(57)【要約】【課題】現像剤の飛散を防止するための防止バイアスを現像バイアスから生成する現像装置において利用できる現像バイアスの範囲を拡大できる様にする。【解決手段】像担持体上の静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像装置は、ＤＣバイアスとＡＣバイアスとを重畳した現像バイアスを出力する現像高圧部１００と、現像バイアスが印加される現像スリーブ４１と、現像バイアスのピーク値をピークホールドして、現像スリーブが担持する現像剤の飛散を防止する防止バイアスを生成する防止バイアス生成回路４００と、現像スリーブ４１に対向する位置に設けられ、防止バイアスを出力する電極３０４と、を備えている。【選択図】図４
2015219514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像装置であって、
ＤＣバイアスとＡＣバイアスとを重畳した現像バイアスを出力する現像バイアス出力手段と、
前記現像バイアス出力手段から出力される現像バイアスが印加される現像スリーブと、
前記現像バイアスのピーク値をピークホールドして、前記現像スリーブが担持する現像剤の飛散を防止する防止バイアスを生成する防止バイアス生成手段と、
前記現像スリーブに対向する位置に設けられ、前記防止バイアスを出力する電極と、
を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記電極は、前記現像スリーブに担持された現像剤が前記現像バイアスにより像担持体に供給される現像領域より、前記現像スリーブの回転方向の下流側の対向位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像スリーブの内部の前記現像領域より前記回転方向の下流側には、同極性の第１磁極と第２磁極が設けられ、
前記第２磁極は、前記第１磁極より前記回転方向の下流側にあり、
前記電極は、前記回転方向において前記第１磁極より上流側に設けられることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記電極は、前記現像スリーブと前記現像装置の収容容器との開口部に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記防止バイアス生成手段は、前記ＤＣバイアスを基準としたときに、前記現像スリーブが担持する現像剤と同極側のピーク値をピークホールドすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記防止バイアス生成手段は、
ダイオードと、
前記ダイオードのアノードに接続されるコンデンサと、
を備えており、
前記ダイオードのカソードに前記現像バイアスが入力されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記ダイオードのカソードには、抵抗を介して前記現像バイアスが入力されることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記コンデンサの前記ダイオードに接続する端子と異なる端子はグラウンドに接続されることを特徴とする請求項６又は７に記載の現像装置。
【請求項９】
前記コンデンサの前記ダイオードに接続する端子と異なる端子は前記ＤＣバイアスの電位に接続されることを特徴とする請求項６又は７に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記防止バイアス生成手段は、前記コンデンサと並列に接続された抵抗をさらに備えていることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記防止バイアス生成手段は、前記ダイオードのアノードの電位を前記防止バイアスとして出力することを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１２】
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の現像装置と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の現像装置におけるバイアス生成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の現像装置は、現像容器内の現像剤を、その開口部に配置された現像スリーブによって担持搬送し、感光体の表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させることで、静電潜像を可視像に現像する。この際、現像スリーブによって担持搬送された現像剤のうち、現像に使用されなかった現像剤は、現像スリーブの外周面と現像容器内側との間隙を介して現像容器内に回収される。特許文献１及び２は、この間隙を介して現像剤が現像装置外部に飛散することを防止するため、現像容器の内側の現像スリーブに対向する位置に電極（防止電極）を配置した構成を開示している。この様な構成においては、防止電極にバイアス（以下、防止バイアス）を印加して現像剤に現像スリーブ方向への力を加え、これにより、現像剤の飛散を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７７０９０号公報
