JP2000330364A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体の残留した残留トナーとなった正常帯
電トナーはクリーニング装置で回収した後、再利用のた
め現像装置へ再供給するが、帯電不良トナーについて
は、帯電不良トナーのみを感光体に強制付着する工程を
実施し、この工程により感光体に強制付着された帯電不
良トナーをクリーニング装置で回収して廃棄するため、
帯電不良トナー中の再度現像装置内で帯電を行うことに
より正常帯電トナーとすることが可能なトナーまで全て
廃棄することとなり、トナーに利用効率を低下するとい
う問題があった。 【解決手段】 感光体の表面電位と現像装置の現像ロー
ラへのバイアス電圧との電位差を、現像装置内の帯電不
良トナーを感光体に付着させるために、画像形成時の表
面電位と現像ローラのバイアス電圧との電位差を帯電不
良トナーの特性に応じた電位差となるよう制御する電位
差制御手段を設け、電位差制御手段の制御により感光体
に付着された帯電不良トナーを回収し現像装置へ再供給
するトナー再供給装置を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像担持体上
に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像剤担
持体を有する現像装置と、該現像装置により現像された
静電潜像担持体上の現像剤像を転写媒体に転写する転写
手段とを備えた電子写真式の複写機、プリンタ、ファク
シミリ装置等の画像形成装置に関し、特に、静電潜像担
持体上の残留現像剤を再度現像装置へ再供給し、残留現
像剤を再利用するものに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、静電潜像担持体である感光体
上に形成された静電潜像を粉体現像剤を用いた現像装置
で現像する画像形成装置が広く実用化されている。この
現像装置は、感光体の静電潜像の現像に際して、現像剤
中のトナーを感光体の表面に形成された静電潜像に付着
させて静電潜像を顕像化するもので、画像形成枚数の増
加に伴ってトナー成分のみを消費し、次第に画像の濃度
が低下していく。そのため、画像形成装置では、現像装
置内に透磁率センサ等のトナー濃度センサを設置してお
き、その出力電圧値の変化によりトナー成分の過不足を
検知して、トナーホッパから現像槽内へトナーを補給
し、画像濃度を一定に保つように制御していた。

【０００３】一方、感光体の静電潜像の現像に際して、
現像剤中のトナーは感光体に付着し静電潜像を現像し、
その後、転写媒体である用紙に転写されて画像形成が行
われるが、用紙への転写時に全てのトナーが用紙に転写
されず、感光体に残った残留トナーをクリーニング装置
により掻き取り回収し、このクリーニング装置で回収し
た残留トナーを現像槽へ再供給して再利用することによ
り、トナーの消費を軽減しトナーを有効利用するトナー
リサイクル機構を備えた種々の画像形成装置があった。

【０００４】図４は、そのトナーリサイクル機構を備え
た画像形成装置の基本となる構造を示す断面図であり、
この画像形成装置には、有機光導電性感光層を備えた静
電潜像担持体である感光体１と、この感光体１の周囲
に、感光体１の帯電を行う帯電装置２と、図示しない除
電装置と、露光装置３と、現像装置４と、転写装置５
と、剥離装置６と、クリーニング装置７と、除電装置８
等が配設されるとともに、クリーニング装置７で回収さ
れたトナーを現像装置４に搬送（再供給）するトナー再
供給装置９が設けられている。

【０００５】上記構成による画像形成動作を説明する
と、帯電装置２にて感光体１表面に一様に電荷が与えら
れ一定電位に帯電が行われ、除電装置にて不要領域の電
荷が消去され、感光体１に対して露光装置３にて原稿に
対応した露光が行われ、感光体１上に原稿に対応した静
電潜像が形成される。

【０００６】現像装置４では、トナーを用いて感光体１
上の静電潜像を現像する。現像方法としては、現像剤を
現像剤担持体である現像ローラ４ａによって現像領域に
搬送し、感光体１に接触あるいは非接触で静電潜像を現
像する。

【０００７】転写装置５には、給紙カセット１０から搬
送ベルト１１により搬送されて転写媒体である用紙上に
現像装置４により感光体１に顕像されたトナー像を転写
する。この転写装置５は、静電転写方式あるいはバイア
ス転写方式のいずれでもよい。静電転写方式について説
明すると、直流コロナ放電を生じさせる転写装置５を用
紙を介して感光体１に対向するように配設し、用紙にそ
の裏面側から直流コロナ放電を作用させることによっ
て、感光体１上に担持されたトナー像を用紙上に転写す
る。

【０００８】転写装置５によって、トナー像が転写され
た用紙は、剥離装置６によって感光体１より剥離され、
搬送ベルト１２により定着器１３に送られ、ここで定着
処理が施されて用紙上にトナー像を定着し装置外部へと
排出される。

【０００９】一方、転写工程を終えた感光体１上に残留
した残留トナーは、クリーニング装置７にてクリーニン
グされ回収される。クリーニング装置７は、感光体１表
面に接触配置されたクリーニングブレード７ａを有して
おり、このクリーニングブレード７ａにて感光体１の表
面を擦ることによって、残留トナーを掻き落とす。

