JPH1184833A

JPH1184833A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1184833A
Application number: JP26296097A
Authority: JP
Inventors: Takuya Mukohara; 卓也向原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】１成分現像剤のトナーが非磁性トナーである
か、磁性トナーであるかなどのトナーの種類に応じて、
現像バイアス波形を変形制御することにより、１つの現
像バイアス回路でトナーの種類に対した適切な現像バイ
アスを供給して、各色とも濃度薄のない複数色画像を得
ることを可能とした画像形成装置にある。【解決手段】画像形成装置のコントローラ１からの制
御信号２５、２６により、現像バイアス回路の交流バイ
アス生成回路２と直流バイアス生成回路３とに対し、出
力の閾値を別々に設定して制御できるようにした。その
閾値設定により、カラー用トナーに対し交流バイアスの
Ｖmax が固定の現像バイアスを生成し、ブラックトナー
に対しＶmin が固定の現像バイアスを生成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
方式のレーザプリンタや複写機、ファクシミリ等の画像
形成装置に関し、特に像担持体上に形成した静電潜像の
現像手段による現像を改良した画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を利用した画像形成
装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を現像
装置により現像して、トナー像として可視化することを
行なっている。以下、一般的な現像装置を備えた画像形
成装置の一例を、特に静電潜像形成部を中心に説明す
る。

【０００３】図９に示すように、画像形成装置は、像担
持体として有機半導体からなる感光層を塗布した感光ド
ラム３６を備え、この感光ドラム３６が図中矢印方向に
所定の速度で回転し、その周囲に配置された一次帯電器
３４により、潜像形成の前準備として負の電位に一様帯
電される。負電位としてはたとえば−６５０Ｖ程度が設
定される。

【０００４】図１１は、一次帯電部を詳細に示す説明図
である。図の一次帯電器はローラ方式であり、回転する
一次帯電ローラ３４を介して電源３５からの直流バイア
スを感光ドラム３６に印加し、感光ドラム３６の表面に
負電荷を与える。一次帯電ローラ３４には、感光ドラム
３６の表面に帯電された表面電位を均一に保つために、
直流バイアスの他に交流バイアスも一緒に重畳して印加
される。図１２は、静電潜像の形成過程を模式的に示し
た図であり、図中のステップ１が一次帯電区間を示す。

【０００５】図９に戻って一次帯電以下の工程を説明す
ると、一様帯電された感光ドラム３６は、半導体レーザ
やＬＥＤ等の発光素子を含む光ビーム射出部３１から照
射される光ビーム３２により、画像情報に基づいた露光
が行なわれる。射出部３１からの光ビーム３２は、ミラ
ー３３により反射されて感光ドラム３６に入射され、感
光ドラム３６の光ビーム３２により露光された部分の電
位が−１００Ｖ程度に変化し、感光ドラム３６上に静電
潜像が形成される。この露光は、図１２のステップ２の
区間で行なわれる。感光ドラム３６の露光されなかった
表面の部分（暗部）は、一次帯電で供給された負電荷が
ほぼそのまま残り、露光された表面の部分（明部）は負
電荷がほとんど除去される。このような感光ドラム表面
の負電荷の分布による画像は、人間の目では認識できな
いところから一般に静電潜像と呼ばれる。

【０００６】感光ドラム３６の表面に形成された静電潜
像は、感光ドラム３６の周囲に配置された現像装置４０
により現像される。図９では現像装置４０を１つだけ示
しているが、この現像装置４０は回転切替え方式とされ
ている。すなわち、図１０に示すように、現像装置４０
は４個（４色分）備えられ、この４個の現像装置４０が
回転体４０Ａに周方向に間隔を開けて搭載され、回転体
４０Ａの回転により感光ドラム１と対面した現像位置に
順次移動され、現像に供する現像装置が切り替えられ
る。

【０００７】現像装置４０は、図９に示すように、１成
分現像剤として非磁性トナーを収容した現像容器４０ａ
内に、現像スリーブ３７、塗布ローラ３８および弾性ブ
レード３９を設けてなっている。現像剤担持体としての
現像スリーブ３７は、感光ドラム３６と対向した現像容
器４０の開口部内に矢印方向に回転自在に配置され、塗
布ローラ３８は、現像スリーブ３７の下部斜めの位置に
当接するように配置されている。塗布ローラ３８は矢印
方向に回転して、現像容器４０内の非磁性トナーを現像
スリーブ３７の表面に擦り付けて担持させ、現像スリー
ブ３７はトナーを担持して感光ドラム３６と対向した現
像部に搬送する。

【０００８】そのトナーは、搬送途上で弾性ブレード３
９により規制される。弾性ブレード３９はウレタンゴム
等からなり、現像容器４０の開口部の上方位置に取付け
られ、現像スリーブ３７の表面に垂下して弾性的に当接
している。現像スリーブ３７上のトナーは弾性ブレード
３９による規制により、現像スリーブ３７上に一定厚さ
の薄層のトナー層に塗布されるとともに、所定の極性の
摩擦帯電電荷を付与される。現像スリーブ３７上に塗布
されたトナーの帯電電荷は、−６．０μＣ／ｇ〜−３
０．０μＣ／ｇ程度になる。

