト５２上の残トナー等はベルト清掃装置５８で除去されて回収される。

定着部６は２次転写ローラー５７よりも用紙搬送方向下流側に配される。定着部６は発熱源を内蔵する定着ローラー６１と、これに圧接される加圧ローラー６２とを含む。定着部６は定着ローラー６１と加圧ローラー６２のニップに、トナー像が転写されたシートを通過させる。定着ニップを通過するとトナー像は加熱・加圧され、その結果、トナー像がシートに定着する。定着後のシートは排出トレイ３１に排出され、１枚の用紙の印刷が完了する。

（プリンター１００のハードウェア構成）
次に、図３に基づき第１の実施形態に係るプリンター１００のハードウェア構成を説明する。図３はプリンター１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図３に示すように、プリンター１００は制御部７を有する。制御部７は装置の各部を制御する。例えば、制御部７はＣＰＵ７１、画像処理部７２等の処理を行うための回路、素子を含む。又、プリンター１００には、記憶部７３が設けられる。例えば、記憶部７３はＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュＲＯＭ等の不揮発性と揮発性の記憶装置の組み合わせである。尚、印刷を行う部分を制御するエンジン制御部や、全体制御や画像処理を行うメイン制御部等、機能、役割に応じて制御を行う部分（基板）を複数種、分割して設けてもよいが、第１の実施形態の説明では、制御部７が印刷の制御を行う例を説明する。

ＣＰＵ７１は記憶部７３に格納され、展開される制御プログラムや制御用データに基づきプリンター１００の各部の制御や演算を行う演算処理装置である。例えば、記憶部７３はプリンター１００の制御プログラムや制御データ等、各種データを記憶する。更に、記憶部７３は現像ローラー１１や磁気ローラー１２への電圧印加でのデューティ比や直流バイアス電圧の設定値等、現像ローラー１１や磁気ローラー１２に対する電圧印加設定に関するプログラムやデータも記憶できる。

そして、制御部７は、給紙部２、搬送部３、画像形成部４、中間転写部５、定着部６等と接続され、記憶部７３の制御プログラムやデータに基づき適切に画像形成が行われるように各部の動作を制御する。又、制御部７はプリンター１００内に１又は複数個設けられるモーター７４を制御する。制御部７はモーター７４を回転させて感光体ドラム４２、現像ローラー１１、磁気ローラー１２等の各種回転体を回転させる。このモーター７４の駆動を利用して、感光体ドラム４２、現像ローラー１１と磁気ローラー１２の各スリーブ１１ｃ、１２ｃは回転する。

又、制御部７には、Ｉ／Ｆ部７５（インターフェイス部）を介し、コンピューター２００（パーソナルコンピュータ等）が接続される。コンピューター２００はプリンター１００に印刷を行わせる内容を含む印刷用データの送信元である。例えば、印刷用データには、印刷の設定データや画像データなどが含まれる。制御部７は受信した印刷用データに基づき画像処理部７２に画像処理を行わせて、露光装置４１用の画像データを生成する。露光装置４１は、その画像データを受信し、感光体ドラム４２に静電潜像を形成する。

（現像装置１での電圧印加）
次に、図４を用いて、第１の実施形態の現像装置１での電圧印加の態様の一例を説明する。図４は現像装置１の一例を示すブロック図である。

上述のように、現像装置１には現像ローラー１１と磁気ローラー１２が設けられる。トナーによる静電潜像の現像や、磁気ローラー１２から現像ローラー１１へのトナーの供給や、現像ローラー１１からのトナーの剥離のため現像ローラー１１と磁気ローラー１２には電圧が印加される。言い換えると、トナーを適切に移動させるため、現像ローラー１１と磁気ローラー１２には電圧が印加される。

現像装置１には現像ローラー１１と磁気ローラー１２に電圧を印加するために高圧電源部８が含まれる。高圧電源部８は電圧の昇圧等を行い、現像ローラー１１や磁気ローラー１２に電圧を印加（出力）する。

例えば、高圧電源部８は制御信号生成部９、コンデンサー８１、トランス８２、現像ローラーバイアス部８３、磁気ローラーバイアス部８４を含む。現像開始と終了のタイミングは現像装置１ごとに異なるので、１つの現像装置１に対し（現像ローラー１１と磁気ローラー１２の１つの組み合わせに対し）、１つの高圧電源部８が設けられる。

例えば、コンデンサー８１には電解コンデンサー８１が用いられる。コンデンサー８１の電極の一方は制御信号生成部９に接続される。又、コンデンサー８１の他方の電極はトランス８２の一次コイル８２１に接続される。これにより、コンデンサー８１とトランス８２は直列回路８５として接続される（図４にコンデンサー８１とトランス８２の直列回路８５を三点鎖線で図示）。コンデンサー８１は制御信号生成部９が出力する制御クロック信号Ｓ１（電圧）から直流成分を除去した信号をトランス８２の一次コイル８２１に入力する。

そして、プリンター１００の内部に電源装置７６が設けられる。電源装置７６には商用電源等の外部の電力源が接続される。電源装置７６は整流、平滑等を行って直流電圧を出力する。

例えば、制御信号生成部９は制御部７からの指示に応じ、現像ローラー１１に印加する交流電圧のデューティ比等を制御する制御クロック信号Ｓ１（制御信号に相当）を出力する。制御信号生成部９はプリンター１００のモードや現像の実行、不実行に応じ、制御部７の指示に基づき、制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を変化させる。制御信号生成部９はデューティ比にあわせて信号値等を調整した制御クロック信号Ｓ１をコンデンサー８１に入力する（制御クロック信号Ｓ１の周波数は数ｋＨｚ程度である。例えば、３〜５ｋＨｚ程度。詳細は後述）。そして、制御信号生成部９が出力した制御クロック信号Ｓ１と同様のデューティ比の交流電圧が現像ローラー１１に印加される。

コンデンサー８１は制御信号生成部９と接続される。又、コンデンサー８１はトランス８２の一次側（一次コイル８２１）に接続される。コンデンサー８１は制御クロック信号Ｓ１から直流成分を除去した信号（電圧）をトランス８２の一次コイル８２１に入力する。言い換えると、コンデンサー８１はトランス８２に直流成分を有さない交流波形を入力する。