【００１０】クリーニング装置７によって回収されたト
ナーは、トナー再供給装置９により現像装置４に搬送供
給される。トナー再供給装置９は、クリーニング装置７
と現像装置４とに接続され、トナーを搬送する搬送スク
リューを有しており、この搬送スクリューを回転駆動す
ることによってクリーニング装置７からトナーを現像装
置４へ搬送供給する。

【００１１】トナー再供給装置９によって現像装置４に
搬送供給された回収トナーは、再び、感光体１上の静電
潜像の現像に使用される。また、クリーニング装置７に
よって表面をクリーニングされた感光体１は除電装置８
にて表面の残留電荷が除去され、再び帯電装置２による
帯電位置へと移動して画像形成動作が終了し、次の画像
形成動作のために待機する。

【００１２】図９は、従来の画像形成装置の画像形成動
作における感光体１表面電位や現像ローラ４ａに供給す
るバイアス電圧の制御タイミングを示すタイミングチャ
ートであり、この画像形成動作は１枚の用紙に画像形成
を行う所謂シングルモード時の動作を示すものである。
そして、現像に供するトナーには、不必要にこのトナー
が感光体１に付着することのない最適なカブリ電位差Ｖ
ｔ（感光体１表面電位Ｖｏと現像ローラ４ａのバイアス
電圧Ｖｂとの電位差）と、感光体１へトナーが付着する
現像電位とが定められており、図９で示している例で使
用しているトナーは、負帯電トナーであり、参照符ＶＩ
で示す現像電位が高くなる（正側に近づく）ほど付着量
が多くなり、一方で、余剰なトナーは負電位が高くなる
ほど付着しにくくなる。

【００１３】しかしながら、それらは正常な帯電が行わ
れた正常帯電トナーの場合であり、正電位に帯電した逆
帯電トナーや、未帯電トナーの場合には、感光体１への
吸着不良は、不所望な付着が生じる場合がある。図９で
示す例のトナーでは、図１０で示すように、感光体１の
表面電位Ｖｏと、現像ローラ４ａへのバイアス電圧Ｖｂ
との差のカブリ電位差Ｖｔが−１５０Ｖであるときに、
未帯電トナーおよび逆帯電トナーの付着が最も少なくな
っており、さらに図１０で示すように感光体１への不所
望なキャリアの付着は、−２５０Ｖよりも大きくなると
増加している。

【００１４】したがって、図９の例では、感光体１の表
面電位Ｖｏは−５５０Ｖに設定され、現像ローラ４ａの
バイアス電圧Ｖｂは−４００Ｖに設定され、カブリ電位
差Ｖｔは−１５０Ｖに設定され、現像電位ＶＩは−１０
０Ｖに設定されている。

【００１５】このように従来の画像形成動作では、図９
で示すように、負側に高電位である感光体１の表面電位
Ｖｏの立ち上げが開始（タイミングａ）されてから、表
面電位Ｖｏが−１５０Ｖまで立ち上がった時点（タイミ
ングｂ）で、−１５０Ｖのカブリ電位差Ｖｔを維持して
バイアス電圧Ｖｂの印加が開始され、表面電位Ｖｏ＝−
５５０Ｖ、バイアス電圧Ｖｂ＝−４００Ｖに到達（タイ
ミングｃ）し、所定時間が経過すると画像域となり、そ
の画像域内で感光体１に原稿像が照射され、トナーを付
着すべき部分が現像電位ＶＩにまで上昇し、画像域が終
了すると、カブリ電位差Ｖを維持したまま、感光体１の
表面電位Ｖｏおよびバイアス電位Ｖｂがともにゼロレベ
ルとなるまで（タイミングｅ，ｆ）上昇されて行く。

【００１６】上記のように、本来、現像装置が保有する
トナーと言えども、未帯電トナーや逆帯電トナー等の帯
電不良トナーを含有しており、画像形成の進行や、高温
多湿等の現像剤の使用される環境などによって、図１１
及び図１２に示すように、帯電不良トナーの割合が相対
的に増加し、画質が劣化してくるという問題がある。

【００１７】特に、トナー再供給装置９にて再供給され
て現像装置４で再利用（リサイクル）されるトナーは、
繰り返しの使用に伴ってストレスを受け、さらに用紙の
紙粉やタルク等の不純物が含まれてくるので、一般に、
現像装置４の現像槽４ｂ内に元来あるトナーにあるトナ
ーに比べて、諸特性が劣っている。

【００１８】したがって、上記のように再利用されるト
ナーが還流されると上記の不都合は一層顕著となる。こ
のような状況が現像槽４ｂ内に出現すると、トナーが量
的には充分であるにもかかわらず、現像剤中の正常なト
ナー濃度を透磁率センサが正確に検知することができず
に、トナーホッパ４ｃから必要以上の新たなトナーが現
像槽４ｂに補給されて画像濃度が高くなったり、逆に補
給される新たなトナー量が不足して画像濃度が低下した
りする。