【０００９】感光ドラム３６と現像スリーブ３７とは、
現像部において５０〜５００μｍの間隔、通常は３００
μｍ程度離した空間（ＳＤギャップ）を設けて配置さ
れ、ＳＤギャップに対して現像バイアス電源４１によ
り、周波数が８０〜３５００Ｈｚ、振幅（ピーク・ツウ
・ピーク電圧Ｖｐｐ）が４００〜３０００Ｖ、波形の積
分平均値が−５０〜−５５０Ｖ程度の直流電圧と交流電
圧とを重畳した現像バイアスが印加され、現像電界が生
じている。

【００１０】現像バイアスの波形の一例を図１３に示
す。図において、Ｔ1 の領域は、トナーを現像スリーブ
３７から感光ドラム３６に向かう方向に付勢する電界を
形成する第１のピーク値Ｖmax が印加される区間で、Ｔ
1 はその時間、Ｔ2 の領域は、トナーを反対に感光ドラ
ム３６から現像スリーブ３７に向かう方向に付勢する電
界を形成する第２のピーク値Ｖmin が印加される区間
で、Ｔ2 はその時間である。現像バイアスは、Ｔ1 、Ｔ
2 の領域から構成されたバイアス波形（以下、デューテ
ィバイアスと呼ぶ）となっている。

【００１１】デューティバイアス波形以外にも、サイン
波、三角波、ノコギリ波、矩形波などのバイアス波形を
使用することができるが、高画質な画像を生成するため
にはデューティバイアス波形が優れている。

【００１２】現像部において現像スリーブ３７上の電荷
を帯びたトナーは、上記のような現像バイアスによる現
像電界から受ける力によって、現像スリーブ３７の表面
から感光ドラム３６の表面に転移し、感光ドラム３６上
の静電潜像が現像されてトナー像として可視化される。

【００１３】図１４に、上記の現像工程の詳細説明図を
示す。今までの説明から、感光ドラム３６上の露光され
た明部（図に＋で表示）は、現像スリーブ３７上の負に
帯電したトナーより相対的に高電位なので、この明部が
現像スリーブ３７上のトナー層に近接すると、ＳＤギャ
ップの電位差により現像スリーブ３７からトナーが感光
ドラム３６の表面にジャンプして付着し、潜像が現像さ
れる。この現像は一般にジャンピング現像と呼ばれる。
上記の図１３のデューティバイアスのように、直流バイ
アス（Ｖave ）の他に交流バイアス（Ｖmax 、Ｖmin 、
Ｔ1 、Ｔ2 ）を重畳する意味は、トナーを感光ドラム表
面にジャンプしやすくさせるためと、画像のコントラス
トを向上させるためである。

【００１４】従来の現像装置の現像バイアス回路につい
て説明する。図１５は、従来の現像装置の現像バイアス
回路（高圧電源部）の概略構成を示すブロック図であ
る。

【００１５】図１５に示すように、現像バイアス回路
は、直流バイアスに交流バイアスを重畳した脈流バイア
スを生成するために、交流バイアス生成回路２と直流バ
イアス生成回路３とを含んで構成される。バイアス生成
回路２、３はコントローラ１からの同一の制御信号２７
で制御され、各データに従って所定の電圧の交流バイア
スと直流バイアスを生成するように設定されている。

【００１６】交流バイアス生成回路２は、高周波トラン
スを用いた方式により定電圧制御している。通常、交流
バイアス発生回路は、ケイ素鋼板等の電磁鋼板を用いた
低周波トランスを使用し、矩形波またはサイン波などの
脈流波で低周波トランスを駆動することにより、印加交
流電圧を生成する定電圧制御を行なうが、本例では、交
流バイアス生成回路２の定電圧制御を、直流バイアス生
成回路３と同様、基本的に高周波トランスを用いて行な
っている。

【００１７】この交流バイアス生成回路２は、所定の可
変電圧値を所定の階調で任意に出力できるように、コン
トローラ１により可変制御される。たとえば、コントロ
ーラ１からの制御信号２７により−１７０〜−５２０Ｖ
の範囲の所定電圧を定電圧制御し、その所定電圧を抵抗
器Ｒ２１を介して出力する。直流バイアス生成回路３
も、所定の可変電圧値（振幅値）を所定の階調で任意に
出力できるように、コントローラ１からの制御信号２７
で制御される。

【００１８】本例の交流バイアス生成回路２で発生した
交流バイアスは、図１６に示すように、ＧＮＤに対して
電圧がプラス側にしか振れない、つまりＤＣ成分を含有
する脈流電圧である。この脈流電圧は、交流バイアス生
成回路２のクロック発生器８で発生した図５に示すよう
なクロック（ＣＬＯＣＫ３）を用いて、高圧生成回路７
内の高周波トランスを断続的にスイッチングすることに
より生成される。

