JP2005114754A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 少ない消費電力で、品質のよい画像を安定して記録紙に形成可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 レーザプリンタは、印刷枚数が閾値を越える度に段階的に現像バイアス、転写電流及びブラシ電圧を印刷枚数に適合する値に変更するための制御テーブルを備える。制御テーブルには、所定の印刷枚数毎に、印刷枚数がその範囲内にある場合に設定すべき現像バイアス、転写電流、ブラシ電圧の各値が示されている。レーザプリンタのＣＰＵは、バイアス設定処理を実行すると、印刷枚数計測カウンタの値（現在までの印刷枚数）を確認し（Ｓ１１０）、制御テーブルから、カウント値に対応する現像バイアス、転写電流、及びブラシ電圧の各値を読み出し（Ｓ１２０）、その現像バイアス、転写電流、及びブラシ電圧にて、印刷処理を実行する（Ｓ１６０）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、像担持体に形成された静電潜像を電荷を帯びた現像剤を用いて可視像化して、像担持体に現像剤像を形成し、その現像剤像を記録紙に転写する画像形成装置に関する。

従来より、画像形成装置としては、電子写真方式のプリンタ装置が知られている。この種の画像形成装置では、像担持体としての感光体を露光して感光体上に静電潜像を形成し、その感光体に、帯電された現像剤（トナー等）を塗布することで、静電潜像を可視化して、感光体にその可視画像である現像剤像を形成する。

現像剤の塗布の際には、感光体に当接された現像器の現像剤担持体（現像ローラ等）に現像バイアスを供給して、現像剤担持体と感光体との間に現像剤が感光体に移動する方向の電界を形成し、現像剤を感光体に塗布する。そして、感光体と、それに対向配置された転写体（転写ローラ等）との間に記録紙を搬送し、転写体に転写バイアスを供給することによって、転写体と感光体との間に、現像剤が記録紙に移動する方向の電界を形成し、感光体が担持する現像剤像を記録紙に転写する。

ところで、この種の画像形成装置では、印刷を繰り返すうちに、現像剤の帯電量（具体的には、現像剤の単位質量当たりの帯電量である比電荷）が徐々に変化するのが一般的である。帯電量が変化すると、感光体から記録紙に現像剤像を転写するために、転写体に供給すべき転写バイアスの最適値が変化するため、従来では、印刷枚数に応じて転写体に供給する転写バイアス値（電流値若しくは電圧値）を制御するなどしていた（例えば特許文献１参照）。
特開平５−１５８３５７号公報

しかしながら、現像剤の帯電量の変化による影響は、転写体による転写プロセスだけでなく、現像器による現像プロセスに対しても及ぶことから、転写バイアス値を印刷枚数に応じて制御するだけでは、印刷画像の品質低下を充分に抑えることが難しかった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであって、現像剤の帯電量の変化による影響で印刷画像の品質が低下してしまうことを充分に抑制し、品質のよい画像を安定して記録紙に形成可能な画像形成装置を提供することを第一の目的とする。また、少ない消費電力で、品質のよい画像を安定して記録紙に形成可能な画像形成装置を提供することを第二の目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の画像形成装置は、像担持体に形成された静電潜像を、電荷を帯びた現像剤を用いて可視像化して、像担持体上に現像剤像を形成する現像手段と、この現像手段に、上記静電潜像の可視像化に必要な現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段と、を備える。現像バイアス供給手段は、上記現像手段に供給する現像バイアスの値を変更可能な構成にされている。

また、この画像形成装置は、像担持体に形成された現像剤像を記録紙に転写する転写手段と、その転写手段に、上記転写に必要な転写バイアスを供給する転写バイアス供給手段と、上記転写バイアスを制御する制御手段と、を備える。制御手段は、現像バイアス供給手段が現像手段に供給する現像バイアスの値に基づき、転写バイアス供給手段により転写手段に供給する転写バイアスを制御する。

尚、転写バイアス供給手段は、制御手段により設定された目標電圧値を実現するように、定電圧制御を行い所定の転写バイアス（転写バイアス電圧）を転写手段に供給する構成にされていてもよいし、制御手段により設定された目標電流値を実現するように、定電流制御により所定の転写バイアス（転写電流）を転写手段に供給する構成にされていてもよい。