【００１９】このような不具合を解消したものとして特
開平５−２８９４６２号公報に記載された画像形成装置
はあった。

【００２０】この画像形成装置は、画像形成動作中に所
定枚数の画像形成を行った時に、感光体に帯電不良トナ
ー検知用の静電潜像パターンを作成し、この静電潜像パ
ターンを現像することによって帯電不良トナーの検知を
行い、この検知結果に応じて感光体の表面電位と現像ロ
ーラのバイアス電圧との電位差を逆帯電トナーと未帯電
トナーとを強制的に感光体に付着させる電位差とし、こ
れら帯電不良トナーを感光体に付着させ、この感光体に
付着した帯電不良トナーをクリーニング装置でクリーニ
ングして回収し、回収した帯電不良トナーを廃トナーと
して廃棄していた。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記の画像形成装置で
あれば、感光体に残留した残留トナーとなった正常帯電
トナーはクリーニング装置で回収した後、再利用のため
現像装置へ再供給するが、帯電不良トナーについては、
帯電不良トナーのみを感光体に強制付着する工程を実施
し、この工程により感光体に強制付着された帯電不良ト
ナーをクリーニング装置で回収して廃棄するため、帯電
不良トナー中の再度帯電を行うことにより正常帯電トナ
ーとすることが可能なトナーまで全て廃棄することとな
り、トナーの利用効率が低下するという問題があった。

【００２２】また、上記の画像形成装置においては、ト
ナーが過剰に帯電している場合には、黒ベタ画像とし
て、その過剰に帯電しているトナーを感光体上に付着さ
せてクリーニング装置により除去し、帯電不良トナーが
多い場合には、現像ローラの駆動を行い帯電不良トナー
が正常な帯電状態となるように帯電を行っているが、現
像ローラを連続して駆動させても、帯電不良トナーの不
良の特性上、いつまでたっても正常な帯電状態に帯電さ
れないトナーや逆帯電のままのトナーがあり、このよう
な帯電不良トナーを確実に除去することができなかっ
た。

【００２３】さらに、上記工程を所定枚数経過後にのみ
行っているので、この工程実施後においては良好な画質
の画像形成を行うことができるが、それ以外の画像形成
において帯電不良トナーの影響による画質の低下が生じ
るという問題がある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置は
上記の問題を解決するためになされたものであり、静電
潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により現像
する現像剤担持体を有する現像装置と、該現像装置によ
り現像された静電潜像担持体上の現像剤像を転写媒体に
転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上
記静電潜像担持体の表面電位と現像装置の現像剤担持体
へのバイアス電圧との電位差を、現像装置内の帯電不良
現像剤を上記静電潜像担持体に付着させるために、画像
形成時の表面電位と現像剤担持体のバイアス電圧との電
位差を帯電不良現像剤の特性に応じた電位差となるよう
制御する電位差制御手段を設け、該電位差制御手段の制
御により静電潜像担持体に付着された帯電不良現像剤を
回収する帯電不良現像剤回収手段を設けている。

【００２５】また、本発明は、静電潜像担持体上に形成
された静電潜像を現像剤により現像する現像剤担持体を
有する現像装置と、該現像装置により現像された静電潜
像担持体上の現像剤像を転写媒体に転写する転写手段と
を備え、上記静電潜像担持体の表面電位と現像装置の現
像剤担持体へのバイアス電圧との電位差を、現像装置内
の帯電不良現像剤を上記静電潜像担持体に付着させるた
めに、画像形成時の表面電位と現像剤担持体のバイアス
電圧との電位差よりも小さくなるよう制御する電位差制
御手段を設け、該電位差制御手段の制御により静電潜像
担持体に付着された帯電不良現像剤を回収し現像装置へ
再供給する現像剤再供給手段を設けている。

【００２６】本発明の電位差制御手段は、静電潜像担持
体の前回転時の非画像形成期間に、帯電不良現像剤を静
電潜像担持体に付着させるよう静電潜像担持体の表面電
位と現像剤担持体のバイアス電圧との電位差を制御す
る。

【００２７】本発明の電位差制御手段は、前回転時に
は、静電潜像担持体の帯電を行う帯電装置への通電開始
時の静電潜像担持体の帯電装置対向位置が現像装置との
対向位置まで移動する時間よりも遅延して現像剤担持体
へバイアス電圧の印加を開始することにより、帯電不良
現像剤のうちの逆帯電現像剤を静電潜像担持体へ付着さ
せ、その後、未帯電現像剤を付着させ、後回転時には、
帯電装置への通電遮断時の静電潜像担持体の帯電装置対
向位置が現像装置との対向位置まで移動した時に現像剤
担持体へバイアス電圧の印加を停止することにより、帯
電不良現像剤のうちの未帯電現像剤を静電潜像担持体へ
付着させ、その後、逆帯電現像剤を付着させるよう制御
する。

【００２８】本発明の電位差制御手段は、静電潜像担持
体の表面電位と現像剤担持体のバイアス電圧との電位差
を現像剤中のキャリアが静電潜像担持体へ付着しない電
位差を保持するよう制御し、逆帯電現像剤の静電潜像担
持体への付着を行い、上記静電潜像担持体の表面電位と
現像剤担持体のバイアス電圧の大小関係が逆となる電圧
で正規の帯電特性を示す正規帯電現像剤が静電潜像担持
体へ付着しない電位差に制御し、未帯電現像剤の静電潜
像担持体への付着を行う。