【００１９】高周波トランスの駆動によって生成された
高電圧（脈流電圧）は、高圧生成回路７内の整流回路へ
供給され、負荷経路を充放電する。すなわち、図６に高
圧生成回路７内の整流回路１６の具体的回路の一例を示
すが、初め、電流経路ＡでコンデンサＣ21、Ｃ22、Ｃ23
が電荷をチャージされて電圧上昇し（図５の期間Ｔ
u）、コンデンサＣ21、Ｃ22、Ｃ23のチャージ電圧が所
定値に到達すると、交流バイアス生成回路２の定電圧制
御回路６が作動し、一定電圧を保持するように制御ルー
プが作動する（図５の期間（Ｔ1 −Ｔu ））、その後、
高周波トランスのスイッチングが停止し、コンデンサＣ
21、Ｃ22、Ｃ23に充電された残留電荷が波形整形スイッ
チング回路９により電流経路Ｂで放電されることにより
（図５の期間Ｔd ) 、図５の出力電圧波形に示す現像バ
イアスの交流バイアスが生成される。

【００２０】この交流バイアスの出力は、コンデンサＣ
21でＤＣカップリングされた後、直流バイアス生成回路
３の出力の直流電圧に重畳され、たとえば図１７に示す
ような所望の現像バイアスが生成される。

【００２１】図１７の現像バイアスは、２５６階調の出
力値を可変できるようになっているもので、これに対す
る現像バイアスのデータ設定は、たとえば表１に示すよ
うに行なわれる。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１のデータ設定は、直流バイアス出力値
をデータ００ｈで−５２０Ｖに、データＦＦｈで−１７
０Ｖとなるように閾値を設定したものであり、また交流
バイアス出力値は、データ００ｈで１５６０Ｖppに、デ
ータＦＦｈで２２６０Ｖppとなるように閾値を設定した
ものである。

【００２４】図１７に示すように、従来の現像バイアス
は、Ｖmax （振幅下限値）一定で平均電圧Ｖave が変動
していく波形となる。つまり、前記のＶmax （トナーを
現像スリーブ３７から感光ドラム３６に向かう方向に付
勢する電界を形成する第１のピーク値）を固定、前記の
Ｖmin （トナーを感光ドラム３６から現像スリーブ３７
に向かう方向に付勢する電界を形成する第２のピーク
値）を可変となるように、コントローラ１で設定を行な
ったものである。

【００２５】本画像形成装置の現像装置構成は、上述し
たように、回転切替え方式とされている。４個の現像装
置４０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４
色の現像装置となっており、各現像装置４０は、装置の
簡略化を図るために、２成分現像方式に比べて装置が簡
単な非磁性トナーの１成分ジャンピング現像方式を採用
している。回転切替え方式の現像装置は、各色とも感光
ドラム３６に対し同一箇所（現像位置）で現像を行なう
ので、現像バイアス回路は各色ごとに設けずに共通の回
路を用いることができる。

【００２６】また、固定配置方式の現像装置の場合は、
各色の現像装置を感光ドラムの周囲に沿って配置するの
で、各色の現像装置の形状を異ならせる必要があるが、
この回転切替え方式の現像装置は、各色とも形状を同一
にすることができる有利さがある。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、画像形成装置
におけるプリントは、カラーよりも白黒のプリントが多
く、ブラックトナーの消費量が多い。そこで、非磁性ト
ナーのブラックトナーに代えて磁性トナーのブラックト
ナーを使用すれば、磁性トナーは非磁性トナーよりも密
に現像装置に充填できるため、同じ現像装置のままで多
量のブラックトナーを装備できるという利点がある。

【００２８】しかし、磁性トナーは現像スリーブに内包
された磁石による拘束があり、またトナー中に磁性体を
含んでいるために非磁性トナーと比べて比重が大きいた
め、磁性トナーは非磁性トナーに比べて現像バイアスの
周波数に対する応答性が低い。その結果、磁性トナーに
よるブラック画像の濃度低下等の不具合を招く。

【００２９】このため、同一の現像バイアス回路により
ブラックトナーに対してはカラートナーと異なる現像周
波数に変更するなどの提案がなされている。しかしなが
ら、単に現像周波数を変更するだけでは、所定の現像濃
度を確保時できるものの、トナーかぶりが生じるという
新たな問題が発生した。

【００３０】初めに戻って、ブラックトナーに非磁性ト
ナーを用い、ブラック現像装置をトナー収容量の多い現
像装置などに代えればよいが、新たに現像装置を追加す
ることはコストアップ要因となり、回路効率の低下を招
く。