トランス８２は一次側に入力された電圧を昇圧した電圧を出力する。そして、二次側（二次コイル８２２）は少なくとも２系統の出力を有し、系統のうち１つは現像ローラー１１、もう一つが磁気ローラー１２に接続される。尚、昇圧比は各出力で異なっていてもよい。又、現像ローラー１１側の出力には、現像ローラー１１に印加する交流電圧をバイアスする現像ローラーバイアス部８３が設けられる。同様に、又、磁気ローラー１２側の出力にも、磁気ローラー１２に印加する交流電圧をバイアスする磁気ローラーバイアス部８４が設けられる。現像ローラーバイアス部８３により直流電圧でバイアスされた交流電圧が現像ローラー１１に印加される。又、磁気ローラーバイアス部８４により、直流電圧でバイアスされた交流電圧が磁気ローラー１２に印加される。

例えば、現像ローラーバイアス部８３や磁気ローラーバイアス部８４は電源装置７６の出力電圧を受けて昇圧を行うコンバーターである。そして、現像ローラーバイアス部８３と磁気ローラーバイアス部８４は出力を変化させることができる回路である。言い換えると、現像ローラーバイアス部８３と磁気ローラーバイアス部８４は、バイアスする電圧の大きさを変えられる。

（現像装置１での電圧印加のモード）
次に、図５を用いて、第１の実施形態の現像装置１での電圧印加のモードを説明する。図５は電圧印加のモードの遷移の一例を示す説明図である。

モードとして、第１の実施形態の現像装置１は、トナーにより静電潜像の現像を行う現像実行モードと、静電潜像の現像を行わない現像不実行モードを有する。又、現像不実行モードは第１モード、第２モードを含む。現像装置１の高圧電源部８は、各モードにより、現像ローラー１１や磁気ローラー１２に印加する直流電圧の大きさや、制御クロック信号Ｓ１のデューティ比（コンデンサー８１に入力する電圧のデューティ比）を変化させる。尚、印刷を行わないのであれば現像ローラー１１や磁気ローラー１２に電圧を印加する必要は無いので、現像装置１の状態（モード）としては、上記の３つのモード（現像実行モード、第１モード、第２モード）の他に、現像ローラー１１や磁気ローラー１２に電圧を印加しない印加無しの状態もある。

現像実行モードはトナーを飛翔させ、感光体ドラム４２上に形成された静電潜像の現像を行うときのモードである。第１モード（現像未実行モードの一種）は現像実行モードに移行する前のモードであり、現像ローラー１１にトナーを供給し現像ローラー１１表面（スリーブ１１ｃ）のトナーの薄層を整えるモードである。第２モード（現像未実行モードの一種）は現像ローラー１１の表面からトナーを剥離、回収するモードであり、現像ローラー１１の表面のトナーを入れ替え、現像ローラー１１へのトナーの固着を防ぐモードである。

まず、現像実行モードでは、予め定められたピーク間電圧の交流電圧が現像ローラー１１に印加される。又、現像実行モードでは、現像ローラー１１にトナーを補給するため、現像ローラーバイアス部８３と磁気ローラーバイアス部８４は現像ローラーバイアス部８３の出力値が磁気ローラーバイアス部８４の出力値よりも小さくなるように、直流電圧を出力する。言い換えると、「磁気ローラーバイアス部８４の出力電圧＞現像ローラーバイアス部８３の出力電圧」として、正帯電しているトナーを磁気ローラー１２から現像ローラー１１方向に移動しやすくする。

次に、第１モードは印刷前に現像ローラー１１の周面にトナーの薄層を形成するモードである。そのため、磁気ローラー１２から現像ローラー１１に帯電したトナーが移動するようにバイアスを印加する必要がある。そのため、現像実行モードと同様に、現像ローラーバイアス部８３と磁気ローラーバイアス部８４は現像ローラーバイアス部８３の出力信号値が磁気ローラーバイアス部８４の出力信号値よりも小さくなるように、直流電圧を出力する。又、第１モードでは、予め定められたピーク間電圧の交流電圧を現像ローラー１１に印加してもよい。

又、第２モードは現像ローラー１１の周面からトナーを剥離し、磁気ローラー１２側にトナーを回収してしまうモードである。そのため、現像ローラー１１から磁気ローラー１２に向けてトナーが移動しやすくなるようにバイアスを印加する必要がある。そのため、第２モードでは、現像ローラーバイアス部８３と磁気ローラーバイアス部８４は現像ローラーバイアス部８３の出力値が磁気ローラーバイアス部８４の出力値よりも大きくなるように、直流電圧を出力する。これにより、正帯電しているトナーは現像ローラー１１から磁気ローラー１２方向に向けて移動する。又、第２モードでも、予め定められたピーク間電圧の交流電圧を現像ローラー１１に印加してもよい。

尚、第１モードや第２モードになってから現像ローラー１１が、例えば、１周以上する時間が経過した後に他のモードに移行する。言い換えると、例えば、少なくとも現像ローラー１１の１周に要する時間、第１モードや第２モードは継続する。

例えば、制御部７はプリンター１００の状態に応じて現像ローラーバイアス部８３や磁気ローラーバイアス部８４にモードを指示する信号を入力する（図４参照）。現像ローラーバイアス部８３と磁気ローラーバイアス部８４は指示されたモードに応じて出力値の大きさを切り替える。

そして、図５では３種類のモード間の遷移例を示している。まず、図５のうち最上段には、１枚のみ印刷するときの状態遷移を示している。１枚のみ印刷するとき、制御部７は高圧電源部８を制御して、現像開始前の印加無しの状態から、現像装置１を第１モードとし、トナーの薄層を現像ローラー１１の表面（スリーブ１１ｃ）に形成させる。その後、制御部７は高圧電源部８を制御して、現像装置１を現像実行モードとし、磁気ローラー１２から現像ローラー１１へのトナー補給を継続させる。そして、現像完了（印刷完了）に伴い、制御部７は高圧電源部８を制御して、現像装置１を第２モードとし、現像ローラー１１からトナーを回収させる。その後、現像装置１は印加無しの状態となる。

次に、図５のうち中段には、２５枚未満の範囲で、複数ページに連続して印刷を行うときの状態遷移を示している。現像開始までは１枚のみ印刷するときと同様である。そして、１ページ目に対応するトナー像の現像開始後、制御部７は高圧電源部８を制御し、紙間では現像装置１を第１モードとする。そのため、第１モードと現像実行モードが繰り返される。そして、ジョブでの現像（印刷）が完了すると、制御部７は高圧電源部８を制御して、現像装置１を第２モードとする。その後、現像装置１は印加無しの状態となる。