【特許文献２】特許第３１３１３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
防止電極に印加する防止バイアスを、現像スリーブに印加する現像バイアスから生成することで、防止バイアスを生成するための個別の高圧電源部を設ける必要がなくなる。図８は、現像バイアスから防止バイアスを生成する防止バイアス生成回路９００の構成図である。防止バイアス生成回路９００の入力端子には、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが入力される。なお、以下の説明において、現像バイアスの直流成分を、現像ＤＣバイアスと呼び、現像バイアスの交流成分を現像ＡＣバイアスと呼ぶものとする。カップリングコンデンサ９０１は、現像ＤＣバイアスを阻止して、現像ＡＣバイアスを通過させる。ダイオード９０２及び９０３と、コンデンサ９０４と、ブリーダ抵抗９０５は、倍電圧整流回路を構成し、よって、現像ＡＣバイアスのピーク・トゥ・ピークに等しい負極性のバイアスが、防止バイアスＶｏとして出力端子から出力される。なお、実際には、ダイオード９０２の順方向降下電圧とブリーダ抵抗９０５での電圧降下により、現像ＡＣバイアスのピーク・トゥ・ピーク値の約０．９倍程度の負極性のバイアスが出力される。
【０００５】
図９に、防止バイアス生成回路９００における、現像ＤＣバイアスと、現像ＡＣバイアスと、防止バイアスの関係を示す。図９において、現像ＤＣバイアスはＶｄであり、現像ＡＣバイアスのピーク・トゥ・ピーク値はＶｐｐである。上述した様に、防止バイアス生成回路９００は、Ｖｐｐの約０．９倍の値の負極性のバイアスを出力する。つまり、防止バイアスＶｏの絶対値は、約Ｖｐｐ×０．９である。防止バイアスにより、現像剤に現像スリーブ方向への力を加えるためには、防止バイアスは、現像ＤＣバイアスと同じ負極性であり、かつ、その絶対値は、現像ＤＣバイアスの絶対値より所定値以上大きくなければならない。つまり、電位差Ｖｈ＝｜Ｖｏ−Ｖｄ｜は、所定値以上なければならない。しかしながら、画像形成装置が設置された環境や、利用期間や、印刷モード等に応じて現像ＡＣバイアス及び現像ＤＣバイアスは変化する。現像ＡＣバイアスの値が小さくなると、防止バイアス生成回路９００が出力する防止バイアスＶｏも小さくなり、必要な電位差Ｖｈを確保できなくなることが生じ得る。
【０００６】
本発明は、現像剤の飛散を防止するための防止バイアスを現像バイアスから生成する現像装置であって、利用できる現像バイアスの範囲を拡大できる現像装置と、当該現像装置を含む画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によると、像担持体上の静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像装置は、ＤＣバイアスとＡＣバイアスとを重畳した現像バイアスを出力する現像バイアス出力手段と、前記現像バイアス出力手段から出力される現像バイアスが印加される現像スリーブと、前記現像バイアスのピーク値をピークホールドして、前記現像スリーブが担持する現像剤の飛散を防止する防止バイアスを生成する防止バイアス生成手段と、前記現像スリーブに対向する位置に設けられ、前記防止バイアスを出力する電極と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、現像剤の飛散を防止するための防止バイアスを現像バイアスから生成するに当たり、利用できる現像バイアスの範囲を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による画像形成装置の概略図。
【図２】一実施形態による画像形成装置の制御構成図。
【図３】一実施形態による現像装置の構成図。
【図４】一実施形態による防止バイアス生成回路の構成図。
【図５】図４の防止バイアス生成回路における現像バイアスと防止バイアスの関係を示す図。
【図６】各防止バイアス生成回路での現像ＡＣバイアスと電位差Ｖｈの例を示す図。