【００３１】本発明の目的は、１成分現像剤のトナーが
非磁性トナーであるか、磁性トナーであるかなどのトナ
ーの種類に応じて、現像バイアス波形を変形制御するこ
とにより、１つの現像バイアス回路でトナーの種類に対
した適切な現像バイアスを供給して、各色とも濃度薄の
ない複数色画像を得ることを可能とした画像形成装置を
提供することである。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、現像手段の現像剤担持体上に１成分現像剤のトナー
を担持して像担持体と対向した現像部へ搬送し、前記現
像部において現像剤担持体と像担持体との間に、交流電
圧に直流電圧を重畳しまたは重畳しない現像バイアスを
印加して、像担持体上に形成された静電潜像をトナーに
より現像する画像形成装置において、前記現像バイアス
を生成する現像バイアス生成手段は、交流電圧出力を設
定する交流電圧出力設定手段と、交流電圧出力を検出す
る交流電圧出力検出手段と、これら交流電圧出力設定手
段の出力と交流電圧出力検出手段の出力とを比較する第
１の比較演算手段とを有する交流電圧制御手段と、直流
電圧出力を設定する直流電圧出力設定手段と、直流電圧
出力を検出する直流電圧出力検出手段と、これら直流電
圧出力設定手段の出力と直流電圧出力検出手段の出力と
を比較する第２の比較演算手段とを有する直流電圧制御
手段とを備え、前記交流電圧出力設定手段と直流電圧出
力設定手段の各設定を双方独立に行なうことを特徴とす
る画像形成装置である。

【００３３】本発明によれば、前記現像バイアスの、ト
ナーを現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢す
る電界を形成する第１のピーク値が一定の固定値となる
ように、前記交流電圧出力設定手段と直流電圧出力設定
手段の各設定を行なう。また、前記現像バイアスの、ト
ナーを像担持体から現像剤担持体に向かう方向に付勢す
る電界を形成する第２のピーク値が一定の固定値となる
ように、前記交流電圧出力設定手段と直流電圧出力設定
手段の各設定を行なうことも、前記現像バイアスの前記
第１のピーク値と第２のピーク値との間の電圧振幅値が
一定の固定値となるように、前記交流電圧出力設定手段
と直流電圧出力設定手段の各設定を行なうこともでき
る。これらの各設定は、前記トナーの種類に応じて切換
えることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００３５】実施例１本発明は、現像バイアスの第１のピーク値Ｖmax 、つま
りトナーを現像スリーブから感光ドラムに向かう方向に
付勢する電界を形成するピークの値と、第２のピーク値
Ｖmin 、つまりトナーを現像スリーブから感光ドラムに
向かう方向に付勢する電界を形成するピークの値とを、
ブラックトナー用の現像バイアスとカラートナー用の現
像バイアスとで独立に設定することが大きな特徴であ
る。

【００３６】図１は、本発明の画像形成装置の一実施例
における現像装置の高圧電源部、つまり現像バイアス回
路の概略構成を示すブロック図である。

【００３７】本発明において、現像バイアス回路は、交
流バイアス生成回路２、直流バイアス生成回路３、カッ
プリングコンデンサＣ２１、抵抗器Ｒ２１およびコント
ローラ１から構成され、直流バイアスに交流バイアスを
重畳した脈流バイアスを生成するようになっている。本
発明によれば、コントローラ１は、交流バイアス生成回
路２、直流バイアス生成回路３に別々に制御信号を送出
することができるようになっている。本発明における交
流バイアス生成回路２は、前述した従来技術における交
流バイアス回路と同様、高周波トランスを使用してい
る。

【００３８】交流バイアス生成回路２について説明す
る。この交流バイアス生成回路２は、高圧生成回路７、
定電圧制御回路６、クロック発生器８、波形成形スイッ
チング回路９の各機能部を備える。高圧生成回路７は、
図２に示すように、スイッチング回路１４、高周波トラ
ンス１５、整流回路１６の各機能部を有し、また定電流
制御回路６は、比較演算器１０、閾値設定回路１２、分
圧器（電圧検出器）１３、スイッチングＯＮ／ＯＦＦ回
路１１の各機能部を有する。

【００３９】クロック発生器８は、図５に示すような現
像バイアスのタイミングのクロックを生成する。図５に
おいて、ＣＬＯＣＫ１は高周波トランス１５を駆動する
周期のスイッチングクロック、ＣＬＯＣＫ２は現像バイ
アスの所定周期のクロックである。ＣＬＯＣＫ３は実際
の高周波トランス１５を駆動する周期のクロックで、Ｌ
レベル期間でスイッチングクロック（ＣＬＯＣＫ１）を
Ｈレベル出力にマスクして生成される。以後、このＣＬ
ＯＣＫ３を断続スイッチングクロックと呼ぶ。

【００４０】この断続スイッチングクロックＣＬＯＣＫ
３はスイッチング回路１４に供給され、現像バイアスク
ロック（ＣＬＯＣＫ２）の周期（Ｔ１＋Ｔ２）で高周波
トランス１５の駆動を断続的にＯＮ／ＯＦＦするように
動作する。

【００４１】つまり、断続スイッチングクロックがスイ
ッチング回路１４内の入力トランジスタ（図示せず）を
ＯＮ／ＯＦＦ駆動し、この入力トランジスタが高周波ト
ランス駆動のスイッチングトランジスタ（図示せず）を
ＯＮ／ＯＦＦ動作させ、これにより高周波トランス１５
が入力電圧（脈流電圧）を昇圧して出力する。高周波ト
ランス１５出力の昇圧された高電圧は整流回路１６に供
給されて、容量性負荷に対し充放電を繰り返しながら所
定の直流電圧に上昇していく。