このように構成された請求項１記載の画像形成装置によれば、現像剤の比電荷に応じて現像バイアスを変更することができるので、例えば、比電荷の低下によって像担持体への現像剤の付着量が多くなるのを抑えることができ、印刷画像の品質（濃度等）を画像形成装置の稼動量に依らず一定に保つことができる。また、転写バイアスの最適値は、現像バイアスの値に応じて変化するが、この画像形成装置によれば、現像バイアスの値に応じて、転写手段に供給する転写バイアスを適切な値に変更することができるので、転写手段にて効率よく転写を行うことができる。従って、請求項１記載の画像形成装置によれば、品質のよい画像を安定して記録紙に形成することができる。

また、請求項２記載の発明は、像担持体に形成された静電潜像を、電荷を帯びた現像剤を用いて可視像化して、像担持体上に現像剤像を形成する現像手段と、その現像手段に静電潜像の可視像化に必要な現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段と、像担持体に形成された現像剤像を記録紙に転写する転写手段と、転写手段に上記転写に必要な転写バイアスを供給する転写バイアス供給手段と、を備える画像形成装置に、当該画像形成装置の稼動量を計測する稼動量計測手段と、その稼動量計測手段にて計測された当該画像形成装置の稼動量に基づいて、現像バイアス供給手段により現像手段に供給する現像バイアス、及び、転写バイアス供給手段により転写手段に供給する転写バイアスを制御する制御手段と、を設けたものである。

尚、画像形成装置の稼動量としては、印刷した記録紙の枚数（即ち印刷枚数）、当該画像形成装置の稼動時間、現像手段の稼動量などが挙げられる。
また、現像バイアス供給手段は、制御手段により設定された目標電圧値を実現するように、定電圧制御を行い所定の現像バイアス（現像バイアス電圧）を現像手段に供給する構成にすることができる。その他、転写バイアス供給手段は、制御手段により設定された目標電圧値を実現するように、定電圧制御を行い所定の転写バイアス（転写バイアス電圧）を転写手段に供給する構成にされていてもよいし、制御手段により設定された目標電流値を実現するように、定電流制御により所定の転写バイアス（転写電流）を転写手段に供給する構成にされていてもよい。

請求項２記載の画像形成装置によれば、当該画像形成装置の稼動量に応じて、現像手段に供給する現像バイアス、及び、転写手段に供給する転写バイアスを調整することができるので、現像剤の比電荷の変化によって現像・転写の結果が変化するのを十分に抑えることができ、現像剤の比電荷の変化に依らず、品質のよい画像を従来より安定して記録紙に形成することができる。

尚、制御手段は、稼動量に基づいて現像バイアスを決定し、その現像バイアスに基づいて転写バイアスの最適値を演算式等を用いて導出する構成にされてもよいし、その他の方法にて転写バイアスを決定する構成にされてもよい。例えば、画像形成装置の稼動量に対する現像バイアスの適値及び転写バイアスの適値を示したテーブルを、予め試験等の結果に基づき作成し、これを当該画像形成装置に組み込んで、制御手段を、上記テーブルに基づき供給する現像バイアス及び転写バイアスの値を決定する構成にしてもよい。

また、請求項２記載の画像形成装置においては、請求項３記載のように制御手段を構成することができる。請求項３記載の画像形成装置における制御手段は、当該画像形成装置の稼動量が増加するに従って、現像手段に供給する現像バイアスを小さくする構成にされている。

電気力を用いて現像を行う手法では、比電荷の大きい現像剤から先に現像に供され、比電荷の小さい現像剤は、現像に供されず現像手段が備える現像剤収容室等に残留しやすい。このため画像形成装置の稼動量が増えると、現像手段が現像に用いる現像剤の比電荷は小さくなる。したがって、稼動量に依らず現像バイアスを一定に保持した場合には、稼動量が増加するにつれて（即ち、現像剤の比電荷が小さくなるにつれて）、像担持体に付着する現像剤の量が多くなり、印刷画像の濃度が高くなる。

請求項３記載の画像形成装置では、稼動量の増加に伴って現像バイアスを小さくするので、稼動量が増加しても、像担持体に付着する現像剤の量を一定に保つことができ、印刷画像の濃度が高くなるのを防止することができる。

また、請求項１〜３記載の画像形成装置においては、請求項４記載のように制御手段を構成することができる。請求項４記載の画像形成装置における制御手段は、現像手段に供給される現像バイアスが小さくなるに従って、転写バイアス供給手段により転写手段に供給する転写バイアスを小さくする。