【００２９】本発明の電位差制御手段は、複数枚の連続
画像形成時に、個々の画像形成期間における転写媒体間
に、帯電不良現像剤を静電潜像担持体に付着させるよう
静電潜像担持体の表面電位と現像剤担持体のバイアス電
圧との電位差を制御する。

【００３０】本発明の電位差制御手段は、複数枚の連続
画像形成時の個々の画像形成期間における転写媒体間の
前半または後半のいずれか一方の期間に、現像剤担持体
へのバイアス電圧を画像形成時よりも上昇させて静電潜
像担持体の表面電位との電位差を正規の帯電特性を示す
正規帯電現像剤が静電潜像担持体へ付着しない電位差を
保持するよう制御し、未帯電現像剤の静電潜像担持体へ
の付着を行い、他方の期間に、現像剤担持体へのバイア
ス電圧を画像形成時よりも下降させて静電潜像担持体の
表面電位との電位差をキャリアが静電潜像担持体へ付着
しない電位差を保持するよう制御し、逆帯電現像剤の静
電潜像担持体への付着を行う。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の画像形成装置の実施形態
１を図とともに説明する。この画像形成装置の構成は図
４で示す構成と同様であるので構成の説明は省略する。
図１は画像形成装置の画像形成動作における感光体１表
面電位や現像ローラ４ａに供給するバイアス電圧の制御
タイミングを示し、１枚の用紙への画像形成を行うシン
グルモード時の動作のタイミングチャートである。

【００３２】本実施形態１におけるトナーの特性は図９
及び図１０で示す従来技術で説明したトナー特性と同じ
ものを用いているので、カブリ電位差Ｖｔが−１５０Ｖ
で未帯電トナーおよび逆帯電トナーの付着が最小とな
り、画像域でのカブリ電位差Ｖｔを−１５０Ｖに設定し
ている。そして、上記画像域における感光体１の表面電
位Ｖｏを−５５０Ｖに、現像ローラ４ａへのバイアス電
圧Ｖｂを−４００Ｖに設定している。

【００３３】本実施形態１においては、現像ローラ４ａ
の前回転が開始され、感光体１の表面電位Ｖｏの立ち上
げが開始（タイミングＡ）されてから、時間Ｔ１が経過
して表面電位Ｖｏが−１５０Ｖに到達しても、現像ロー
ラ４ａへのバイアス電圧Ｖｂの立ち上げは開始せず、さ
らに遅延時間Ｔ２だけ経過した時点（タイミングＢ）か
ら立ち上げが開始される。

【００３４】このタイミングＢでは、カブリ電位差Ｖｔ
は−２５０Ｖで図１０で示すように逆帯電トナーが感光
体１に付着し、キャリアが付着しない電位差とされる。
以降、（感光体１の表面電位Ｖｏ）−（現像ローラ４ａ
のバイアス電圧Ｖｂ）＝−２０Ｖに到達する（タイミン
グＣ）までの期間には、正帯電トナーを感光体１に付着
させることができる。

【００３５】その後、バイアス電圧Ｖｂが所定の−４０
０Ｖに到達する（タイミングＤ）まで、上記−２０Ｖの
カブリ電位差Ｖｔが維持され、この間に、図１０から明
らかなように未帯電トナーが感光体１に付着することに
なる。

【００３６】そして、感光体１の表面電位Ｖｏが−５５
０Ｖに到達すると（タイミングＩ）、感光体１は画像域
となり、その間に原稿像の露光が行われ静電潜像を形成
し現像を行って画像形成が行われる。画像形成が終了す
ると、感光体１は後回転となり、表面電位Ｖｏの低下が
開始される（タイミングＥ）。その後、バイアス電圧Ｖ
ｂとのカブリ電位差Ｖｔが−２０Ｖ程度となると、バイ
アス電圧Ｖｂの低下も開始され（タイミングＦ）、その
後、所定期間に渡ってカブリ電位差Ｖｔが維持され、こ
の間に、タイミングＣ〜Ｄ間と同様に未帯電トナーが感
光体１に付着することになる。

【００３７】そして、表面電位Ｖｏが−２５０Ｖに到達
すると（タイミングＧ）、バイアス電圧Ｖｂは０Ｖとな
る（タイミングＨ）まで急激に立ち下げられ、表面電位
Ｖｏが０Ｖとなる（タイミングＪ）までのタイミングＧ
〜Ｊ間では、タイミングＡ〜Ｃ間と同様に逆帯電トナー
が感光体１に付着することになる。

【００３８】上記タイミングＣ〜Ｄ間およびＦ〜Ｇ間
で、（感光体１の表面電位Ｖｏ）−（現像ローラ４ａの
バイアス電圧Ｖｂ）＝−２０ｖとなっているけれども、
これは感光体１の使用条件、すなわち、画像形成枚数お
よび温度や湿度などを考慮し、表面電位Ｖｏとバイアス
電圧Ｖｂとの電圧値の関係が逆の関係になることによる
正常帯電トナーの不所望な現像を抑えるためであり、ト
ナーや感光体１の使用条件などによって適宜設定され
る。