【００４２】上記の高電圧により充放電される負荷経路
を図６に示す。図６において、整流回路１６へ供給され
た高電圧（脈流電圧）は、電流経路ＡでコンデンサＣ2
1、Ｃ22、Ｃ23に電荷のチャージを行ない、所定のスル
ーレートでコンデンサＣ21、Ｃ22、Ｃ23の電圧上昇を行
なう（図５の期間Ｔu ）。電圧上昇（昇圧）のスルーレ
ートは、スイッチング回路１４の出力のスイッチングク
ロックの周波数、デューティ（Ｄｕｔｙ）、高周波トラ
ンスの特性、チャージする負荷の容量値によって一意的
に決定する。コンデンサＣ21、Ｃ22、Ｃ23のチャージ電
圧が所定値に到達すると、図２の定電圧制御回路６が作
動し、一定電圧を保持するように制御ループが作動する
（図５の期間（Ｔ1 −Ｔu ））。

【００４３】その後、トランス１５のスイッチングは停
止し、波形整形スイッチング回路９によりコンデンサＣ
21、Ｃ22、Ｃ23に充電された残留電荷の放電を電流経路
Ｂで行なうことにより（図５の期間Ｔd ) 、図５の出力
電圧波形に示す現像バイアスの交流バイアスを生成す
る。この残留電荷の放電作用により、電圧下降（高圧）
のスルーレートが決定される。

【００４４】波形整形スイッチング回路９は、図４に示
すように、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ２、デジタルトラ
ンジスタＴＲ３、および抵抗器Ｒ11〜Ｒ12で構成されて
いる。ＴＲ１は高圧スイッチングトランジスタである。
クロック発生器８より供給される現像バイアス周波数の
クロック（図５のＣＬＯＣＫ２）は、トランジスタＴＲ
３のベース端子に供給され、ＴＲ３のコレクタが上記の
ＴＲ１のベースに接続されているので、現像バイアス周
波数に従ってＴＲ１のスイッチングＯＮ／ＯＦＦが制御
される。

【００４５】またＴＲ１のＯＮ期間では、ＴＲ１を流れ
る吸い込み電流はＴＲ２の動作により定電流となってい
る。それは、ＴＲ１のエミッタとＴＲ２のベース、ＴＲ
２のコレクタとＴＲ１のベースが接続される構成となっ
ているので、ＴＲ１のエミッタとＧＮＤ間に接続される
抵抗器Ｒ12により検出される電流量をＴＲ２のベース端
子でモニターし、ＴＲ２のコレクタがＴＲ１のベースを
制御することにより、ＴＲ１には定電流が流れているた
めである。

【００４６】このように、波形整形スイッチング回路９
は、クロック発生器８より供給される現像バイアスのク
ロックの周期で高圧スイッチングトランジスタＴＲ１が
ＯＮ／ＯＦＦ動作し、高圧生成回路７の出力部から断続
的に電流吸い込みを行なうものである。

【００４７】上記の整流回路１６の出力電圧は耐えず分
圧器（電圧検出器）１３でモニターされており、比較演
算器１０で閾値設定回路１２の電圧レベルと比較され、
比較演算器１０はスイッチングＯＮ／ＯＦＦ回路１１に
対し、演算結果であるＨレベル、ＬレベルのＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号を出力する。このＯＮ／ＯＦＦ信号に従いスイッ
チングＯＮ／ＯＦＦ回路１４はクロック発生器８の出力
にかかわらず、強制的にスイッチング回路動作をＯＦＦ
させることができる。

【００４８】定電圧制御回路６はこのスイッチング回路
１４の強制ＯＦＦ機能により、定電圧制御動作を行な
う。コントローラ１は、この定電圧制御動作の規定値設
定を行なう機能部とされ、本例では、ＰＷＭ制御信号２
５を閾値設定回路１２に可変出力する。閾値設定回路１
２は、ＰＷＭ制御信号２５のデータに対して分圧器１３
の検出電圧が所望の値になるように電圧設定されてお
り、コントローラ１から供給されたＰＷＭ制御信号２５
（ＰＷＭパルス）をフィルタリングすることによりＤ／
Ａ変換し、比較演算器１０に入力する。このＰＷＭ制御
信号２５により、交流バイアス生成回路２の出力部の定
電圧制御動作値を可変制御している。

【００４９】図５に示すように、整流回路１６の出力
は、スイッチング回路１４のスイッチング動作のＯＮ時
（期間Ｔｕ）に電圧上昇し、定電圧制御回路６によって
所定の一定電圧を保持する（期間（Ｔ１−Ｔｕ））。そ
の後、スイッチング動作は停止し、波形整形スイッチン
グ回路９が機能する（期間Ｔ２）。つまり、定電圧制御
動作中は、波形整流スイッチング回路９は動作していな
い。このようにして所望の現像バイアス交流電圧を生成
する。この交流バイアスの出力は、コンデンサＣ21でＤ
Ｃカップリングされた後、直流バイアス生成回路３の出
力の直流電圧に重畳され、所望の現像バイアスが生成さ
れる。

