JP5386087B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、現像装置および画像形成装置に関するものであり、特に、ソフトウェア処理によって現像バイアス電圧の制御が可能な現像装置およびこのような現像装置を備える画像形成装置に関するものである。

画像形成装置に備えられる現像装置は、読取った画像データを基に、感光体や、感光体に現像剤を供給する現像スリーブ、マグネットローラ等の現像剤供給回転体等を用いて画像を形成し、用紙に転写して出力する。感光体への適切な現像剤の供給等の観点から、現像スリーブやマグネットローラには、所定の現像バイアス電圧が印加される。

従来においては、図５に示すように、回路等のハードウェアを用いて、メイン基板１０１から現像スリーブ等にバイアス電圧を印加する高圧ユニット１０２に対して、矩形波信号１０３を送信して、現像バイアスの制御を行なっていた。具体的には、矩形波信号１０３の出力レベルの変化点１０４を、バイアス電圧の切り替えのタイミングとし、制御部に処理を割り込ませて制御することとしていた。

ここで、長期に亘って現像ローラ上のトナー層厚を安定させて濃度変化のない、安定した画像を維持できるようにしたハイブリッド現像方式、すなわち、現像器内に現像スリーブとマグネットローラとを含む１．５成分系の画像形成装置が、特開２００５−５５８４４号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００５−５５８４４号公報

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の制御よりも、ソフトウェアによる現像バイアスの制御の方が好ましい。この場合、制御部への割り込みにより、現像バイアス電圧を切り替えるようにして制御する。

ここで、現像器が複数の現像スリーブを有する場合や、現像器が現像スリーブとマグネットローラとを有する特許文献１のようなハイブリッド形式の場合において、制御部への割り込みタイミングが重なる場合がある。

図６は、ハイブリッド形式の画像形成装置に含まれる現像装置のうち、２つの現像器Ｘ、Ｙに含まれる現像スリーブおよびマグネットローラのバイアス電圧の制御に対応する４つの矩形波信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを示す図である。矩形波信号１１１ａは現像器Ｘの現像スリーブ、矩形波信号１１１ｂは現像器Ｘのマグネットローラ、矩形波信号１１１ｃは現像器Ｙの現像スリーブ、矩形波信号１１１ｄは現像器Ｙのマグネットローラに対応する。矩形波信号１１１ａ〜１１１ｄの出力レベルが切り替わるとき、例えば、矩形波信号１１１ａ〜１１１ｄのうち、出力レベルの立ち上り時の変化点を、現像バイアス電圧の切り替えタイミングとして、バイアス電圧のオン、オフ等の制御を行っている。なお、図６中の点線で、出力レベルの切り替え処理に要するＣＰＵの占有時間を示している。また、紙面左右方向は時間軸を表し、図６においては、左から右に向かって時間が進むものとする。

図６を参照して、各現像器Ｘ、Ｙの現像スリーブ、マグネットローラのバイアス電圧の制御においては、まず、図６中のｘのタイミングで起動信号をオンすると、現像器Ｘの現像スリーブに対する矩形波信号１１１ａを発信し、これに連動するように設定された時間ｔ_１の経過後、現像器Ｘのマグネットローラのバイアス電圧を制御する矩形波信号１１１ｂを発信する。

その後、図６中のｙのタイミングで起動信号をオンすると、現像器Ｙの現像スリーブに対する矩形波信号１１１ｃを発信し、これに連動するように設定された時間ｔ_２の経過後、現像器Ｙのマグネットローラの矩形波信号１１１ｄを発信する。

ここで、ｙのタイミングによっては、矩形波信号１１１ａの出力レベルの変化点１１２ａと矩形波信号１１１ｄの出力レベルの変化点１１２ｄとが、図６中の一点鎖線で示す時間に重なってしまう。この切り替え処理は制御部への割り込み処理であるため、いずれか一方、例えば、矩形波信号１１１ｄによるバイアス電圧の切り替えの割り込み処理ができず、矩形波信号１１１ｄによる割り込み処理は、矩形波信号１１１ａによる割り込み処理が終わるまで待たなければならない。そうすると、矩形波信号１１１ｄによる割り込み処理に対応するバイアス電圧の切り替えタイミングが、所定のタイミングよりもずれてしまい、切り替えタイミングが遅延してしまうことになる。