【００３９】このようにして、帯電不良トナーをその不
良特性（逆帯電トナーであるか、未帯電トナーである
か）に応じて感光体１に付着させ、原稿像に対応する現
像に先立って強制的に現像装置４外へ排出するので、現
像装置４内には大部分が正常な帯電特性を示すトナーで
占められ、カブリのない良好な画質の画像形成を安定し
て行うことができる。

【００４０】また、帯電不良トナーは、一旦現像装置４
外へ排出された後、すなわち、感光体１へ強制的に付着
された後、クリーニング装置７で感光体１上から回収さ
れ、トナー再供給装置９により現像装置４に再供給され
現像槽４ａ内へ還流し、再撹拌を行うことで正常な帯電
特性を示すトナーになるよう帯電を行う。この撹拌によ
る帯電動作により帯電不良トナーのうちから正常帯電ト
ナーに転化するものが生じ、正常帯電トナーに転化した
トナーを再利用することによりトナーの利用効率を向上
することができる。

【００４１】本発明の画像形成装置の実施形態２につい
て図２とともに説明する。図２は画像形成装置の画像形
成動作における感光体１表面電位や現像ローラ４ａに供
給するバイアス電圧の制御タイミングを示し、単一原稿
の複数枚の画像形成や、複数原稿の連続画像形成などの
マルチモード時の動作のタイミングチャートであり、こ
の図２において、上記実施形態１を示す図１の動作に類
似する部分には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００４２】この実施形態２のマルチモードでは、感光
体１の表面電位Ｖｏは、−５５０Ｖの一定値で保持され
ており、現像ローラ４ａのバイアス電圧Ｖｂは図２に示
すように、画像域においては−４００Ｖに制御し、用紙
間のタイミングＡ１からバイアス電圧Ｖｂを立ち上げ−
５３０Ｖまで上昇させ（タイミングＢ１）、−５３０Ｖ
をタイミングＣ１まで保持し、このタイミングＣ１から
バイアス電圧Ｖｂを−３００Ｖまで下降させ（タイミン
グＤ１）、−３００ＶをタイミングＥ１まで保持し、そ
の後、−４００Ｖまで立ち上げている（タイミングＦ
１）。

【００４３】このように用紙間の前半期間であるタイミ
ングＢ１〜Ｃ１間ではカブリ電位差Ｖｔは−２０Ｖとな
り、未帯電トナーを感光体１に付着させることができ、
用紙間の後半期間であるタイミングＤ１〜Ｅ１間ではカ
ブリ電位差Ｖｔは−２５０Ｖとなり、逆帯電トナーを感
光体１に付着させることができる。

【００４４】したがって、マルチモード時であっても、
１枚の用紙に対する画像形成が終了し、次の１枚に対す
る画像形成に先立って帯電不良トナーをその不良特性
（逆帯電トナーであるか、未帯電トナーであるか）に応
じて感光体１に強制的に付着させ現像装置４外へ排出す
るので、現像装置４内の大部分が正常な帯電特性を示す
トナーで占められ、カブリのない良好な画質の画像形成
を安定して行うことができる。

【００４５】本発明の画像形成装置の実施形態３につい
て図３とともに説明する。図３は画像形成装置の画像形
成動作における感光体１表面電位や現像ローラ４ａに供
給するバイアス電圧の制御タイミングを示し、単一原稿
の複数枚の画像形成や、複数原稿の連続画像形成などの
マルチモード時の動作のタイミングチャートであり、こ
の図３において、上記実施形態２を示す図２の動作に類
似する部分には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００４６】この実施形態３のマルチモードでは、感光
体１の表面電位Ｖｏは、−５５０Ｖの一定値で保持され
ており、現像ローラ４ａのバイアス電圧Ｖｂは図３に示
すように、画像域においては−４００Ｖに制御し、用紙
間のタイミングＡ２からバイアス電圧Ｖｂを立ち下げ−
３００Ｖまで下降させ（タイミングＢ２）、−３００Ｖ
をタイミングＣ２まで保持し、このタイミングＣ２から
バイアス電圧Ｖｂを−５３０Ｖまで上昇させ（タイミン
グＤ２）、−５３０ＶをタイミングＥ２まで保持し、そ
の後、−４００Ｖまで立ち下げている（タイミングＦ
２）。

【００４７】このように用紙間の前半期間であるタイミ
ングＢ２〜Ｃ２間ではカブリ電位差Ｖｔは−２５０Ｖと
なり、逆帯電トナーを感光体１に付着させることがで
き、用紙間の後半期間であるタイミングＤ２〜Ｅ２間で
はカブリ電位差Ｖｔは−２０Ｖとなり、未帯電トナーを
感光体１に付着させることができる。

【００４８】したがって、実施形態３のマルチモード時
であっても、実施形態２と同様に１枚の用紙に対する画
像形成が終了し、次の１枚に対する画像形成に先立って
帯電不良トナーをその不良特性（逆帯電トナーである
か、未帯電トナーであるか）に応じて感光体１に強制的
に付着させ現像装置４外へ排出するので、現像装置４内
の大部分が正常な帯電特性を示すトナーで占められ、カ
ブリのない良好な画質の画像形成を安定して行うことが
できる。