【図７】一実施形態による防止バイアス生成回路の構成図。
【図８】従来例の防止バイアス生成回路の構成図。
【図９】図８の防止バイアス生成回路における現像バイアスと防止バイアスの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置の概略的な構成図である。画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの画像像形成ステーションを備えている。なお、図１において、参照符号の末尾のアルファベットａ、ｂ、ｃ及びｄは、それぞれ、対応する部材がイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像を形成する画像形成ステーションの部材であることを示している。なお、以下の説明において、色を区別する必要が無い場合には、参照符号の末尾のアルファベットを省略した参照符号を使用する。
【００１２】
画像形成装置の各部材は、画像形成の開始により図中の対応する矢印の方向に回転駆動される。帯電ローラ２は、像担持体である感光体１の表面を一様な電位に帯電させる。露光装置３は、形成する画像に対応する画像信号により感光体１の表面を光で走査・露光し、感光体１の表面に静電潜像を形成する。現像装置４の現像スリーブ４１は、直流に矩形波パルス電圧を重畳した現像バイアスを出力することで、感光体１の静電潜像にトナーを付着させて感光体１の表面にトナー像を形成する。つまり、現像装置４は、像担持体上の静電潜像を、現像剤を用いて現像する。なお、この現像バイアスは、図示しない現像高圧部から供給される。１次転写ローラ５３は、１次転写バイアスを出力して感光体１に形成されたトナー像を中間転写ベルト５１に転写する。なお、感光体１ａ〜１ｄに形成されたトナー像を重ねて中間転写ベルト５１に転写することで、中間転写ベルト５１には多色のトナー像が形成される。クリーナー６は、中間転写ベルト５１に転写されず、感光体１に残留したトナーを回収する。中間転写ベルト５１に転写されたトナー像は、中間転写ベルトの回転により２次転写ローラ５７の対向位置へと搬送される。２次転写ローラ５７は、２次転写バイアスを出力し、搬送路５６を搬送される記録材Ｐに、中間転写ベルト５１上のトナー像を転写する。クリーナー５５は、記録材Ｐに転写されず、中間転写ベルト５１に残留したトナーを回収する。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着器７により加圧・加熱され、トナー像の定着が行われる。トナー像が定着された記録材Ｐは、その後、画像形成装置外へと排出される。
【００１３】
図３は、本実施形態による現像装置４の構成図である。なお、矢印ａは、感光体１の回転方向を示している。現像装置４の収容容器の開口部には、現像スリーブ４１が設けられる。現像スリーブ４１は、非磁性体であり、画像形成時には、矢印ｂの方向に回転駆動される。現像スリーブ４１の内部には、磁石ローラ３０３が配置されている。なお、磁石ローラ３０３は回転されない。磁石ローラ３０３には、現像極Ｓ２と、現像剤を搬送する搬送極Ｓ１と、その他の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３が形成されている。なお、図３の各磁極のＳとＮは、互いに反対の極性であっても良い。現像剤は、非磁性のトナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤であり、磁石ローラ３０３の作用で現像スリーブ４１の表面に担持されて現像領域へと搬送される。なお、現像領域とは、現像スリーブ４１上のトナーが感光体１に供給される領域であり、現像スリーブ４１と感光体１の対向位置や、対向位置の近傍を含む領域である。現像領域において現像剤中のトナーが現像に供された後、残りの現像剤は、現像スリーブ４１の回転方向において、現像領域の下流側にある磁極Ｎ２へと搬送される。磁極Ｎ２より現像スリーブ４１の回転方向の下流側にある磁極Ｎ３は、磁極Ｎ２と同極性であるため、両者間に反発磁界が発生している。この反発磁界により、現像スリーブ４１に担持されている現像剤は、現像スリーブ４１の表面から剥ぎ取られて除去される。一方、現像スリーブ４１の磁極Ｎ３に対応する位置近傍においては、磁極Ｎ３の作用により、新たに現像剤が担持される。
【００１４】