この発明の目的は、ソフトウェア制御において、複数の現像剤供給回転体のバイアス電圧の切り替えを所定のタイミングで確実に行うことができる現像装置を提供することである。

この発明の他の目的は、画像品質をより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装置は、現像剤を供給する複数の現像剤供給回転体と、各現像剤供給回転体に印加するバイアス電圧を切り替える制御部とを含み、バイアス電圧の切り替えは、制御部への割り込みにより行なわれる。ここで、現像装置は、複数の現像剤供給回転体に対するバイアス電圧の切り替えのための割り込みタイミングが、複数の現像剤供給回転体で重なるか否かを判断する判断手段と、判断手段の判断結果に応じて、複数の割り込みタイミングがそれぞれ重ならないよう制御する制御手段とを備え、複数の現像剤供給回転体に対する制御部への割り込みは、矩形波信号により行なわれ、複数の現像剤供給回転体に対応する各矩形波信号の周期は、同じであり、矩形波信号のデューティー比は、可変である。

好ましくは、現像剤供給回転体は、感光体へ現像剤を供給する現像スリーブと、現像スリーブに現像剤を供給するマグネットローラとを含む。

さらに好ましくは、各現像剤供給回転体における制御部への次の割り込みまでの時間を計測するタイマを含み、判断手段は、タイマのカウント値を用い、複数の現像剤供給回転体の割り込みタイミングが重なるか否かを判断する。

さらに好ましくは、複数の現像剤供給回転体は、フルカラーの画像を形成可能するために用いられる。

この発明の他の局面においては、画像形成装置は、上記したいずれかの現像装置を含む。

この発明によると、現像剤供給回転体に対するバイアス電圧の切り替えを制御部への割り込みにより行なう現像装置において、複数の現像剤供給回転体に対する現像バイアスの切り替えのための割り込みタイミングが複数の現像剤供給回転体で重なるか否かを判断して、複数の現像剤供給回転体で割り込みタイミングが重なれば、重ならないように制御する。そうすると、制御部への割り込みタイミングが遅延することを防止することができ、現像剤供給回転体に対するバイアス電圧の切り替えタイミングの遅延を防止することができる。したがって、ソフトウェア制御において、複数の現像剤供給回転体のバイアス電圧の切り替えを所定のタイミングで確実に行うことができる。

また、このような画像形成装置によると、ソフトウェア制御において、複数の現像剤供給回転体のバイアス電圧の切り替えを所定のタイミングで確実に行うことができる現像装置を備えるため、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、高圧ユニット（図示せず）から所定の現像バイアス電圧が印加される。印加されるバイアス電圧は、制御部１１によって切り替え可能である。具体的には、制御信号として送信される矩形波信号の出力レベルの変化点を、バイアス電圧の切り替えタイミングとし、このタイミングによってバイアス電圧を切り替える。制御部１１は、各現像器２６ａ〜２６ｄの現像スリーブ３１ａ〜３１ｄおよびマグネットローラ３２ａ〜３２ｄ、合計８つのバイアス電圧を制御する。このような構成であれば、矩形波信号のデューティー比を、可変とすることができる。この場合、現像スリーブ３１ａ〜３１ｄおよびマグネットローラ３２ａ〜３２ｄに対応する矩形波信号の周期は、同じである。すなわち、割り込みは、同じタイミングで行なわれる。

制御部１１は、その内部にタイマアレイユニット（図示せず）を有する。タイマアレイユニットは複数のチャンネルを有する。制御部１１は、タイマアレイユニットの８つのチャンネルを使用して、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）出力を介し、各現像スリーブ３１ａ等に送信する矩形波信号の出力レベルの切り替えを行なう。具体的には、各現像スリーブ３１ａ等に対応するタイマを立上げ、次の出力レベルの切り替えタイミングをレジスタにセットし、タイマを起動する。タイマのカウント値を取得し、カウンタ値が切り替えタイミングをセットした値であれば、割り込みを行なう。すなわち、バイアス電圧の制御は、タイマにより行なわれ、タイマは、次の割り込みまでの時間を計測する。