【００５０】直流バイアス生成回路３について説明す
る。直流バイアス生成回路３は、高圧生成回路５、定電
圧制御回路４、クロック発生器２４の各機能部を備え
る。高圧生成回路５は、図３に示すように、スイッチン
グ回路２１、高周波トランス２２、整流回路２３の各機
能部を有し、また定電圧制御回路４は、比較演算増幅器
１７、閾値設定回路１９、分圧器（電圧検出器）２０、
シリーズドロッパ１８の各機能部を備える。

【００５１】クロック発生器２４は高周波トランス２２
の駆動入力の周波数となるスイッチングクロックを生成
する。クロック発生器２４で生成されたスイッチングク
ロックは、スイッチング回路２１内の入力トランジスタ
（図示せず）をＯＮ／ＯＦＦ駆動し、この入力トランジ
スタが高周波トランス駆動のスイッチングトランジスタ
（図示せず）をＯＮ／ＯＦＦ動作させることにより、高
周波トランス２２が入力電圧を昇圧して出力する。

【００５２】高周波トランス２２出力の昇圧された脈流
電圧は整流回路２３に供給されて、容量性負荷に対し充
放電を繰り返しながら所定の直流電圧に上昇していく。
この整流回路２３の出力電圧は耐えず分圧器（電圧検出
器）２０でモニターされており、比較演算増幅器１７で
閾値設定回路１９の電圧レベルと比較され、比較演算増
幅器１７はシリーズドロッパ１８に制御信号を出力す
る。

【００５３】この制御信号に従いシリーズドロッパ１８
は、スイッチング回路２１を介して高周波トランス２２
の入力電圧を可変制御する。シリーズドロッパ１８は、
直流バイアス生成回路３の出力値が所望の電圧になる
と、安定した電圧を供給する。コントローラ１は、定電
圧制御動作値の規定値設定を行なう機能部となり、本例
ではＰＷＭ制御信号２６を閾値設定回路１９に可変出力
する。

【００５４】閾値設定回路１９は、ＰＷＭ制御信号２６
のデータに対して分圧器２０の検出電圧が所望の値にな
るように電圧設定がされており、コントローラ１から供
給されたＰＷＭ制御信号２６（ＰＷＭパルス）をフィル
タリングによりＤ／Ａ変換し、比較演算増幅器１７に入
力する。このＰＷＭ制御信号２６により直流バイアス生
成回路３の出力部の定電圧制御動作値を可変制御してい
る。

【００５５】本発明では、交流バイアス生成回路２と直
流バイアス生成回路３に対し、コントローラ１が別々の
独立した制御信号２５と制御信号２６を送出することに
より行なわれる。従って、コントローラ１は、直流バイ
アス、交流バイアスに別々の独立した高圧出力の可変制
御を行なうポートを所有しており、この制御ポートの交
流バイアス用を制御信号２５に、直流バイアス用を制御
信号２６に割り当てている。

【００５６】本構成の現像バイアス回路における閾値設
定の一例を表２に示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】表２は、直流バイアス出力の閾値を、デー
タ００ｈで直流バイアス出力値が−５２０Ｖに、データ
ＦＦｈで−１７０Ｖになるように設定し、交流バイアス
出力の閾値は、データ００ｈで交流バイアス出力が１１
４０Ｖppに、データＦＦｈで２２６０Ｖppになるように
設定したものである。

【００５９】さて、本発明では、イエロー、マゼンタ、
シアンのカラートナーに対しては、従来のカラートナ
ー、ブラックトナーとも共通の現像バイアス（図１７）
と同じ現像バイアスを使用する。表２の交流バイアス閾
値設定によれば、交流バイアス閾値データを表１と同じ
にしても、交流バイアス出力は表１と同じにならない。
このため、本実施例では、交流バイアスの閾値設定を直
流バイアスの閾値設定とは別に行なって、従来と同じ表
１の直流バイアス出力値に対し従来と同じ表１の交流バ
イアス出力値を得るようにするものである。そのために
は、表３のようなデータ設定を行なえばよい。

【００６０】

【表３】

【００６１】表３において、Ｖppデータは交流バイアス
データを、Ｖave データは直流バイアスデータを示す
（以下同じ）。表３は、Ｖave データ（直流バイアスデ
ータ）００ｈに対しＶppデータ（交流バイアスデータ）
を６０ｈを、Ｖave データ８０ｈに対しＶppデータＢ０
ｈを、Ｖave データＦＦｈに対しＶppデータＦＦｈを割
り当てた。このように直流バイアスデータに対し交流バ
イアスデータを割り当てることにより、図１７に示した
従来の現像バイアスと同様なカラートナー用の交流バイ
アス、従って、従来の現像バイアスと同様なカラートナ
ー用の現像バイアスを生成できる。