更に、図５のうち最下段には、２５枚以上複数ページに連続して印刷を行うときの状態遷移を示している。現像開始までは１枚のみ印刷するときと同様である。そして、１ページ目に対応するトナー像の現像開始後、原則、制御部７は高圧電源部８を制御して、紙間では現像装置１を第１モードとする。そのため、第１モードと現像実行モードが繰り返される。そして、２５枚印刷を実行すると、制御部７は高圧電源部８を制御して、現像装置１を第２モードとし、現像ローラー１１の表面（スリーブ１１ｃの周面）のトナーをリフレッシュする。尚、本説明では、２５枚を基準として、２５枚印刷するごとに第２モードが行われる（リフレッシュを行う）例を説明するが、２５枚に限られず、２６枚以上でもよいし２４枚以下の任意のタイミングでリフレッシュがなされてもよい。第２モードの後、再び、制御部７は高圧電源部８を制御して、現像装置１を第１モードとした後、現像が再開される。現像（印刷）完了したとき、制御部７は高圧電源部８を制御し、現像装置１を第２モードとし、その後、現像装置１は印加無しの状態となる。

（各モードでのデューティ比）
次に、図６を用いて、第１の実施形態の現像装置１での電圧印加のモードとデューティ比の変化を説明する。図６は現像ローラー１１に印加する電圧のデューティ比の差による影響を説明するための説明図である。

第１の実施形態のプリンター１００では、制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を変えてコンデンサー８１に入力する電圧のデューティ比を変化させる。これにより、現像ローラー１１に印加する交流電圧のデューティ比を変えることができる。具体的には、制御信号生成部９は現像装置１のモードによって制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を変化させる。そして、制御信号生成部９は、現像実行モードでは第１モード、第２モードよりも制御クロック信号Ｓ１（現像ローラー１１への印加電圧）のデューティ比を大きくする。

まず、図６を用いてデューティ比によってトナーの飛翔が異なる点を説明する。図６は現像ローラー１１に印加する電圧波形の一例を示している。図６の上側のタイミングチャートに示す現像ローラー１１に印加する電圧のデューティ比（４０％程度）は、下側のタイミングチャートに示す現像ローラー１１に印加する電圧のデューティ比（３０％程度）よりも大きい。

まず、図６の各タイミングチャートでの実線は、現像ローラー１１に印加される電圧変動を示す波形である。従って、各タイミングチャートでの縦軸は電圧の振幅を示す。この波形でのピーク間電圧は、例えば、１ｋＶ〜２ｋＶの範囲で設定される。そして、図６のＶ０（破線で示すライン）は、０Ｖ（グランド）である。

コンデンサー８１は直流成分を除去する。そのため、現像ローラー１１に印加される電圧変動を示す波形のピーク間電圧のうち、Ｖ０は１周期でのＨｉｇｈである時間と振幅の積とＬｏｗである時間と振幅の積が等しくなる位置を示す（面積中心値Ｖ０、１周期での積分平均値、直流成分）。例えば、矩形波でデューティ比が４０％であり、ピーク間電圧が１ｋＶであれば、Ｖ０のラインからプラス側のピークまでの電位差は６００ＶとなりＶ０のラインからマイナス側のピークまでの電位差は４００Ｖとなる。

又、図６の各タイミングチャートでのＶＬのライン（二点鎖線で示すライン）は、露光後の感光体ドラム４２の電位（例えば、１００〜２００Ｖ程度）を示す。又、図６の各タイミングチャートでのＶｄのライン（一点鎖線で示すライン）は、帯電時の感光体ドラム４２の電位を示す（例えば、４００〜６００Ｖ程度）。さらに、図６の各タイミングチャートでのＶｍａｘのライン（間隔が広い破線のうち上方のライン）は、現像ローラーバイアス部８３によりバイアスしたときの現像ローラー１１に印加される電圧のプラス側のピーク値を示す。図６の各タイミングチャートでのＶｍｉｎのライン（間隔が広い破線のうち下方のライン）は、現像ローラーバイアス部８３によりバイアスしたときの現像ローラー１１に印加される電圧のマイナス側のピーク値を示す。

現像のとき、現像ローラー１１から感光体ドラム４２で露光された部分に正帯電されたトナーが飛翔するので、露光後の感光体ドラム４２の電位（ＶＬ）とＶｍａｘの電位差が大きいほどトナーに働く静電力は大きくなり、トナーが動く速度が速くなる。

ここで、図６示すように、面積中心（１周期での積分平均値）の考え方から、現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比が大きいときの露光後の感光体ドラム４２の電位（ＶＬ）とＶｍａｘの電位差（図６に白抜矢印Ａ１で示す）よりも、現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比が小さいときの露光後の感光体ドラム４２の電位（ＶＬ）とＶｍａｘの電位差（図６に実線矢印Ａ２で示す）の方が大きくなる。従って、デューティ比が小さいほど急峻にトナーを飛翔させて素早く露光されたドットにトナーを載せることができる。このため、デューティ比が小さいほど、１ドットの再現性は高くなると言われる。

しかし、現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比が小さいほど、経験上、現像されたトナー像にムラが現れやすくなることが知られている。例えば、同濃度のベタ画像を印刷したとき、現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比が小さいほど、印刷結果に濃淡のムラが表れやすい（「現像駆動ムラ」と呼ばれることもある）。現像駆動ムラの発生メカニズムは完全に解明されているわけではないが、現像ローラー１１や感光体ドラム４２には製造上の誤差や取付誤差があり、感光体ドラム４２と現像ローラー１１間のギャップは軸線方向のどの場所でも同じではなく、更に、感光体ドラム４２と現像ローラー１１のスリーブ１１ｃの回転に伴い、ギャップが常時変動する。そして、１ドットの再現性が高くなるほど、ギャップのフレ（変動）がムラとなって現れると考えられている。

一方、現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比を大きくすれば、経験上、リーク（放電）が発生しやすくなることも知られている。感光体ドラム４２と現像ローラー１１のギャップは微少（１ｍｍ以下）であり、感光体ドラム４２と現像ローラー１１の電位差が大きくなるほど、リークは生じやすくなる。