ここで、現像スリーブ３１ａ等に対応する矩形波信号の出力とマグネットローラ３２ａ等に対応する矩形波信号の出力とは連動しているように設定されている。この場合、現像スリーブ３１ａ等に対応する矩形波信号の出力後、所定時間経過した後にマグネットローラ３２ａ等に対応する矩形波信号の出力がなされるよう設定されている。

次に、現像装置１６に含まれる現像スリーブ３１ｂの現像バイアスの制御を行なう場合について説明する。なお、ここでは既に、現像スリーブ３１ａとマグネットローラ３２ａに対して所定の周波数Ｓの矩形波信号を基にバイアス電圧が印加され、制御されているものとする。

図３は、この場合における制御部の動作を示すフローチャートである。図４は、２つの現像器２６ａ、２６ｂの現像スリーブ３１ａ、３１ｂおよびマグネットローラ３２ａ、３２ｂに対応する４つの制御信号としての矩形波信号３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂを示す図であり、図６に対応する。なお、図４中の点線で、処理に対するＣＰＵの占有時間を示している。図４においては、現像スリーブ３１ａの制御信号を矩形波信号３５ａ、マグネットローラ３２ａの制御信号を矩形波信号３５ｂ、現像スリーブ３１ｂの制御信号を矩形波信号３６ａ、マグネットローラ３２ｂの制御信号を矩形波信号３６ｂで示している。現像スリーブ３１ａに対する矩形波信号３５ａは、タイミングａで起動されており、マグネットローラ３２ａに対応する矩形波信号３６ａは、タイミングａから所定時間ｔ_１だけ経過した後に起動されている。なお、各現像スリーブ３１ａ等の矩形波信号のデューティー比は、同じであるものとする。

図１〜図４を参照して、まず、現像スリーブ３１ｂに対するタイマの起動処理を要求する（図３において、ステップＳ１１、以下、ステップを省略する）。現像スリーブ３１ｂのバイアス電圧の制御、すなわち、現像スリーブ３１ｂのタイマの起動処理の要求を受付けると、既に起動している他の現像スリーブ３１ａ、およびマグネットローラ３２ａのタイマのカウント値を取得する（Ｓ１２）。ここでは、既に現像スリーブ３１ａおよびマグネットローラ３２ａが起動しているため、現像スリーブ３１ａのカウンタ値、およびマグネットローラ３２ａのカウンタ値を取得する。

次に、現像スリーブ３１ｂに対する割り込みタイミングが現像スリーブ３１ａ、マグネットローラ３２ａに対する割り込みタイミングと同じであるか否かを判断する（Ｓ１３）。この場合、取得した現像スリーブ３１ａのカウンタ値、およびマグネットローラ３２ａのカウンタ値を用い、これらを基準として判断する。

具体的には、図４中のタイミングｂでマグネットローラ３２ｂの矩形波信号３５ｂを起動させる際に、図４中の一点鎖線で示す矩形波信号３５ｂの出力レベルの変化点４１ｂが、矩形波信号３５ａの出力レベルの変化点４１ａおよび矩形波信号３６ａの出力レベルの変化点４２ａと重なるか否かを判断する。この場合、矩形波信号３６ｂについても、所定時間ｔ_２だけ遅れた後に起動させる設定であるため、矩形波信号３６ｂの出力レベルの変化点４２ｂが、上記した変化点４１ａ、４２ａと重なるか否かも併せて判断する。さらに、点線で示すＣＰＵの占有時間も考慮して、点線で示す領域が重ならないように判断する。ここで、制御部１１は、判断手段として作動する。

出力レベルの変化点、すなわち、割り込みタイミングが重なると判断すれば（Ｓ１３において、ＹＥＳ）、現像スリーブ３１ｂに対する割り込みタイミングと現像スリーブ３１ａ、マグネットローラ３２ａに対するそれぞれの割り込みタイミングとを異ならせる。具体的には、取得したそれぞれのカウンタ値からずらせるようにして、現像スリーブ３１ｂの矩形波信号３６ａに対するタイマについて、タイマ起動遅延時間Ｔをセットし（Ｓ１４）、時間Ｔだけ遅延させる。そして、タイマカウンタ値をセットし（Ｓ１５）、タイマを起動させる（Ｓ１６）。遅延時間Ｔの経過後、変化点４１ｂにおいて、現像スリーブ３１ｂに対する現像バイアスの割り込みを発生させる。その後、変化点４２ｂにおいて、マグネットローラ３２ｂに対する現像バイアスの割り込みを発生させる。