上述した様に、現像スリーブ４１の回転に伴い、現像剤は、磁極Ｎ２の近傍まで搬送される。磁極Ｎ２と磁極Ｎ３は、同極性であるため、現像剤は磁力線に沿って激しく穂立ちする。このため、磁極Ｎ２の近傍において、現像剤どうしがぶつかり合ったり、磁極Ｎ２と対向する現像装置４の収容容器と現像剤がぶつかったりし、そのショックで磁性キャリアとトナーの遊離が発生する。遊離したトナーが、現像装置４の外側に飛散すると、画像形成装置内部を汚してしまう。このため、図３に示す様に、現像スリーブ４１の現像領域の下流側において、現像スリーブ４１と対向する位置に防止電極３０４が設けられている。防止電極３０４は、例えば、現像装置４の収容容器と現像スリーブ４１との開口部近傍において、収容容器の内側に設ける構成とすることができる。また、トナーの飛散を防止するため、現像スリーブ４１の回転方向において、磁極Ｎ２の上流側で現像スリーブ４１と対向する様に設けることができる。防止電極３０４は、トナーと同極性のバイアスを印加し、これにより、現像スリーブ４１のトナーを現像剤に付着させて、トナーが現像装置４の外側に飛散しない様にする。このため、現像スリーブ４１が出力する現像バイアスの直流成分（現像ＤＣバイアス）を基準としたときに、トナーと同極側の防止バイアスを防止電極３０４から出力する。なお、図３の構成において、現像スクリュー３０１及び３０２は、現像剤を攪拌搬送するために設けられている。
【００１５】
図２は、現像バイアス及び防止バイアスを生成するための制御構成を示している。制御部１１０は、画像形成装置全体の制御を司るＣＰＵ１１１と、ＣＰＵ１１１が実行するプログラムを格納するメモリ１１２を備えている。また、現像高圧部１００は、現像ＡＣバイアスを生成するＡＣ生成回路１０１と、現像ＤＣバイアスを生成するＤＣ生成回路１０２とを備えている。ＣＰＵ１１１は、ＡＣ生成回路１０１に、現像ＡＣバイアスのピーク・トゥ・ピーク（以下、Ｖｐｐ）値を設定する設定信号と、現像ＡＣバイアスの周波数を決定するための現像ＡＣクロックを出力する。また、ＣＰＵ１１１は、ＤＣ生成回路１０２に、現像ＤＣバイアスの値を設定する設定信号と、ＤＣ生成回路１０２内のトランスを駆動するための駆動クロックを出力する。
【００１６】
ＤＣ生成回路１０２は、ＣＰＵ１１１から指示された現像ＤＣバイアスを生成する。ＡＣ生成回路１０１は、ＣＰＵ１１１から通知された周波数かつＶｐｐに従う現像ＡＣバイアスを生成する。そして、ＡＣ生成回路１０１は、生成した現像ＡＣバイアスをＤＣ生成回路１０２が生成する現像ＤＣバイアスに重畳し、これを現像バイアスとして出力する。つまり、現像高圧部１００は、現像バイアス出力部として動作する。現像高圧部１００が出力する現像バイアスは現像スリーブ４１に印加される。また、現像バイアスは、防止バイアス生成回路４００にも出力される。
【００１７】
図４は、本実施形態による防止バイアス生成回路４００の構成図である。防止バイアス生成回路４００の入力端子には、現像高圧部１００が生成する現像バイアスが入力される。図４によると、抵抗４０１が、入力端子とダイオード４０２のカソードに接続されている。抵抗４０１は、防止バイアス生成回路４００の出力側が低インピーダンスになった場合に、入力側の現像バイアスに影響が出ないようにするために設けられる。また、ダイオード４０２のアノードにはコンデンサ４０４の一方の端子が接続され、コンデンサ４０４の他方の端子はグラウンド（ＧＮＤ）に接地されている。ダイオード４０２とコンデンサ４０４の直列接続は整流回路を構成している。また、コンデンサ４０４と並列に抵抗４０５が接続さされている。抵抗４０５は、コンデンサ４０４の電荷を放電するために、負荷と並列に接続されるブリーダ抵抗である。ダイオード４０２とコンデンサ４０４により、入力端子に印加される現像バイアスをピーク整流し、ピーク整流した電圧を、防止バイアスとして出力端子から出力する。つまり、防止バイアス生成回路４００は、現像バイアスの負側のピーク値をピークホールドした防止バイアスを出力する。なお、実際には、ダイオード４０２の順方向降下電圧とブリーダ抵抗４０５での電圧降下により、現像バイアスの負側のピーク値の約０．９倍程度の防止バイアスが出力端子から出力される。
【００１８】
図５は、防止バイアス生成回路４００での、現像ＤＣバイアスと、現像ＡＣバイアスと、防止バイアスの関係を示している。なお、図５の例において、現像ＤＣバイアスＶｄは−８００Ｖであり、現像ＡＣバイアスのピーク・トゥ・ピーク値Ｖｐｐは１６００Ｖである。したがって、現像バイアスの負側のピーク値は、Ｖｄ−Ｖｐｐ／２＝−１６００Ｖとなる。上述した様に、現像バイアスの負側のピーク値の約０．９倍の値が、防止バイアスとして出力されるので、図５の電圧例において、防止バイアス生成回路４００が出力する防止バイアスＶｏは、約−１４４０Ｖとなる。したがって、防止バイアスＶｏと現像ＤＣバイアスとの電位差Ｖｈは、−６４０Ｖとなる。上述した様に、現像剤の飛散を防止するためには、防止バイアスは、現像ＤＣバイアスと同極性、かつ、その値が負側で大きく、さらに、電位差が所定値以上でなければならない。ここでは、所定値を４００Ｖとする。