現像バイアスが小さくなると、現像手段により像担持体に付着する現像剤の総帯電量は小さくなる。従って、現像バイアスが小さくなったにも関わらず、それ以前と同一の転写バイアスを転写手段に供給すると、必要以上の転写バイアスを供給することになり、転写手段の劣化が速くなって耐用期間が短くなると共に、消費電力の無駄につながる。

これに対し、請求項４記載のように現像バイアスの減少に伴って転写手段に供給する転写バイアスを小さくすると、過剰な転写バイアスが転写手段に供給されるのを防止することができ、効率的に転写を行うことができる。即ち、請求項４記載の画像形成装置によれば、転写手段が劣化するのを抑えることができ、更には、転写にかかる電力を抑えることができる。

尚、請求項１〜４記載の画像形成装置が、転写手段による転写後に像担持体に残留する現像剤を、現像手段を用いて回収する構成にされた所謂クリーナレス方式の画像形成装置である場合には、制御手段を、請求項５記載のように構成するとよい。請求項５記載の画像形成装置における制御手段は、転写バイアス供給手段により転写手段に供給する転写バイアスを、像担持体に付着する現像剤の極性が反転しないように制御する。

周知のように転写手段による転写では、完全に像担持体上の現像剤を記録紙に転写することができるわけではなく、転写後の像担持体には、一部の現像剤が残留する。クリーナレス方式の画像形成装置では、転写後に残留した現像剤を、現像手段を用いて回収するのであるが、転写時に一部の現像剤の極性が反転してしまうと、その極性が反転した現像剤については、現像手段を用いて現像剤を回収することが困難になる。

これに対し、請求項５記載の画像形成装置では、転写バイアスを像担持体に付着する現像剤の極性が反転しない値に設定するので、現像手段にて良好に残留した現像剤を像担持体から回収することができる。即ち、この発明（請求項５）によれば、トナーの回収率が低減してしまわないように画像形成装置を構成することができる。

また、請求項６記載の画像形成装置は、転写手段が、イオン導電性の転写ローラとして構成され、転写バイアスの供給を受けて、像担持体に形成された現像剤像を、自身と像担持体との間を通過する記録紙に転写する構成にされたものである。

イオン導電性の転写ローラは、総通電量が増加するに従って、その抵抗値が大きくなり、劣化するが、このような転写ローラを備える画像形成装置に、本発明（請求項１〜請求項５）を適用すると、現像バイアスに応じて適切な転写バイアスが転写手段（転写ローラ）に供給されるので、結果として転写ローラへの無駄な通電を抑えることができ、転写ローラの劣化を抑えることができる。

その他、請求項１〜６記載の画像形成装置が、転写手段による転写時に像担持体に付着した紙粉を像担持体から除去するための紙粉除去手段と、その紙粉除去手段に紙粉を選択的に除去させるための電圧を供給する紙粉除去電圧供給手段と、を備える構成にされた画像形成装置である場合には、請求項７記載のように、装置内に紙粉除去電圧変更手段を設けるとよい。

請求項７記載の画像形成装置における紙粉除去電圧変更手段は、転写バイアス供給手段により転写手段に供給される転写バイアスに応じて、紙粉除去電圧供給手段により紙粉除去手段に供給する電圧を変更する構成にされている。

転写手段に供給される転写バイアスが変化すると、それに応じて像担持体の未露光部分の表面電位が大きく変わり、紙粉除去のために、紙粉除去手段に印加すべき電圧の最適値が変化する。これに対し、転写バイアス値にかかわらず紙粉除去手段の電圧を一定に保持すると、紙粉除去手段の紙粉除去能力が低下したりする。

請求項７記載の画像形成装置によれば、紙粉除去電圧変更手段が、転写バイアスに応じて、紙粉除去電圧供給手段により紙粉除去手段に供給する電圧を変更するので、紙粉除去手段の紙粉除去能力が低下するのを抑えることができる。また、過剰な電圧を紙粉除去手段に印加しなくて済むので、当該画像形成装置の消費電力を抑えることができる。

また、請求項７記載の画像形成装置においては、請求項８記載のように、紙粉除去手段を、導電性のブラシ又は不織布にて構成すると良い。請求項８記載の画像形成装置によれば、導電性のブラシ又は不織布が紙粉除去電圧供給手段からの電圧供給を受けて、像担持体に付着した紙粉を吸着するので、簡単な構成で上述の機能（紙粉除去機能）を実現することができる。