一方、Ｓ１３において、割り込みタイミングが重ならないと判断すれば（Ｓ１３において、ＮＯ）、そのまま、すなわち、タイマ起動遅延時間をセットせずに、現像スリーブ３１ｂおよびマグネットローラ３２ｂに対応するタイマを起動させる。

その後、その他の現像スリーブ３１ｃ、３１ｄ、マグネットローラ３２ｃ、３２ｄに対しても、同様の方法にてタイマのカウンタ値をセットして、タイマを起動させる。

このように、複数の現像スリーブ３１ａ〜３１ｄおよびマグネットローラ３２ａ〜３２ｄに対する現像バイアスの切り替えのための割り込みタイミングが複数の現像スリーブ３１ａ〜３１ｄおよびマグネットローラ３２ａ〜３２ｄで重なるか否かを判断し、複数の現像スリーブ３１ａ〜３１ｄおよびマグネットローラ３２ａ〜３２ｄで割り込みタイミングが重なれば、重ならないように制御する。そうすると、割り込みタイミングが遅延することを防止することができ、現像スリーブ３１ａ〜３１ｄおよびマグネットローラ３２ａ〜３２ｄに対するバイアス電圧の切り替えタイミングの遅延を防止することができる。したがって、ソフトウェア制御において、複数の現像スリーブ３１ａ〜３１ｄおよびマグネットローラ３２ａ〜３２ｄのバイアス電圧の切り替えを所定のタイミングで確実に行うことができる。

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。

また、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、現像装置の動作を制御することにしたが、これに限らず、現像装置は、その内部に制御部を備え、この制御部によって、現像バイアス電圧等の制御を行なうよう構成してもよい。

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。

この発明の一実施形態に係る現像装置を備えるデジタル複合機の全体構成を示すブロック図である。 現像装置の一部を示す概略図である。 現像バイアスを制御する場合の動作を示すフローチャートである。 現像スリーブおよびマグネットローラのバイアス電圧の制御に対応する４つの矩形波信号を示す図である。 矩形波信号を送信する場合の概念図である。 従来における現像スリーブおよびマグネットローラのバイアス電圧の制御に対応する４つの矩形波信号を示す図である。

符号の説明

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、３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ 矩形波信号、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ 変化点。

Claims (5)

1. 現像剤を供給する複数の現像剤供給回転体と、前記各現像剤供給回転体に印加するバイアス電圧を切り替える制御部とを含み、前記バイアス電圧の切り替えは、前記制御部への割り込みにより行なわれる現像装置であって、
   複数の前記現像剤供給回転体に対する前記バイアス電圧の切り替えのための割り込みタイミングが、複数の前記現像剤供給回転体で重なるか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段の判断結果に応じて、複数の前記割り込みタイミングがそれぞれ重ならないよう制御する制御手段とを備え、
   複数の前記現像剤供給回転体に対する前記制御部への割り込みは、矩形波信号により行なわれ、
   複数の前記現像剤供給回転体に対応する前記各矩形波信号の周期は、同じであり、
   前記矩形波信号のデューティー比は、可変である、現像装置。
2. 前記現像剤供給回転体は、感光体へ現像剤を供給する現像スリーブと、前記現像スリーブに現像剤を供給するマグネットローラとを含む、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記各現像剤供給回転体における前記制御部への次の割り込みまでの時間を計測するタイマを含み、
   前記判断手段は、前記タイマのカウント値を用い、複数の前記現像剤供給回転体の割り込みタイミングが重なるか否かを判断する、請求項１または２に記載の現像装置。
4. 複数の前記現像剤供給回転体は、フルカラーの画像を形成可能するために用いられる、請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置を備える、画像形成装置。
   

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