【００１９】
図６は、現像ＡＣバイアスのＶｐｐ値の違いにより電位差Ｖｈがどの様に変化するかを示している。なお、防止バイアス生成回路４００は、図４に示す回路であり、防止バイアス生成回路９００は、図８に示す回路である。なお、いずれの場合においても、現像ＤＣバイアスＶｄは−８００Ｖとし、防止バイアスの値は、ダイオードの降下電圧等により、理想値の０．９倍になるものとしている。現像ＡＣバイアスのＶｐｐを１６００Ｖとすると、防止バイアス生成回路４００は、上述した様に−１４４０Ｖの防止バイアスを出力する。また、防止バイアス生成回路９００は、Ｖｐｐの０．９倍の値となるため、同じく−１４４０Ｖの防止バイアスを出力する。したがって、電位差Ｖｈは、共に６４０Ｖとなり、所定値４００Ｖ以上となる。
【００２０】
現像ＡＣバイアスのＶｐｐを１２００Ｖとすると、現像バイアスの負側のピーク値は、−８００−１２００／２＝−１４００Ｖとなる。したがって、防止バイアス生成回路４００が出力する防止バイアスＶｏは、−１４００×０．９＝−１２６０Ｖとなる。この場合においても、電位差Ｖｈは４６０Ｖであり所定値４００Ｖ以上となる。これに対して、防止バイアス生成回路９００が出力する防止バイアスＶｏは、−１２００×０．９＝−１０８０Ｖであり、電位差Ｖｈは２８０Ｖとなる。つまり、現像ＡＣバイアスのＶｐｐを１２００Ｖとすると、防止バイアス生成回路９００では、必要な電位差４００Ｖを確保できない。
【００２１】
以上、本実施形態では、現像バイアスの負側のピーク値をピークホールドした防止バイアスを出力する。この構成により、トナーの飛散を防止するために必要な電位差Ｖｈを確保できる現像バイアスの設定範囲を広げることができる。
【００２２】
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。図７は、本実施形態による防止バイアス生成回路７００の構成図である。図４に示す防止バイアス生成回路４００との相違点は、第１入力端子と第２入力端子の２つの入力端子を設け、防止バイアス生成回路４００においては、グラウンド（ＧＮＤ）に接続されている部分の電位を、現像ＤＣバイアスの電位にする点である。よって、第２入力端子には、例えば、図２のＤＣ生成回路１０２から現像ＤＣバイアスを入力する。なお、防止バイアス生成回路７００の第１入力端子には、防止バイアス生成回路４００の入力端子と同じ現像バイアスが入力される。また、防止バイアス生成回路７００の抵抗、コンデンサ、ダイオードの接続構成は、ＧＮＤ以外は防止バイアス生成回路４００と同じである。本実施形態では、ブリーダ抵抗４０５及びコンデンサ４０４の、ダイオード４０２と接続する側とは異なる側の端子の電位を零ではなく、現像ＤＣバイアスの電位とする。よって、防止バイアスが、現像ＤＣバイアス以下になることはない。さらに、ブリーダ抵抗４０５のダイオード４０２に接続する側とは異なる側の電位を現像ＤＣバイアスの電位とすることで、ブリーダ抵抗４０５による電圧降下の影響を小さくすることができる。具体的には、現像バイアスの負側のピーク値の約０．９５倍の防止バイアスを出力することができる。
【００２３】
さらに、第一実施形態と比較し、ブリーダ抵抗４０５に加わる電圧が低くなり、ブリーダ抵抗４０５として耐圧のより低いものを使用でき、コストダウンを図れる。例えば、現像ＤＣバイアスＶｄ＝−８００Ｖとし、防止バイアスとして−１４４０Ｖを出力する場合、防止バイアス生成回路４００では、ブリーダ抵抗４０５に１４４０Ｖが印加され、よって、耐圧として２ｋＶの抵抗を使用する必要がある。しかしながら、防止バイアス生成回路７００では、ブリーダ抵抗４０５への印加電圧は６４０Ｖとなり、耐圧として１ｋＶのものを使用できる様になる。以上、本実施形態では、第一実施形態の効果に加え、使用する部品のコストダウンを行えることになる。
【００２４】
［その他の実施形態］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００２５】
１：感光体、４：現像装置、４１：現像スリーブ、３０４：防止電極、１１０：制御部、１００：現像高圧部、４００、７００：防止バイアス生成回路
【図１】
2015219514.tif 000003
【図２】
2015219514.tif 000004
【図３】
2015219514.tif 000005
【図４】
2015219514.tif 000006
【図５】
2015219514.tif 000007
【図６】
2015219514.tif 000008
【図７】
2015219514.tif 000009
【図８】
2015219514.tif 000010
【図９】
2015219514.tif 000011