【００４９】図５は本実施形態のパルス幅変調を行う回
路図であり、制御部には、メモリＭ、ＣＰＵ、電圧発生
源ＰＧ、Ａ／ＤコンバータＡ／ＤＣ、反転回路が備えら
れている。

【００５０】帯電器２の帯電グリットＧの定電圧制御の
動作を説明すると、感光体（ＰＣ）１の表面を均一に帯
電させるために、トランスＴの出力電圧Ｖｏｕｔを２個
の検出抵抗Ｒ，ｒで分圧し、Ｖｏｕｔ×ｒ／（ｒ＋Ｒ）
で得られる電圧を制御部の反転回路を介してフィードバ
ックし、ＡＤ変換された値を常に目標値と等しくなるよ
うにパルス幅変調制御を行っている。

【００５１】具体的には、ＡＤ変換値が目標値より大き
い場合には、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹを小さくし、目標値
よりも小さい場合にはＰＷＭ信号のＤＵＴＹを大きくし
ている。そして、そのＰＷＭ信号でトランジスタＴｒを
ＯＮ／ＯＦＦすることにより、トランスＴを駆動し出力
を得ている。

【００５２】また、ＰＷＭ信号波形のＤＵＴＹは、トラ
ンスＴが磁気飽和しないレベルで制限されている。な
お、ここでは帯電グリットを例によって説明したが図５
の回路図の出力側端子に現像バイアス用の端子が接続さ
れるものと考えると、現像バイアス電圧の制御を全く同
様に行うことができる。

【００５３】図６に示すように、感光体１の表面電位
は、感光体１へ対向するグリッドへの印加電圧と同電位
に帯電する。感光体の表面電位を一定の傾きに維持しつ
つ、所定の表面電位−５５０Ｖに到達させるために、主
帯電装置のグリッド部への電圧印加の制御をパルス幅変
調で行う。また、現像ローラの電位も、印加する現像バ
イアスと同電位となる。

【００５４】現像バイアスを一定の傾きに維持しなが
ら、所定の電圧−４００Ｖの電位に到達させるために
は、電圧印加の制御をパルス幅変調で行う。例えば、−
４００Ｖの印加電圧を得るためにはＤＵＴＹ１００％で
行い、−２００Ｖの印加電圧を得るためにはＤＵＴＹ５
０％で行う（図７参照）。

【００５５】現像バイアス、感光体表面電位ともに単純
なＯＮ／ＯＦＦ制御を行うと、瞬時に目標電位へ到達す
るので、電位変化が垂直状の変化となり、電圧制御が困
難である。パルス幅変調では、時間経過とともに一定の
傾きを維持しながら、比例関係で電位変化させることが
容易に行われるので、電源装置の出力電圧制御が高精度
かつ効率的に行われ、画像形成装置に性能向上につなが
る。

【００５６】なお、上記の各実施形態においては、帯電
不良トナーを画像形成前に感光体１に付着させ、この感
光体１上の帯電不良トナーをクリーニング装置７により
回収し、トナー再供給装置９により現像装置４へ再供給
しているが、図８の実施形態４に示すように、トナー再
供給装置９を備えていない画像形成装置においても、適
用可能であり、この図８に示す画像形成装置において上
記の各実施形態と同様な制御を行うことによって、画像
形成を行う前に現像ローラ４ａより帯電不良トナーを確
実に除去することができ、良好な画像形成を行うことが
できる。

【００５７】

【発明の効果】本発明は、静電潜像担持体の表面電位と
現像装置の現像剤担持体へのバイアス電圧との電位差
を、現像装置内の帯電不良現像剤を上記静電潜像担持体
に付着させるために、画像形成時の表面電位と現像剤担
持体のバイアス電圧との電位差を帯電不良現像剤の特性
に応じた電位差となるよう制御する電位差制御手段を設
け、該電位差制御手段の制御により静電潜像担持体に付
着された帯電不良現像剤を回収する帯電不良現像剤回収
手段を設けているので、現像剤担持体に担持される現像
剤から帯電不良現像剤を確実に除去することができ、良
好な画像形成を行うことができる。

【００５８】本発明は、静電潜像担持体の表面電位と現
像装置の現像剤担持体へのバイアス電圧との電位差を、
現像装置内の帯電不良現像剤を上記静電潜像担持体に付
着させるために、画像形成時の表面電位と現像剤担持体
のバイアス電圧との電位差を帯電不良現像剤の特性に応
じた電位差となるよう制御する電位差制御手段を設け、
電位差制御手段の制御により静電潜像担持体に付着され
た帯電不良現像剤を回収し現像装置へ再供給する現像剤
再供給手段を設けているので、再帯電を行うことにより
正常帯電の現像剤となり得る帯電不良現像剤のみを現像
装置へ再供給することができるので、現像剤の使用効率
を向上させることができる。

【００５９】本発明は、静電潜像担持体の前回転時の非
画像形成期間に、帯電不良現像剤を静電潜像担持体に付
着させるよう静電潜像担持体の表面電位と現像剤担持体
のバイアス電圧との電位差を制御しているので、画像形
成動作に先立って現像装置内の現像剤より帯電不良現像
剤を取り除くことができるので、カブリのない良好な画
質を得ることができる。

