JP5512092B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

下記特許文献１には、現像バイアス電圧におけるパルス状交流バイアスのオーバーシュートやアンダーシュートを防止する現像装置及び当該現像装置を備えた画像形成装置が開示されているが、この現像装置及び画像形成装置は、現像トランスの二次側にツェナーダイオードやバリスタを挿入することにより、ツェナーダイオードやバリスタの遮断電圧に基づいてオーバーシュートやアンダーシュートを防止するものである。
特開２００３−０６６６９７号公報

ところで、特許文献１の技術は、現像トランスの二次側、つまり数千ボルトの現像バイアス電圧が出力される高圧側にツェナーダイオードやバリスタを挿入するものなので、ツェナーダイオードやバリスタの遮断電圧を精度良く設定することが困難であり、実用性に欠ける。
また、ローパスフィルタを通過させて現像バイアス電圧のパルス状交流バイアスの高周波成分を除去することによりオーバーシュートやアンダーシュートを防止することが考えられるが、このような方法ではパルス状交流バイアスの立上り及び立下りの急峻性が低下するので、現像性能を低下させてしまうという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、実用的であると共に立上り及び立下りの急峻性を阻害することなくパルス状交流バイアスのオーバーシュートやアンダーシュートを防止することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、現像装置に係る第１の解決手段として、所定の直流バイアスとパルス状交流バイアスとを加算してなる現像バイアス電圧を用いて帯電したトナーを感光ドラム上に付着させることにより当該感光ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、現像バイアスの生成開始時において、パルス状交流バイアスがオーバーシュートを発生しないように設定された立上り波形の交流起動信号によって交流バイアス発生回路を起動させる、という手段を採用する。

現像装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、交流起動信号は、パルス状交流バイアスがオーバーシュートを発生しないように設定された第1のレベルにステップ状に立上り、これ以降ステップ状にレベル増加して規定レベルに達する立上り波形を備える、という手段を採用する。

現像装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、交流起動信号は、対数関数的に連続的に増加して規定レベルに達する立上り波形を備える、という手段を採用する。

現像装置に係る第４の解決手段として、所定の直流バイアスとパルス状交流バイアスとを加算してなる現像バイアス電圧を用いて帯電したトナーを感光ドラム上に付着させることにより当該感光ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、現像バイアスの生成停止時において、パルス状交流バイアスがアンダーシュートを発生しないように設定された立下り波形の交流起動信号によって交流バイアス発生回路を停止させる、という手段を採用する。

現像装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、交流起動信号は、パルス状交流バイアスがアンダーシュートを発生しないように設定された第1のレベルにステップ状に立下り、これ以降ステップ状にレベル減少して規定レベルに達する立下り波形を備える、という手段を採用する。

現像装置に係る第６の解決手段として、上記第４の解決手段において、交流起動信号は、対数関数的に連続的に減少して規定レベルに達する立下り波形を備える、という手段を採用する。

画像形成装置に係る解決手段として、上記第１〜第６の何れかの現像装置を備える、という手段を採用する。

本発明によれば、現像バイアスの生成開始時において、パルス状交流バイアスがオーバーシュートを発生しないように設定された立上り波形の交流起動信号によって交流バイアス発生回路を起動させるので、実用的であると共に立上り及び立下りの急峻性を阻害することなくパルス状交流バイアスのオーバーシュートを防止することができる。
また、本発明によれば、現像バイアスの生成停止時において、パルス状交流バイアスがアンダーシュートを発生しないように設定された立下り波形の交流起動信号によって交流バイアス発生回路を停止させるので、実用的であると共に立上り及び立下りの急峻性を阻害することなくパルス状交流バイアスのアンダーシュートを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る現像装置Ａの機能構成を示すブロック図である。
本現像装置Ａは、図示するように操作部１、制御部２、交流バイアス発生回路３、直流バイアス発生回路４、加算器５及び現像器６を備えている。このような本現像装置Ａは、電子写真方式に基づいて画像を形成する画像構成装置において、所定の現像バイアス電圧を用いて帯電したトナーを感光ドラム上に付着させることにより感光ドラム上の静電潜像を現像するものである。