ここで、第１の実施形態の現像装置１では、感光体ドラム４２の感光層の特性などを要因として、現像ローラー１１に印加される電圧が小さくなったときにリークが発生しやすい。言い換えると、現像ローラー１１に印加されるマイナス側のピーク電圧がより小さいほど（よりマイナスであるほど）、リークが発生しやすくなる。尚、トナーの帯電特性や感光体ドラム４２の特性などにより、現像ローラー１１に印加される電圧が大きいほどリークが発生しやすくなることもあり得る。

そして、図６に示すように、面積中心の考え方から、現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比が大きいときの帯電後の感光体ドラム４２の電位（Ｖｄ）と現像ローラー１１に印加される電圧がマイナス側のピーク時の電位（Ｖｍｉｎ）との差（図６に白抜矢印Ａ３で示す）は、デューティ比が小さいときの帯電後の感光体ドラム４２の電位（Ｖｄ）と現像ローラー１１に印加される電圧がマイナス側のピーク時の電位（Ｖｍｉｎ）との差（図６に実線矢印Ａ４で示す）よりも大きい。言い換えると、現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比が大きいほど、第１の実施形態の現像装置１ではリークが生じやすい。

リークが生ずれば、感光体ドラム４２の電位が低下してトナーが付着してしまうことがある。現像実行時以外に感光体ドラム４２にトナーが付着すると、中間転写ベルト５２や２次転写ローラー５７をトナーで汚してしまうことがある。これにより用紙にトナーが付着して用紙が汚れることがある。又、リーク時の電流が大きければ、感光体ドラム４２に微少な穴が開くことがあり、以後に形成されるトナー像の画質を低下させてしまうこともある。

そこで、第１の実施形態のプリンター１００では、高圧電源部８（制御信号生成部９）は現像実行モードのとき、トナー像のムラを抑え画質を向上させるため、第１モードや第２モードの時よりも現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比を大きくする（制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を大きくする）。一方、高圧電源部８（制御信号生成部９）はリークの発生を防ぐため第１モード、第２モードでは現像実行モードよりも現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比を小さくする（制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を小さくする）。このように、現像実行モード、第１モード、第２モードでのデューティ比が予め定められる。

例えば、制御部７は印刷過程や、プリンター１００の状態や、印刷枚数等に応じ、制御信号生成部９に現像装置１のモードを指示する（現像実行モードか、第１モードか、第２モードかを指示する）。例えば、制御部７は露光装置４１での露光開始に伴い、制御信号生成部９に現像実行モードへの移行を指示する。又、制御部７は露光装置４１での露光終了に伴い、制御信号生成部９に第１モードや第２モードへの移行を指示する。制御信号生成部９は制御部７のモード指示に応じ、デューティ比を変化させる。あるいは、制御部７はデューティ比の値を示す信号を制御信号生成部９に与え、制御信号生成部９は信号に応じてデューティ比を変化させても良い。

（制御信号生成部９が生成するデューティ比ごとの制御クロック信号Ｓ１）
次に、図７〜図９を用いて、第１の実施形態の制御信号生成部９によるデューティ比に応じた制御クロック信号Ｓ１の生成の一例を説明する。図７は従来のデューティ比の変化を説明するためのタイミングチャートである。図８は第１の実施形態の制御信号生成部９が生成する制御クロック信号Ｓ１の波形の一例を示すタイミングチャートである。図９は制御信号生成部９の構成の一例を示すブロック図である。

第１の実施形態に示すプリンター１００では、モードに応じてデューティ比を変化させる。例えば、第１の実施形態のプリンター１００では、制御信号生成部９は現像実行モードのとき、制御クロック信号Ｓ１のデューティ比や現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比を４０％程度（例えば、４０±５％程度）とし、紙間や現像実行前や現像完了後の第１モードや第２モードのとき制御クロック信号Ｓ１や現像ローラー１１に印加される電圧のデューティ比を３０％程度（例えば、３０±５％程度）とし、現像実行モードと現像不実行モードでデューティ比に差を持たせる。尚、各モードでのデューティ比は上記の例に限られない。又、第１の実施形態の説明では、第１モードと第２モードのデューティ比は同じであるが、差を設けても良い。

次に、図７を用いて、一般的な、従来のクロック信号のデューティ比の変化について説明する。

図７では、左側にデューティ比が３０％程度のクロック信号の波形の一例を示し、右側にはデューティ比が４０％程度のクロック信号の波形の一例を示している。又、図７のタイミングチャートに示すクロック信号のＬｏｗ状態は０Ｖ（グランドレベル）である。又、図７のタイミングチャートでは、クロック信号のＨｉｇｈ状態を３Ｖとして例示している。

クロック信号の１周期において、Ｈｉｇｈ状態のときの信号値と面積中心値Ｖ０の差分の絶対値とＨｉｇｈ状態である時間の積が、Ｌｏｗ状態のときの信号値と面積中心値Ｖ０の差分の絶対値とＬｏｗ状態の時間の積が等しくなるように、面積中心値Ｖ０が定まる。面積中心値Ｖ０以上であればＨｉｇｈ状態となり、面積中心値Ｖ０以下であればＬｏｗ状態となる。例えば、デューティ比が３０％程度であれば、振幅が０Ｖ〜３Ｖのとき、面積中心値Ｖ０は０．９Ｖ程度であり、デューティ比が４０％程度であれば面積中心値Ｖ０は１．２Ｖ程度である（尚、デューティ比５０％ならば面積中心値Ｖ０は１．５Ｖ）。そして、図７で各デューティ比のクロック信号での面積中心値Ｖ０（積分平均値）のレベルを破線で示している。

例えば、コンデンサー８１にクロック信号を通過させると、コンデンサー８１によりクロック信号から直流成分が除去され、クロック信号の１周期での面積中心値Ｖ０（積分中心値）がゼロボルト（グランドレベル）となる。言い換えると、面積中心値Ｖ０とクロック信号の１周期の時間の積がクロック信号の直流成分となる。

ここで、クロック信号の振幅が同じであれば、クロック信号のデューティ比が大きいほどクロック信号に含まれる直流成分は大きくなる。そのため、図７に示すように、クロック信号のデューティ比が大きいほど面積中心値Ｖ０は大きくなる。従って、デューティ比を変化させると、クロック信号が入力されるコンデンサー８１が蓄えるエネルギー（電荷）は変化し、コンデンサー８１で充放電がなされる。