【００６０】本発明は、前回転時には、静電潜像担持体
の帯電を行う帯電装置への通電開始時の静電潜像担持体
の帯電装置対向位置が現像装置との対向位置まで移動す
る時間よりも遅延して現像剤担持体へバイアス電圧の印
加を開始することにより、帯電不良現像剤のうちの逆帯
電現像剤を静電潜像担持体へ付着させ、その後、未帯電
現像剤を付着させ、後回転時には、帯電装置への通電遮
断時の静電潜像担持体の帯電装置対向位置が現像装置と
の対向位置まで移動した時に現像剤担持体へバイアス電
圧の印加を停止することにより、帯電不良現像剤のうち
の未帯電現像剤を静電潜像担持体へ付着させ、その後、
逆帯電現像剤を付着させるよう制御しているので、画像
形成動作に先立って現像装置内の現像剤より帯電不良現
像剤を取り除くことができるので、カブリのない良好な
画質を得ることができるとともに、次の画像形成動作の
ために画像形成動作後においても帯電不良現像剤を取り
除くことができ、次の画像形成動作においてもカブリの
ない良好な画質を得ることができる。

【００６１】本発明は、静電潜像担持体の表面電位と現
像剤担持体のバイアス電圧との電位差を現像剤中のキャ
リアが静電潜像担持体へ付着しない電位差を保持するよ
う制御し、逆帯電現像剤の静電潜像担持体への付着を行
い、静電潜像担持体の表面電位と現像剤担持体のバイア
ス電圧の大小関係が逆となる電圧で正規の帯電特性を示
す正規帯電現像剤が静電潜像担持体へ付着しない電位差
に制御し、未帯電現像剤の静電潜像担持体への付着を行
っているので、逆帯電現像剤及び未帯電現像剤の帯電特
性の異なる２種類の現像剤を確実に取り除くことができ
る。

【００６２】本発明は、複数枚の連続画像形成時に、個
々の画像形成期間における転写媒体間に、帯電不良現像
剤を静電潜像担持体に付着させるよう静電潜像担持体の
表面電位と現像剤担持体のバイアス電圧との電位差を制
御しているので、複数枚の連続画像形成時に帯電不良現
像剤を取り除くための期間を画像形成途中に設けること
なく、連続画像形成時の速度を低下させることなく、効
率よくカブリのない良好な画像形成を連続して行うこと
ができる。

【００６３】本発明は、複数枚の連続画像形成時の個々
の画像形成期間における転写媒体間の前半または後半の
いずれか一方の期間に、現像剤担持体へのバイアス電圧
を画像形成時よりも上昇させて静電潜像担持体の表面電
位との電位差を正規の帯電特性を示す正規帯電現像剤が
静電潜像担持体へ付着しない電位差を保持するよう制御
し、未帯電現像剤の静電潜像担持体への付着を行い、他
方の期間に、現像剤担持体へのバイアス電圧を画像形成
時よりも下降させて静電潜像担持体の表面電位との電位
差をキャリアが静電潜像担持体へ付着しない電位差を保
持するよう制御し、逆帯電現像剤の静電潜像担持体への
付着を行っているので、複数枚の連続画像形成時に帯電
不良現像剤を取り除くための期間を画像形成途中に設け
ることなく、連続画像形成時の速度を低下させることな
く、効率よくカブリのない良好な画像形成を連続して行
うことができ、しかも、逆帯電現像剤及び未帯電現像剤
の帯電特性のことなる２種類の現像剤を確実に取り除く
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１における画像形成動作にお
ける感光体又は現像ローラに供給するバイアス電圧の制
御タイミングを示すタイミングチャートである。

【図２】本発明の実施形態２における画像形成動作にお
ける感光体又は現像ローラに供給するバイアス電圧の制
御タイミングを示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の実施形態３における画像形成動作にお
ける感光体又は現像ローラに供給するバイアス電圧の制
御タイミングを示すタイミングチャートである。