操作部１は、上記画像構成装置においてユーザの操作指示を受け付ける機能構成要素であり、具体的には複数のハードウエアキーやタッチパネル等である。このような操作部１は、ユーザから受け付けた操作指示を制御部２に出力する。制御部２は、画像構成装置全体を統括的に制御する機能構成要素であり、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる記憶部並びに操作部１、交流バイアス発生回路３及び直流バイアス発生回路４等と信号の授受を行うための各種インタフェース回路等から構成されている。

上記ＲＯＭには画像構成装置全体を統括的に制御するための制御プログラムが記憶されており、この制御部２は、ＭＰＵが上記制御プログラムを実行することにより画像構成装置全体を統括的に制御する。例えば、制御部２は、操作部１から入力される画像形成指示に基づいて交流バイアス発生回路３にＡＣ起動信号を出力すると共に直流バイアス発生回路４にＤＣ起動信号を出力する。

交流バイアス発生回路３は、所定の繰り返し周波数かつ所定振幅のパルス状の交流バイアスを生成する機能構成要素である。この交流バイアス発生回路３は、上記ＡＣ起動信号をトリガー信号として交流バイアスを生成して加算器５に出力する。直流バイアス発生回路４は、所定電圧の直流バイアスを生成する機能構成要素である。この直流バイアス発生回路４は、上記ＤＣ起動信号をトリガー信号として直流バイアスを生成して加算器５に出力する。加算器５は、上記交流バイアスと直流バイアスとを加算して現像バイアス電圧を生成する機能構成要素である。この加算器５は、現像バイアス電圧を現像器６に出力する。

現像器６は、トナーカートリッジ内に充填された粉末状のトナーを帯電させ、上記現像バイアス電圧を用いることにより上記帯電したトナーを感光ドラム上に付着させる機能構成要素である。すなわち、この現像器６は、現像バイアス電圧によって感光ドラムとの間に形成される電界によって帯電状態のトナーに斥力を作用させ、当該斥力によって感光ドラムの周面に飛翔させることによって当該感光ドラム状に予め形成された原稿画像の静電潜像を現像する。

次に、このように構成された現像装置Ａの動作について、図２をも参照して詳しく説明する。

本現像装置Ａでは、ユーザが操作部１を操作することにより画像形成指示を画像構成装置に入力すると、当該画像形成指示は操作部１から制御部２に入力される。そして、制御部２は、上記画像形成指示が操作部１から入力されると、ＡＣ起動信号を交流バイアス発生回路３に出力すると共にＤＣ起動信号を直流バイアス発生回路４に出力する。この結果、交流バイアス発生回路３から加算器５に交流バイアスが出力され、また直流バイアス発生回路４から加算器５に直流バイアスが出力され、交流バイアスと直流バイアスとが加算された現像バイアス電圧が加算器５から現像器６に出力されて感光ドラムの現像が行われる。

図２（ａ）は、上記ＡＣ起動信号の波形を模式的に示す波形図である。制御部２は、時刻ｔ1に上記画像形成指示が入力されると、図示するようにＡＣ起動信号を「ゼロ」ボルトから第１の電圧Ｖ1までパルス状に立ち上げ、これ以降ステップ状に電圧を順次増加して規定電圧ＶRに達する立上り波形とする。上記第１の電圧Ｖ1は、図２（ｂ）に示すように交流バイアス発生回路３から出力される交流バイアスがオーバーシュートを発生しないように設定された電圧値であり、予め実験等によって求められて制御部２内に制御データの１つとして記憶されている。

このような本現像装置Ａによれば、現像バイアスの生成開始時において、交流バイアスにオーバーシュートが発生しないと共に、交流バイアスの立上り及び立下りの急峻性を損なうことがない。また、本現像装置Ａによるオーバーシュートの防止方法は、ＡＣ起動信号の立上り波形を図２（ａ）のように整形するものなので、極めて実用性が高い。