その他、請求項７，８記載の画像形成装置においては、請求項９記載のように現像剤を、正帯電のトナーとするのが良い。紙粉は主に負帯電となることが多いため、現像剤を正帯電のトナーとすると、紙粉除去手段（ブラシ等）にて像担持体から紙粉のみを選択的に除去することができ、トナーを紙粉除去手段（ブラシ等）にて回収せずに現像手段にて効率よく回収することができる。

以下に本発明の実施例について図面とともに説明する。図１は、本発明が適用された電子写真方式の画像形成装置としてのレーザプリンタ１の概略断面構成を示した説明図である。

図１に示すレーザプリンタ１は、本体ケース２の底部に、用紙Ｐを給紙するフィーダユニット１０を備える。フィーダユニット１０は、用紙押圧板１１と、圧縮バネ１２と、給紙ローラ１３とを備え、圧縮バネ１２の付勢力によって用紙押圧板１１に載置された用紙Ｐを、給紙ローラ１３に押し当て、給紙ローラ１３の回転によって最上位の用紙Ｐを分離し、レジストローラ１４，１５側へと供給する。

給紙ローラ１３より矢印Ａで示す用紙搬送方向の下流側には、１対のレジストローラ１４，１５が回転可能に枢支されており、感光ドラム２０及び転写ローラ６０によって形成される転写位置へ所定のタイミングで用紙Ｐを搬送する。

像担持体としての感光ドラム２０は、正帯電性の材料、例えば、正帯電性のポリカーボネイトを主成分とする有機感光体を有する。この感光ドラム２０は、例えば、円筒状でアルミ製の円筒スリーブを本体として、その外周部に、ポリカーボネートに光導電性樹脂を分散させた所定厚さの光導電層を形成した中空状のドラムから構成され、円筒スリーブを接地した状態で、本体ケース２に回転自在に枢支される。尚、感光ドラム２０は、モータなどの駆動源からギアなどを介して駆動力を受け、矢印Ｂ方向に回転する。

また、感光ドラム２０の周囲には、感光ドラム２０表面を一様に帯電させるための帯電器３０と、帯電器３０により帯電した感光ドラム２０に静電潜像を形成するためのレーザ光Ｌを照射するスキャナユニット４０と、スキャナユニット４０によって感光ドラム２０に形成された静電潜像をトナーにより現像して、その感光ドラム２０上に現像剤像としてのトナー像を形成する現像器５０と、感光ドラム２０に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写ローラ６０と、転写時に感光ドラム２０に付着した紙粉を感光ドラム２０から除去するためのクリーニングブラシ８１を備えるクリーニング装置８０と、が設けられている。

帯電器３０は、例えば、タングステンなどからなる帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器から構成されており、所定の間隙を有した状態で感光ドラム２０に対向配置されている。

一方、スキャナユニット４０は、感光ドラム２０上に静電潜像を形成するためのレーザ光Ｌを発生するレーザ発生器（図示せず）、回転駆動されるポリゴンミラー４１、レンズ４２，４３、反射ミラー４４，４５などを備え、帯電器３０より感光ドラム２０回転方向下流側の露光位置で、感光ドラム２０表面にレーザ光Ｌを照射して感光ドラム２０表面を露光し、その感光ドラム２０表面に静電潜像を形成する。

その他、現像器５０は、上記露光位置より感光ドラム２０の回転方向下流側で感光ドラム２０に当接された現像手段としての現像ローラ５７を備える。この現像ローラ５７は、スキャナユニット４０により感光ドラム２０に形成された静電潜像を、自身表面に担持する正電荷を帯びたトナーにより現像（可視像化）して、感光ドラム２０上にトナー像を形成する。

具体的に現像器５０は、本体５１内にトナー収容室５２が形成された構成にされており、トナー収容室５２内に、アジテータ５３と、正帯電性のトナー５４（具体的には重合トナー）と、を備える。トナー収容室５２の隣には現像室５５が設けられており、この現像室５５には、供給ローラ５６と上記現像ローラ５７が回転可能に枢支されている。

供給ローラ５６は、金属製の軸材に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆された構成にされており、現像ローラ５７は、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴムやシリコンゴムなどからなるローラ本体の表面に、フッ素含有のウレタンゴムやシリコンゴムなどからなるコート層が被覆された構成にされている。尚、これら供給ローラ５６及び現像ローラ５７は、互いに圧接されている。