【００６２】ただし、Ｖave のデータが２５６階調であ
ることに対し、Ｖppのデータは６０ｈからＦＦｈまでの
１５９階調となるので、Ｖave のデータを１５９階調に
近似するか、Ｖppのデータを２５６階調に近似する。

【００６３】本実施例におけるカラートナー用の現像バ
イアス回路の出力波形は、先に示した図１７のと同様に
なる。

【００６４】つぎに、ブラックトナー用の現像バイアス
供給について説明する。本実施例では、ブラックトナー
に対する現像バイアスは、前記の第１のピーク値Ｖmax
（トナーを現像スリーブ３７から感光ドラム３６に向か
う方向に付勢する電界を形成するピーク値）を可変、前
記の第２のピーク値Ｖmin （トナーを感光ドラム３６か
ら現像スリーブ３７に向かう方向に付勢する電界を形成
するピーク値）を固定となるように、コントローラ１で
設定を行なう。つまり、ブラックトナーはＶmin 固定の
波形制御方式を採用した。

【００６５】本実施例におけるブラックトナー用現像バ
イアスの閾値データの設定例を表４に示す。

【００６６】

【表４】

【００６７】表４は、Ｖmin ＝４００Ｖ一定とした場
合、Ｖave データＦＦｈに対しＶppデータ９Ｆｈを、Ｖ
ave データ８０ｈに対しＶppデータ４Ｆｈを、Ｖave デ
ータＦＦｈに対しＶppデータ００ｈを割り当てた。この
ようにＶppデータを割り当てることにより、所望のブラ
ックトナー用の現像バイアス波形を生成できる。

【００６８】ただし、Ｖave のデータ２５６階調である
ことに対し、Ｖppのデータは００ｈから９Ｆｈまでの１
５９階調となるので、Ｖave のデータを１５９階調に近
似するか、Ｖppのデータを２５６階調に近似する。

【００６９】図７に、本実施例でのブラックトナー用の
現像バイアス回路の出力波形の一例を示す。

【００７０】以上のように、本実施例では、現像バイア
ス回路の交流バイアス生成回路２と直流バイアス生成回
路３とに対し閾値設定を別々に行なって、カラー用トナ
ーに対しＶmax 固定の現像バイアスを生成し、ブラック
トナーに対しＶmin 固定の現像バイアスを生成したの
で、カラートナー、ブラックトナーとも適切な現像バイ
アス下で現像に供することができ、各色とも濃度薄のな
い複数色画像を得ることができる。

【００７１】実施例２本発明の第２の実施例においても、現像バイアスの回路
構成は実施例１と同様であり、コントローラ１が交流バ
イアス生成回路２と直流バイアス生成回路３に対し別々
の独立した制御信号２５、２６を送出して、現像バイア
スの生成を実行させる。

【００７２】本実施例では、イエロー、マゼンタ、シア
ンのカラートナーに対して、表１の従来のカラートナー
用、ブラックトナー用共通の現像バイアスと同じ現像バ
イアスを供するために、コントローラ１により交流バイ
アス生成回路２の閾値設定回路１２と直流バイアス生成
回路３の閾値設定回路１９に同じデータを送信する。

【００７３】本構成における閾値設定例は先の表１に示
した通りである。

【００７４】つぎに、ブラックトナー用の現像バイアス
供給について説明する。本実施例では、ブラックトナー
に対しては、前記の第１のピーク値Ｖmax （トナーを現
像スリーブ３７から感光ドラム３６に向かう方向に付勢
する電界を形成するピーク値）を可変、前記の第２のピ
ーク値Ｖmin （トナーを感光ドラム３６から現像スリー
ブ３７に向かう方向に付勢する電界を形成するピーク
値）も可変で、かつＶmax 、Ｖmin 間の差電圧が一定と
なるように、コントローラ１で交流バイアス生成回路２
の閾値設定回路１２の設定を行なう。つまり、ブラック
トナーはＶppデータ固定の波形制御方式を採用してい
る。表５に、Ｖave データのみを可変としてＶppデータ
を固定した例を示す。

【００７５】

【表５】

【００７６】たとえばＶpp＝１５６０Ｖ一定とした場
合、Ｖave データのいずれに対してもＶppデータ００ｈ
を割り当てる。このようにＶppデータを割り当てること
により、所望のブラックトナー用の現像バイアスを生成
できる。図８に、本実施例でのブラックトナー用の現像
バイアス回路の出力波形の一例を示す。