一方、コンデンサー８１やトランス８２に印加する電圧（制御クロック信号Ｓ１）のデューティ比を変えることは、トランス８２（の１次側）に均衡がとれていない電圧（エネルギーに片寄りがある電圧）を新たに印加することになる。そうすると、トランス８２で偏磁や磁気飽和が生ずる。偏磁が生じ磁束が偏ると、トランス８２が直流でバイアスされたような状態になる。更に偏磁が強まり、トランス８２で磁気飽和が生ずると、トランス８２のインダクタンスが極めて小さくなる。そのため、磁気飽和が生ずると、現像装置１の回路に大きな電流が流れ、現像装置１内の回路の破損が生ずるおそれが大きくなる。そのため、トランス８２で磁気飽和が生じないようにすべきである。

そして、本発明の発明者はデューティ比の変化に伴い、コンデンサー８１の電位の変化を抑えれば、トランス８２での磁気飽和が抑えられ、現像装置１内の回路で大きな電流が流れにくくなることを確認した。言い換えると、デューティ比の変化に伴うコンデンサー８１の充放電を抑えれば、制御信号生成部９やコンデンサー８１やトランス８２に大きな電流が流れにくくなることが実験からわかっている。コンデンサー８１の電位の変化を抑えれば現像装置１内の回路に大きな電流が流れにくくなるメカニズムは完全に明確ではないが、コンデンサー８１の充放電に起因する電流の変化が無くなり、更に、偏磁や磁気飽和の発生が抑えられるためと考えられる。

そこで、制御信号生成部９はデューティ比の変化前と変化後で制御クロック信号Ｓ１の直流成分（面積中心値Ｖ０）が等しくなるように、各デューティ比の制御クロック信号Ｓ１の直流バイアス値を調整する。

図８を用いてこの点を説明する。図８では、左側にデューティ比が３０％程度の制御クロック信号Ｓ１の波形の一例を示し、右側にはデューティ比が４０％程度の制御クロック信号Ｓ１の波形の一例を示している。又、図８のタイミングチャートに示す各デューティ比での制御クロック信号Ｓ１の振幅Ｖ１は等しい（例えば、３Ｖ程度）。尚、各モードで現像ローラー１１に印加する交流電圧のピーク間電圧を変化させるのであれば、デューティ比の変化前と変化後で制御クロック信号Ｓ１の振幅を変えてもよい。デューティ比の変化前と変化後で制御クロック信号Ｓ１の振幅を変えても、制御信号生成部９はデューティ比の変化前と変化後で直流成分（面積中心値Ｖ０）が等しい制御クロック信号Ｓ１を生成する。又、図８では、０Ｖ（グランドレベル）を一点鎖線で図示している。

図８に示すように、各デューティ比の制御クロック信号Ｓ１では、面積中心値Ｖ０（積分平均値）のレベルは等しくされる。言い換えると、制御信号生成部９はデューティ比に応じて、面積中心値Ｖ０（積分平均値）が等しくなるように、制御クロック信号Ｓ１の直流バイアス値を調整する。尚、図８では、デューティ比が３０％程度のときの直流バイアス値をＶａで示し、デューティ比が４０％程度のときの直流バイアス値をＶｂで示す。

上述のように、デューティ比が大きくなると、面積中心値Ｖ０（積分平均値）は大きくなるので、デューティ比が大きいほど、制御信号生成部９は制御クロック信号Ｓ１の直流バイアス値を小さくする。

次に、図９を用いて、制御信号生成部９の構成の一例を説明する。例えば、制御信号生成部９は内部に制御回路９１やＤＡ変換部９２やセレクタ９３、９４やアンプ９５、９６を含む。例えば、制御回路９１はＣＰＵやメモリーを含む基板やチップである。

又、ＤＡ変換部９２はディジタル−アナログコンバーターであり、制御回路９１の指示に応じた直流電圧を出力する。制御回路９１は制御部７から現像装置１のモード（現像実行のモード、第１モード、第２モード）の遷移に伴うデューティ比の変化の指示を受ける。制御回路９１はディジタル信号（例えば、シリアル信号）で出力すべき電圧値（信号値）をＤＡ変換部９２に指示する。制御回路９１は、モードの遷移に応じて、デューティ比の変化前と変化後の制御クロック信号Ｓ１のＨｉｇｈ状態のときの信号値とＬｏｗ状態のときの信号値を含め、複数種の信号値の電圧を予めＤＡ変換部９２に生成させる（図６ではＤＡ変換部９２が予め６種のアナログ電圧を生成し出力する例を例示）。

ＤＡ変換部９２が生成した複数種のアナログ電圧はセレクタ９３、９４のいずれかに入力される。図９の例ではセレクタ９３、９４を２つ設ける例を示すが、セレクタ９３、９４の設置数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。そして、セレクタ９３、９４の出力端にはそれぞれアンプ９５、９６が接続される。アンプ９５、９６はセレクタ９３、９４の出力（例えば、電流）を増幅し、制御信号生成部９外に出力する。具体的に、アンプ９５、９６の出力はコンデンサー８１に入力される。予めＤＡ変換部９２が複数の信号値を生成しているので、制御回路９１はセレクタ９３、９４で出力を選択するだけで高速に所望の信号値の制御クロック信号Ｓ１をコンデンサー８１に入力することができる。

そして、制御回路９１はデューティ比の変化前と変化後で振幅Ｖ１が等しく、コンデンサー８１に印加される制御クロック信号Ｓ１の１周期での面積中心値Ｖ０（積分）が同じとなるように、デューティ比の変化前のＨｉｇｈ状態用の信号値とＬｏｗ状態用の信号値と、デューティ比の変化後のＨｉｇｈ状態用の信号値とＬｏｗ状態用の信号値をＤＡ変換部９２に生成させる。そして、制御回路９１はデューティ比の変化前、セレクタ９３、９４を制御し、デューティ比にあわせたタイミングで、デューティ比の変化前のＨｉｇｈ状態の信号値とＬｏｗ状態の信号値を、交互にセレクタ９３、９４から出力させる。そして、制御部７からのデューティ比の変化の指示に基づき、制御回路９１はセレクタ９３、９４を制御し、変化後のデューティ比にあわせたタイミングで、変化後のデューティ比のＨｉｇｈ状態の信号値とＬｏｗ状態の信号値を交互にセレクタ９３、９４から出力させる。