このトナー収容室５２内のトナー５４は、アジテータ５３の回転により攪拌されて現像室５５内へと供給され、供給ローラ５６と現像ローラ５７との間で正に摩擦帯電され現像ローラ５７に担持される。

現像ローラ５７が担持するトナー５４は、層厚規制ブレード５８により所定の層厚に規制され、現像に供される。層厚規制ブレード５８は、ステンレス鋼等の板からなる板ばねの端部に、シリコンゴム等のゴム部材からなる当接部を設けたもので、板ばねの弾性力により、当接部が現像ローラ５７に押圧される。尚、この現像ローラ５７には、後述する現像バイアス供給部１１１から、静電潜像の可視像化に必要な（換言すると、感光ドラム２０にトナーを塗布するために必要な）現像バイアスが供給される。

また、転写手段としての転写ローラ６０は、軸材の周囲にイオン導電性を有する断面円状の発泡弾性体（ポリウレタン等）が覆設された構成にされており、発泡弾性体の表面を感光ドラム２０表面に当接した状態で回転可能に枢支されている。この転写ローラ６０は、感光ドラム２０との当接面を介して感光ドラム２０から駆動力（摩擦力）を受け感光ドラム２０に対し従動回転する。

尚、発泡弾性体は、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム等の無機イオン物質、陽イオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤、過塩素酸テトラエチルアンモニウム等の有機イオン物質よりなるイオン導電剤を混合して所定の電気抵抗値に調整した高分子発泡体からなる。この種の発泡弾性体では、通電によってイオンの偏在が生じ、それによって電気抵抗値が上昇する（即ち、劣化する）。

転写ローラ６０は、レジストローラ１４，１５から搬送されてくる用紙Ｐを、感光ドラム２０及び転写ローラ６０との間に引き込んで、用紙Ｐを、定着ユニット７０側へと通過させる。用紙Ｐが転写ローラ６０と感光ドラム２０との間を通過する際には、転写順バイアス供給部１１３から転写ローラ６０に、転写に必要な順方向の転写バイアスが供給され、これによって、感光ドラム２０上のトナー像は、用紙Ｐに転写される。

その他、転写位置よりも用紙Ｐ搬送方向（図１に矢印Ａで示す）下流側には、トナー像を用紙Ｐに定着させるための定着ユニット７０と、用紙搬送用の一対の搬送ローラ７３及び排紙ローラ７４と、排紙トレイ７５と、が設けられている。

定着ユニット７０は、加熱用ローラ７１及び押圧ローラ７２を備え、用紙Ｐに転写されたトナー像を加熱用ローラ７１にて加熱しつつ、各ローラ７１、７２間で押圧することにより熱定着させる。その他、搬送ローラ７３及び排紙ローラ７４は、用紙Ｐの搬送方向における定着ユニット７０の下流側に設けられ、排紙トレイ７５は、排紙ローラ７４の下流側に設けられている。

また、クリーニング装置８０は、ナイロン、アクリル、レーヨン等に導電処理を施した繊維などからなる紙粉除去手段としての導電性の上記クリーニングブラシ８１を備えており、転写時に負に帯電された紙粉を選択的に感光ドラム２０から除去する構成にされている。具体的にクリーニングブラシ８１には、その電位が感光ドラム２０の表面電位より高くなるように、所定の電圧（以下、「ブラシ電圧」と表現する。）が、ブラシ電圧供給部１１７によって印加される。これによって、クリーニングブラシ８１には、正に帯電された残留トナーが吸着せず、負帯電の紙粉のみが選択的に吸着される。

即ち、このレーザプリンタ１は、所謂クリーナレス方式のレーザプリンタであり、転写ローラ６０による転写後に感光ドラム２０に残留するトナーを、クリーニング装置８０では回収せずに、現像器５０の現像ローラ５７を用いて回収する。

続いて、レーザプリンタ１の電気的構成について説明する。図２は、レーザプリンタ１の電気的構成を表したブロック図である。
本実施例のレーザプリンタ１は、当該装置を統括制御するＣＰＵ１０１、ＣＰＵ１０１での演算処理に必要なデータ等を一時記憶するＲＡＭ１０２、及び、各種プログラムや後述する制御テーブル１０５などを記憶するＲＯＭ１０３、を備える。

また、レーザプリンタ１には、印刷枚数計測カウンタ１０７、現像バイアス供給部１１１、転写順バイアス供給部１１３、転写逆バイアス供給部１１４、転写順バイアス供給部１１３及び転写逆バイアス供給部１１４のいずれか一方を転写ローラ６０に電気的に接続する切替部１１５、ブラシ電圧供給部１１７、及び、帯電器３０に所定の高電圧を印加する帯電器電源部１１９、が設けられている。