なお、この図２（ａ）では、第１の電圧Ｖ1まで立ち上った後、３段階に亘るステップ状の電圧上昇を経て規定電圧ＶRに到達する場合を示しているが、第１の電圧Ｖ1まで立ち上った後の電圧上昇の段数は３段階に限定されない。交流バイアスがオーバーシュートを発生しないのであれば、１段階あるいは２段階の電圧上昇を経て規定電圧ＶRに到達するようにしても良い。また、第１の電圧Ｖ1まで立ち上った後にステップ状に電圧上昇するのではなく、ランプ波形状に一定の傾斜で直線的かつ連続的に電圧上昇するようにしても良い。

続いて、画像形成が終了すると、制御部２は、ＡＣ起動信号の交流バイアス発生回路３への出力を停止すると共にＤＣ起動信号の直流バイアス発生回路４への出力を停止することにより、交流バイアス発生回路３からの交流バイアスの出力及び直流バイアス発生回路４からの直流バイアスの出力を停止させ、以って現像バイアス電圧の現像器６への供給を停止させる。

このようない現像バイアスの生成停止時において、制御部２は、時刻ｔ2にＡＣ起動信号を規定電圧ＶRから第２の電圧Ｖ2までパルス状に立ち下げ、これ以降ステップ状に電圧を順次減少させて「ゼロ」ボルトに達する立上り波形とする。上記第１の電圧Ｖ2、図２（ｂ）に示すように交流バイアス発生回路３から出力される交流バイアスがアンダーシュートを発生しないように設定された電圧値であり、予め制御部２内に制御データの１つとして記憶されている。

このような本現像装置Ａによれば、現像バイアスの生成停止時において、交流バイアスにアンダーシュートが発生しないと共に、交流バイアスの立上り及び立下りの急峻性を損なうことがない。また、本現像装置Ａによるアンダーシュートの防止方法は、ＡＣ起動信号の立下り波形を図２（ａ）のように整形するものなので、極めて実用性が高い。

なお、図２（ａ）に示すＡＣ起動信号に代えて、図２（ｃ）に示す波形のＡＣ起動信号を採用することが考えられる。すなわち、図２（ｃ）のＡＣ起動信号は、立上り及び立下りが対数関数的に連続的に増加及び減少して規定電圧ＶR及び「ゼロ」ボルトに達する立上り波形及び立下り波形を備えるものである。対数関数は、図示するように急峻に立上った後に緩やかに規定電圧ＶRに到達する、あるいは急峻に立下った後に緩やかに「ゼロ」ボルトに達する曲線を示すので、対数関数の係数をオーバーシュート及びアンダーシュートが発生しないように設定することにより、交流バイアスの立上り及び立下りの急峻性を損なうことなく、オーバーシュート及びアンダーシュートを防止することができる。

本発明の一実施形態に係わる現像装置Ａの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係わる現像装置Ａの動作を示す波形図である。

符号の説明

１…操作部、２…制御部、３…交流バイアス発生回路、４…直流バイアス発生回路、５…加算器、６…現像器

Claims (3)

1. 所定の直流バイアスとパルス状交流バイアスとを加算してなる現像バイアス電圧を用いて帯電したトナーを感光ドラム上に付着させることにより当該感光ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、
   現像バイアスの生成開始時において、パルス状交流バイアス自身がオーバーシュートを発生しないように調整された立上り波形の交流起動信号によって交流バイアス発生回路を起動させ、
   交流起動信号は、ゼロボルトからパルス状交流バイアス自身がオーバーシュートを発生しないように調整された第１の電圧Ｖ1までステップ状に立上り、これ以降第１の電圧Ｖ1よりも順次小さな電圧でステップ状に順次増加して規定電圧ＶRに達する立上り波形を備えることを特徴とする現像装置。
2. 所定の直流バイアスとパルス状交流バイアスとを加算してなる現像バイアス電圧を用いて帯電したトナーを感光ドラム上に付着させることにより当該感光ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、
   現像バイアスの生成停止時において、パルス状交流バイアス自身がアンダーシュートを発生しないように調整された立下り波形の交流起動信号によって交流バイアス発生回路を停止させ、
   交流起動信号は、規定電圧ＶRからパルス状交流バイアス自身がアンダーシュートを発生しないように調整された第２の電圧Ｖ2までステップ状に立下り、これ以降第２の電圧Ｖ2よりも順次小さな電圧でステップ状に順次減少してゼロボルトに達する立下り波形を備えることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 請求項１または２に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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