尚、制御クロック信号Ｓ１の１周期での面積中心値Ｖ０（積分平均値）は予め定められた固定の値としてもよい。この場合、ＤＡ変換部９２は固定された面積中心値Ｖ０に応じ、制御クロック信号Ｓ１の振幅に基づき、デューティ比に応じた予め定められた信号値を生成する。例えば、制御クロック信号Ｓ１の振幅が１Ｖであり、面積中心値Ｖ０を１Ｖで固定とすれば、例えば、デューティ比が４０％であれば、ＤＡ変換部９２は［面積中心値Ｖ０＋０．６＝１．６Ｖ］と［面積中心値Ｖ０−０．４Ｖ＝０．６Ｖ］の信号値を生成する。このとき、制御信号生成部９は０．６Ｖ分、制御クロック信号Ｓ１をバイアスしている（直流成分を重畳している）。又、例えば、デューティ比が３０％であれば、ＤＡ変換部９２は［面積中心値Ｖ０＋０．７＝１．７Ｖ］と［面積中心値Ｖ０−０．３Ｖ＝０．７Ｖ］の信号値を生成する。このとき、制御信号生成部９は０．７Ｖ分、制御クロック信号Ｓ１をバイアスしている（直流成分を重畳している）。

（デューティ比の変化の処理の流れ）
次に、図１０を用いて、第１の実施形態の現像装置１でのデューティ比の変化の流れの一例を説明する。図１０は第１の実施形態に係る制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を変化の処理の流れの一例を示すフローチャートである。尚、本実施形態の現像装置１では、現像実行モードから第１モード又は第２モードに移行するときや、第１モード又は第２モードから現像実行モードに移行するときがデューティ比を変化させるときに該当する。

そのため、図１０のスタートは制御部７から制御信号生成部９や現像ローラーバイアス部８３や磁気ローラーバイアス部８４に現像実行モードから第１モードや第２モードへの遷移の指示が入力された時点や、第１モード又は第２モードから現像実行モードへの遷移の指示が入力された時点である。

現像実行モードから第１モードや第２モードへの遷移や第１モード又は第２モードから現像実行モードへの遷移の指示を制御部７から受けると、現像ローラーバイアス部８３は現像ローラー１１に印加する直流電圧を変化させ、磁気ローラーバイアス部８４は磁気ローラー１２に印加する直流電圧を変化させる（ステップ♯１）。尚、現像ローラー１１や磁気ローラー１２に印加するバイアスを変えないならば、ステップ♯１は必要ない。

続いて、制御信号生成部９は変化後のデューティ比の制御クロック信号Ｓ１の直流バイアス値を調整し、デューティ比変化前と変化後で制御クロック信号Ｓ１の面積中心値Ｖ０が変わらないように、制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を変化する（ステップ♯２）。このとき、制御信号生成部９はデューティ比変化前と変化後で制御クロック信号Ｓ１の面積中心値Ｖ０が変わらないようにデューティ比ごとに予め定められた信号値の制御クロック信号Ｓ１を出力するようにしてもよい。

尚、制御信号生成部９内のＤＡ変換部９２はデューティ比変化後の制御クロック信号Ｓ１の信号値（デューティ比変化後のＨｉｇｈ状態の信号値とＬｏｗ状態の信号値）を予め出力しておく。そして、制御信号生成部９内の制御部７がセレクタ９３、９４により適切な信号値を選択し、コンデンサー８１に入力する。

制御信号（制御クロック信号Ｓ１）のデューティ比を変化させるとき、コンデンサー８１に入力する制御信号の１周期における面積中心値Ｖ０（積分平均値、直流成分）をデューティ比の変化前と変化後で保てば、電流の増加や磁気飽和が抑えられ、現像装置１に含まれるトランス８２等の回路での極端な電流増加を抑えられることが経験的に得られている。そのメカニズムは断定できないが、以下のような理由であると考えられる。まず、制御信号のデューティ比を変化させると、制御信号の直流成分の大きさが変化し、制御信号の１周期における積分平均値（面積中心値Ｖ０）が変化する。そのため、制御信号のデューティ比が変化すると、コンデンサー８１では直流成分の大きさの変化に応じて電荷の充電や放電がなされる。そうすると、コンデンサー８１の充電や放電に起因してトランス８２の１次側で流れる電流の量が増加し、トランス８２で偏磁や磁気飽和が生じやすくなる。このような背景から、コンデンサー８１に印加される直流成分の増減を無くせば、磁気飽和が生じ難くなるものと考えられる。

そこで、本実施形態に係る現像装置１は、感光体ドラム４２に対向され、トナーを担持する現像ローラー１１と、現像ローラー１１に対向して配され、磁気ブラシにより現像ローラー１１へのトナーの供給及び現像ローラー１１からのトナーの剥離を行う磁気ローラー１２と、コンデンサー８１と一次側にコンデンサー８１が接続され、二次側から現像ローラー１１に印加する交流電圧を出力するトランス８２と、コンデンサー８１に入力するための制御信号（制御クロック信号Ｓ１）を生成し、制御信号のデューティ比を変化させるとき、制御信号のデューティ比の変化前と変化後で制御信号の直流成分が等しくなるように、デューティ比の変化にあわせて制御信号の直流バイアス値を調整する制御信号生成部９と、を含む。

これにより、コンデンサー８１に印加される電圧の直流成分を制御信号（制御クロック信号Ｓ１）のデューティ比の変化前と変化後で保ち、磁気飽和を生じ難くすることができる。従って、制御信号のデューティ比を変化させても、現像装置１に含まれる回路で大きな電流が流れることを防ぐことができ、現像装置１内の回路の破損を防ぐことができる。更に、トナー像のムラの発生の防止するうえで適切なデューティ比としたり、現像ローラー１１と感光体ドラム４２の間でリークが生じないデューティ比としたりするため、任意にデューティ比を問題なく変化させることができる。従って、リークがなく、トナー像のムラの発生が抑えられた高画質の現像装置１を提供することができる。