【００７７】以上のように、本実施例では、１つの現像
バイアス回路の交流バイアス生成回路２と直流バイアス
生成回路３とに対し閾値設定を別々に行なって、カラー
用トナーに対しＶmax 固定の現像バイアスを生成し、ブ
ラックトナーに対しＶppデータ固定の現像バイアスを生
成したので、カラートナー、ブラックトナーとも適切な
現像バイアス下で現像に供することができ、各色とも濃
度薄のない複数色画像を得ることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１つの現像バイアス回路の交流バイアス生成回路と直流
バイアス生成回路とに対し閾値設定を別々に行なえるよ
うにしたので、現像特性の異なる各種トナーを用いた画
像形成であっても、各トナーの特性に応じた現像バイア
スを供給でき、カラートナー、ブラックトナーとも適切
な現像バイアスにより現像に供して、各色とも濃度薄の
ない複数色画像を得ることができる。また、現像バイア
ス回路の高周波トランスが直流・交流生成用に各１つで
済むので、回路効率が高く、低コストの点でも優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置における現像バイアス回
路の概略構成を示すブロック図である。

【図２】図１の現像バイアス回路内の交流バイアス生成
回路の構成を示すブロック図である。

【図３】図１の現像バイアス回路内の直流バイアス生成
回路の構成を示すブロック図である。

【図４】図１の現像バイアス回路内の波形整形スイッチ
ング回路の構成を示すブロック図である。

【図５】図１の現像バイアス回路で生成される現像バイ
アスのクロックタイミングのシーケンスを示す図であ
る。

【図６】図１の現像バイアス回路で生成される現像バイ
アスのうちの交流バイアスの負荷電流経路を示す図であ
る。

【図７】本発明の一実施例におけるブラックトナー用の
現像バイアス波形の一例を示す図である。

【図８】本発明の他の一実施例におけるブラックトナー
用の現像バイアス波形の一例を示す図である。

【図９】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図１０】図９の画像形成装置に設置された回転切替え
方式の現像装置を示す概略構成図である。

【図１１】図９の画像形成装置の一次帯電部を詳細に示
す説明図である。

【図１２】図９の画像形成装置の静電潜像の形成過程を
模式的に示した図である。

【図１３】図９の画像形成装置における現像バイアス波
形を示す図である。

【図１４】図９の画像形成装置の現像部の詳細を示す図
である。

【図１５】図９の画像形成装置における現像バイアス回
路の概略構成を示すブロック図である。

【図１６】図１５の現像バイアス回路の交流バイアス生
成回路で発生した交流バイアス波形を示す図である。

【図１７】図１５の現像バイアス回路で生成した現像バ
イアス波形を示す図である。

【符号の説明】

１コントローラ２交流バイアス生成回路３直流バイアス生成回路６定電圧制御回路８クロック発生器９波形整形スイッチング回路１０比較演算器１１スイッチングＯＮ／ＯＦＦ回路１２閾値設定回路１３分圧器１４スイッチング回路１５高周波トランス１６整流回路２５交流バイアス出力制御信号２６直流バイアス出力制御信号４０現像装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像手段の現像剤担持体上に１成分現像
剤のトナーを担持して像担持体と対向した現像部へ搬送
し、前記現像部において現像剤担持体と像担持体との間
に、交流電圧に直流電圧を重畳しまたは重畳しない現像
バイアスを印加して、像担持体上に形成された静電潜像
をトナーにより現像する画像形成装置において、前記現像バイアスを生成する現像バイアス生成手段は、交流電圧出力を設定する交流電圧出力設定手段と、交流
電圧出力を検出する交流電圧出力検出手段と、これら交
流電圧出力設定手段の出力と交流電圧出力検出手段の出
力とを比較する第１の比較演算手段とを有する交流電圧
制御手段と、直流電圧出力を設定する直流電圧出力設定手段と、直流
電圧出力を検出する直流電圧出力検出手段と、これら直
流電圧出力設定手段の出力と直流電圧出力検出手段の出
力とを比較する第２の比較演算手段とを有する直流電圧
制御手段とを備え、前記交流電圧出力設定手段と直流電圧出力設定手段の各
設定を双方独立に行なうことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記現像バイアスの、トナーを現像剤担
持体から像担持体に向かう方向に付勢する電界を形成す
る第１のピーク値が一定の固定値となるように、前記交
流電圧出力設定手段と直流電圧出力設定手段の各設定を
行なう請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記現像バイアスの、トナーを像担持体
から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電界を形成す
る第２のピーク値が一定の固定値となるように、前記交
流電圧出力設定手段と直流電圧出力設定手段の各設定を
行なう請求項１の画像形成装置。
【請求項４】前記現像バイアスの前記第１のピーク値
と第２のピーク値との間の電圧振幅値が一定の固定値と
なるように、前記交流電圧出力設定手段と直流電圧出力
設定手段の各設定を行なう請求項１の画像形成装置。
【請求項５】前記トナーの種類に応じて、前記現像バ
イアスの、トナーを現像剤担持体から像担持体に向かう
方向に付勢する電界を形成する第１のピーク値が一定の
固定値となるか、前記現像バイアスの、トナーを像担持
体から現像剤担持体に向かう方向に付勢する電界を形成
する第２のピーク値が一定の固定値となるか、または前
記第１のピーク値と第２のピーク値との間の電圧振幅値
が一定の固定値となるように、前記交流電圧出力設定手
段と直流電圧出力設定手段の各設定を切換える請求項１
の画像形成装置。