【図４】トナーリサイクル機構を備えた画像形成装置の
基本構造を示す概略断面図である。

【図５】本発明の実施形態におけるパルス幅変調制御を
行う回路図である。

【図６】図５の回路により変御される感光体表面電位と
帯電グリッド印加電圧との関係を示す特性図である。

【図７】図５の回路により変御される現像バイアス電位
とＤＵＴＹ比との関係を示す特性図である。

【図８】本発明の画像形成装置の実施形態４を示す概略
断面図である。

【図９】従来の画像形成装置の画像形成動作における感
光体又は現像ローラに供給するバイアス電圧の制御タイ
ミングを示すタイミングチャートである。

【図１０】感光体へのトナー及びキャリアの付着量を示
す特性図である。

【図１１】現像装置内の正常帯電トナーと帯電不良トナ
ーとの割合を示す特性図である。

【図１２】１万枚のコピーを行い、使用環境が高温高湿
時の現像装置内の正常帯電トナーと帯電不良トナーとの
割合を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 帯電装置 ４ 現像装置 ４ａ 現像ローラ ４ｂ 現像槽 ７ クリーニング装置 ９ トナー再供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹ノ内 幸一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 直井 宏夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H027 DA02 DA50 EA01 EA02 EA05 EC20 ED03 ED06 ED08 ED09 ED30 EE07 EF02 EF11 2H034 AA02 BF00 CA01 CB01 2H073 AA07 BA02 BA23 CA03 CA13 2H077 AA37 AD02 AD06 AD36 DB08 DB12 DB13 DB14 EA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像担持体上に形成された静電潜像
   を現像剤により現像する現像剤担持体を有する現像装置
   と、該現像装置により現像された静電潜像担持体上の現
   像剤像を転写媒体に転写する転写手段とを備えた画像形
   成装置において、 上記静電潜像担持体の表面電位と現像装置の現像剤担持
   体へのバイアス電圧との電位差を、現像装置内の帯電不
   良現像剤を上記静電潜像担持体に付着させるために、画
   像形成時の表面電位と現像剤担持体のバイアス電圧との
   電位差を帯電不良現像剤の特性に応じた電位差となるよ
   う制御する電位差制御手段を設け、 該電位差制御手段の制御により静電潜像担持体に付着さ
   れた帯電不良現像剤を回収する帯電不良現像剤回収手段
   を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 静電潜像担持体上に形成された静電潜像
   を現像剤により現像する現像剤担持体を有する現像装置
   と、該現像装置により現像された静電潜像担持体上の現
   像剤像を転写媒体に転写する転写手段とを備えた画像形
   成装置において、 上記静電潜像担持体の表面電位と現像装置の現像剤担持
   体へのバイアス電圧との電位差を、現像装置内の帯電不
   良現像剤を上記静電潜像担持体に付着させるために、画
   像形成時の表面電位と現像剤担持体のバイアス電圧との
   電位差を帯電不良現像剤の特性に応じた電位差となるよ
   う制御する電位差制御手段を設け、 該電位差制御手段の制御により静電潜像担持体に付着さ
   れた帯電不良現像剤を回収し現像装置へ再供給する現像
   剤再供給手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 上記電位差制御手段は、静電潜像担持体
   の前回転時の非画像形成期間に、帯電不良現像剤を静電
   潜像担持体に付着させるよう静電潜像担持体の表面電位
   と現像剤担持体のバイアス電圧との電位差を制御するこ
   とを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の画像形
   成装置。
4. 【請求項４】 上記電位差制御手段は、 前回転時には、静電潜像担持体の帯電を行う帯電装置へ
   の通電開始時の静電潜像担持体の帯電装置対向位置が現
   像装置との対向位置まで移動する時間よりも遅延して現
   像剤担持体へバイアス電圧の印加を開始することによ
   り、帯電不良現像剤のうちの逆帯電現像剤を静電潜像担
   持体へ付着させ、その後、未帯電現像剤を付着させ、 後回転時には、帯電装置への通電遮断時の静電潜像担持
   体の帯電装置対向位置が現像装置との対向位置まで移動
   した時に現像剤担持体へバイアス電圧の印加を停止する
   ことにより、帯電不良現像剤のうちの未帯電現像剤を静
   電潜像担持体へ付着させ、その後、逆帯電現像剤を付着
   させるよう制御することを特徴とする請求項３記載の画
   像形成装置。
5. 【請求項５】 上記電位差制御手段は、 静電潜像担持体の表面電位と現像剤担持体のバイアス電
   圧との電位差を現像剤中のキャリアが静電潜像担持体へ
   付着しない電位差を保持するよう制御し、逆帯電現像剤
   の静電潜像担持体への付着を行い、 上記静電潜像担持体の表面電位と現像剤担持体のバイア
   ス電圧の大小関係が逆となる電圧で正規の帯電特性を示
   す正規帯電現像剤が静電潜像担持体へ付着しない電位差
   に制御し、未帯電現像剤の静電潜像担持体への付着を行
   うことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 上記電位差制御手段は、複数枚の連続画
   像形成時に、個々の画像形成期間における転写媒体間
   に、帯電不良現像剤を静電潜像担持体に付着させるよう
   静電潜像担持体の表面電位と現像剤担持体のバイアス電
   圧との電位差を制御することを特徴とする請求項３記載
   の画像形成装置。
7. 【請求項７】 上記電位差制御手段は、 複数枚の連続画像形成時の個々の画像形成期間における
   転写媒体間の前半または後半のいずれか一方の期間に、
   現像剤担持体へのバイアス電圧を画像形成時よりも上昇
   させて静電潜像担持体の表面電位との電位差を正規の帯
   電特性を示す正規帯電現像剤が静電潜像担持体へ付着し
   ない電位差を保持するよう制御し、未帯電現像剤の静電
   潜像担持体への付着を行い、 他方の期間に、現像剤担持体へのバイアス電圧を画像形
   成時よりも下降させて静電潜像担持体の表面電位との電
   位差をキャリアが静電潜像担持体へ付着しない電位差を
   保持するよう制御し、逆帯電現像剤の静電潜像担持体へ
   の付着を行うことを特徴とする請求項６記載の画像形成
   装置。