又、印刷中、大き目のデューティ比である方がトナー像のムラを適切に解消できる場合がある。一方で、印刷していない状態では、トナーの剥離による現像ローラー１１の表面の露出などにより、小さめのデューティ比である方が、リークが生じにくくなる場合がある。そこで、制御信号生成部９は感光体ドラム４２に形成された静電潜像の現像を行う現像実行モードでのデューティ比と、感光体ドラム４２に形成された静電潜像の現像を行わない現像未実行モードでのデューティ比を異ならせ、現像実行モードでのデューティ比は、現像未実行モードでのデューティ比よりも大きい。これにより、トナー像のムラを適切に解消しつつ、リークを発生し難くすることができる。そして、速やかに現像実行モードでのデューティ比と現像未実行モードでのデューティ比の間でデューティ比を変化させることができる。従って、第１デューティ比と第２デューティ比間でデューティ比を変化させるために、従来のように、意図的に紙間を広げる、印刷を止めるなどの対策をとる必要が無く、現像処理の速度を落とさず、高速に現像処理を行うことが可能な現像装置１を提供することができる。

又、制御信号生成部９は、制御信号（制御クロック信号Ｓ１）としてクロック信号（制御クロック信号Ｓ１）を生成し、クロック信号（制御クロック信号Ｓ１）のデューティ比の変化前と変化後での直流成分が等しくなるように、クロック信号（制御クロック信号Ｓ１）の直流バイアス値を調整する。これにより、信号値が急峻に変化するクロック信号（制御クロック信号Ｓ１）（方形波）でデューティ比を変化させても、磁気飽和の発生を確実に防ぐことができる。

又、画像形成装置（例えば、プリンター１００）は、実施形態に係る現像装置１を含む。これにより、画像形成装置は、制御信号（制御クロック信号Ｓ１）のデューティ比を変化させても、磁気飽和が生じず回路の破損が無い現像装置１を含み、現像装置１で故障や問題か生じない画像形成装置を提供することができる。しかも、現像装置１において、トナー像のムラの発生の防止するうえで適切なデューティ比としたり、現像ローラー１１と感光体ドラム４２の間でリークが生じないデューティ比としたりするため、任意にデューティ比を問題なく変化させることができ、リークがなく、トナー像のムラの発生が抑えられた高画質の画像形成装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、図１１、図１２を用いて第２の実施形態を説明する。図１１は第２の実施形態に係るデューティ比の段階的な変化の概要を示す説明図である。図１２は第２の実施形態に係る制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を変化させるときの処理の流れの一例を示すフローチャートである。

上述のように、デューティ比を変化させるとトランス８２で偏磁が生じ、大きな電流が現像装置１内（例えば、トランス８２やコンデンサー８１）で流れやすくなる。特に、瞬間的なデューティ比の変化量が大きいほど、トランス８２での大きな偏磁が生じやすくなる。

一方、トランス８２で偏磁が生じても、コンデンサー８１とトランス８２の共振により、コンデンサー８１とトランス８２間の電位は振動しながら時間の経過とともに偏磁が収まってゆく。従って、トランス８２の偏磁は時間の経過とともに収まる傾向を示す。

そこで、第２の実施形態の現像装置１では、制御信号生成部９は段階的にクロック信号（コンデンサー８１に印加される電圧）のデューティ比を変化させて、１回あたりのデューティ比の変化量を抑えつつ、目標のデューティ比に変化させる。これにより、現像装置１の回路にできるだけ大きな電流を流さないようにしつつ、デューティ比を変化することができる。

尚、段階的にクロック信号（コンデンサー８１に印加される電圧）のデューティ比を変化させる点が第１の実施形態とは異なるが、その他の点は第１の実施形態と同様でよい。例えば、制御クロック信号Ｓ１の面積中心値Ｖ０（積分平均値）をデューティ比の変化前と変化後で変えないように制御クロック信号Ｓ１の直流バイアス値を調整する点は第１の実施形態と同じである。そのため、第１の実施形態と第２の実施形態の共通する部分については、第１の実施形態での説明を援用するものとし、特に説明する場合を除き、説明、図示を省略する。

そこで、図１１を用いて第２の実施形態でのデューティ比の変化の一例を説明する。図１１の例は、連続して用紙に印刷を行い、現像実行モード→紙間による第１モード→現像実行モードとモードを遷移させるときのデューティ比の変化の一例を示している。尚、図１１の例では、現像実行モードの制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を４０％程度として示し、第１モードの制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を３０％程度として示している。

図１１に示すように、現像実行モードから第１モードへの遷移に伴ってクロック信号のデューティ比を変化させるとき、制御信号生成部９はトランス８２で磁気飽和が生じない刻み幅（図１１で刻み幅の一例をΔＤとして図示）でデューティ比を変化させる。又、第１モードの制御クロック信号Ｓ１のデューティ比から現像実行モードの制御クロック信号Ｓ１のデューティ比に戻すときも、制御信号生成部９はトランス８２で磁気飽和が生じない刻み幅（図１１で刻み幅の一例をΔＤとして図示）でデューティ比を変化させる。例えば、図１１の例では、デューティ比の刻み幅は２％である。この刻み幅は予め実験を行う等により、トランス８２に磁気飽和が生じないような値に任意に定めることができる。

図１１に示すように、変化させるべき制御クロック信号Ｓ１のデューティ比の幅が１０％であり、刻み幅が２％であれば、制御信号生成部９は５段階に分けて（５回変化させて）目標のデューティ比まで変化させる。この段階数は６段階以上でもよいし、２段階〜４段階でもよいが、段階数が多いほどトランス８２に磁気飽和が生じ難くなるので、例えば、５段階以上にすることが好ましい。

例えば、制御信号生成部９は数ミリ秒〜１０ミリ秒程度の間隔でデューティ比を段階的に変化させてゆく。例えば、紙間は２００ミリ秒から３００ミリ秒程度に設定される。そのため、紙間の間に、目標のデューティ比まで段階的にデューティ比を変えるための時間的な余裕は十分にある。

（段階的にデューティ比を変化させるときの処理の流れ）
次に、図１２を用いて、第２の実施形態での制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を段階的に変化させるときの処理の流れの一例を説明する。図１２は第２の実施形態でのクロック信号等のデューティ比を段階的に変化させるときの処理の流れの一例を示すフローチャートである。尚、本実施形態でも現像実行モードから第１モード又は第２モードに移行するときや、第１モード又は第２モードから現像実行モードに移行するときがデューティ比を変化させるときに該当する。

そのため、図１２のスタートは制御部７から制御信号生成部９や現像ローラーバイアス部８３や磁気ローラーバイアス部８４に現像実行モードから第１モードや第２モードへの遷移の指示が入力された時点や、第１モード又は第２モードから現像実行モードへの遷移の指示が入力された時点である。

現像実行モードから第１モードや第２モードへの遷移や第１モード又は第２モードから現像実行モードへの遷移の指示がされたとき、現像ローラーバイアス部８３は現像ローラー１１に印加する直流電圧を変化させ、磁気ローラーバイアス部８４は磁気ローラー１２に印加する直流電圧を変化させる（ステップ♯２１）。尚、現像ローラー１１や磁気ローラー１２に印加するバイアスを変えないならば、ステップ♯２１は必要ない。

続いて、制御信号生成部９は変化後のデューティ比の制御クロック信号Ｓ１の直流バイアス値を調整し、デューティ比変化前と変化後で制御クロック信号Ｓ１の面積中心値Ｖ０が変わらないように、制御クロック信号Ｓ１のデューティ比を予め定められた刻み幅だけ変化させる（ステップ♯２２）。尚、現像実行モードから第１モードや第２モードに遷移するとき、クロック信号のデューティ比は小さくされる。又、第１モード又は第２モードから現像実行モードに遷移するとき、クロック信号のデューティ比は大きくされる。デューティ比の刻み幅は変動させてもよい。そして、制御信号生成部９は目標とするデューティ比に到達しているか否かを確認する（ステップ♯２３）。例えば、現像実行モードの制御クロック信号Ｓ１のデューティ比（４０％程度）や第１モードの制御クロック信号Ｓ１のデューティ比（３０％程度）が目標とするデューティ比である。

もし、デューティ比が目標とするデューティ比に到達していれば（ステップ♯２３のＹｅｓ）、本フローは終了する（エンド）。そして、制御信号生成部９や制御回路９１はモードの遷移や印加無の指示を制御部７から受けるまでデューティ比を維持する。

一方、デューティ比が目標とするデューティ比に到達していなければ（ステップ♯２３のＮｏ）、制御信号生成部９は先にデューティ比を変化させてから予め定められた時間が経過したか否かの確認を続ける（ステップ♯２４、ステップ♯２４のＮｏ→ステップ♯２４）。例えば、制御信号生成部９の制御回路９１は内部にタイマーを有し計時機能を含む。そして、制御回路９１は先にデューティ比を変化させてから次に刻み幅だけデューティ比を変化させるべき時点に到ったか否かを確認する（ステップ♯２４）。例えば、予め定められた時間は先にデューティ比を変化させてから次に刻み幅だけデューティ比を変化させても磁気飽和が生じないと認められる時間以上に設定される。もし、先にデューティ比を変化させてから予め定められた時間が経過すれば（ステップ♯２４のＹｅｓ）、フローはステップ♯２２に戻る。

このようにして、本実施形態の制御信号生成部９は、第１デューティ比から第２デューティ比にまでデューティ比を変化させるとき、トランス８２で磁気飽和が生じない刻み幅で、予め定められた時間を確保しつつ第１デューティ比から第２デューティ比まで段階的に、デューティ比を複数回変化させる。これにより、確実にトランス８２で磁気飽和が生じないようにデューティ比を変化させることができる。又、デューティ比を変化させてから、少なくとも予め定められた時間経過してから次の段階的なデューティ比が変えられるので、デューティ比の変化により発生した偏磁が収まるまでの時間が確保される。従って、デューティ比の変化によって現像装置１に大きな電流が流れ、現像装置１内の回路を破損することが無くなる。

上記の第１、第２の実施形態では、正帯電の感光体ドラム４２やトナーを例に挙げて説明したが、本発明は負帯電の感光体ドラム４２やトナーを用いた場合にも適用することができる。このとき、負帯電用に現像を実行している状態（現像実行モード）では、ムラが少なくなるようにデューティ比を定め、現像を実行していない状態（現像不実行モード）ではリークが生じないようにデューティ比を定めればよい。

以上、本発明の第１の実施形態について説明したが本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変化を加えて実施することができる。

本発明は、感光体ドラム４２と現像ローラー１１とを有し、現像ローラー１１に印加する電圧のデューティ比を変化させる画像形成装置に利用可能である。

１００ プリンター（画像形成装置） １ 現像装置
１１ 現像ローラー １２ 磁気ローラー
４ 画像形成部 ４２ 感光体ドラム
８ 高圧電源部 ８１ コンデンサー
８２ トランス ９ 制御信号生成部
Ｓ１ 制御クロック信号（制御信号）

Claims (5)

1. 感光体ドラムに対向され、トナーを担持する現像ローラーと、
   前記現像ローラーに対向して配され、磁気ブラシにより前記現像ローラーへのトナーの供給及び前記現像ローラーからのトナーの剥離を行う磁気ローラーと、
   コンデンサーと
   一次側に前記コンデンサーが接続され、二次側から前記現像ローラーに印加する交流電圧を出力するトランスと、
   前記コンデンサーに入力するための制御信号を生成し、前記制御信号のデューティ比を変化させるとき、前記制御信号のデューティ比の変化前と変化後で前記制御信号の直流成分が等しくなるように、デューティ比の変化にあわせて前記制御信号の直流バイアス値を調整する制御信号生成部と、を含むことを特徴とする現像装置。
2. 前記制御信号生成部は前記感光体ドラムに形成された静電潜像の現像を行う現像実行モードでのデューティ比と、前記感光体ドラムに形成された静電潜像の現像を行わない現像未実行モードでのデューティ比を異ならせ、
   前記現像実行モードでのデューティ比は、前記現像未実行モードでのデューティ比よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記制御信号生成部は、前記制御信号としてクロック信号を生成し、前記クロック信号のデューティ比の変化前と変化後での直流成分が等しくなるように、前記クロック信号の直流バイアス値を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記制御信号生成部は、第１デューティ比から第２デューティ比にまでデューティ比を変化させるとき、前記トランスで磁気飽和が生じない刻み幅で、予め定められた時間を確保しつつ第１デューティ比から第２デューティ比まで段階的に、デューティ比を複数回変化させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置を含むことを特徴とする画像形成装置。

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