印刷枚数計測カウンタ１０７は、当該装置の稼動量として当該装置にて印刷された用紙Ｐの枚数を計測する構成にされており、稼動量計測手段として機能する。この印刷枚数計測カウンタ１０７は、転写ローラ６０、現像ローラ５７などをユニット化したカートリッジ（所謂プロセスカートリッジ）が交換される度にリセットされる。

当該レーザプリンタ１のＣＰＵ１０１は、印刷枚数計測カウンタ１０７から現在までの印刷枚数を表す情報（カウント値）を取得して、現像バイアス供給部１１１、転写順バイアス供給部１１３、ブラシ電圧供給部１１７、などを制御すると共に、感光ドラム２０上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する際には、切替部１１５を制御して、転写順バイアス供給部１１３と転写ローラ６０とを接続する。また、転写ローラ６０に付着するトナーを感光ドラム２０に吸着させて現像器５０により回収する際には、切替部１１５を制御して、転写逆バイアス供給部１１４と転写ローラ６０とを接続する。

現像バイアス供給手段としての現像バイアス供給部１１１は、現像ローラ５７の軸材に接続されており、定電圧制御により所定の現像バイアス（現像バイアス電圧）を現像ローラ５７に供給し、現像ローラ５７の表面電位をそのバイアス値にする。この現像バイアス供給部１１１は、可変電圧式の定電圧電源を備え、現像ローラ５７に供給する現像バイアス（現像バイアス電圧）を変更可能な構成されており、印刷枚数に応じＣＰＵ１０１にて設定される現像バイアス電圧値に対応する現像バイアスを現像ローラ５７に供給する。

一方、転写バイアス供給手段としての転写順バイアス供給部１１３は、切替部１１５の入力端に接続された所謂可変電流式の定電流電源を備え、定電流制御により、ＣＰＵ１０１により設定された転写電流値に対応する順方向の転写バイアス（転写電流）を転写ローラ６０に供給する。

転写ローラ６０に対し順方向の転写バイアスを供給することにより、転写ローラ６０の表面電位は、その転写ローラ６０に接触する直前の感光ドラム２０の表面電位より低くなり、感光ドラム２０と転写ローラ６０との間を通過する用紙Ｐには、感光ドラム２０から剥離されたトナーが付着する。このような手法よりトナー像の転写は行われる。この際、感光ドラム２０には、用紙Ｐに存在する負極性の紙粉が付着する。

また、転写逆バイアス供給部１１４は、切替部１１５の入力端に接続された定電圧電源を備え、転写ローラ６０の表面電位が、その転写ローラ６０に接触する直前の感光ドラム２０の表面電位よりも高くなるように、転写ローラ６０に逆方向（正極性）の転写バイアスを供給する。尚、切替部１１５の出力端は、転写ローラ６０の軸材に接続されている。

その他、紙粉除去電圧供給手段としてのブラシ電圧供給部１１７は、所謂可変電圧式の定電圧電源を備え、クリーニング装置８０のクリーニングブラシ８１に接続されている。このブラシ電圧供給部１１７は、印刷枚数に応じＣＰＵ１０１にて設定されるブラシ電圧値に対応するブラシ電圧を、クリーニングブラシ８１に印加して、クリーニングブラシ８１の表面電位を、感光ドラム２０の表面電位より高くする。

これにより、感光ドラム２０に残留する正帯電のトナー５４はクリーニングブラシ８１に付着せず、負極性の紙粉のみが選択的にクリーニングブラシ８１に付着する。但し、転写時に過剰な転写電流を転写ローラ６０を供給すると、トナー５４が負に帯電してしまうので、本実施例では、ＣＰＵ１０１が実行するバイアス設定処理（後述）にて、転写時にトナー５４が積極的に負に帯電しない程度の転写電流値を制御テーブル１０５に基づき転写順バイアス供給部１１３に設定するようにしている。

図３は、この制御テーブル１０５の構成を示した説明図である。制御テーブル１０５は、予め製造者側で試験等の結果に基づき作成され、ＲＯＭ１０３に格納される。本実施例では、印刷枚数が閾値を越える度に段階的に、現像バイアス電圧、転写電流及びブラシ電圧を印刷枚数に適合する値に変更するために、所定の印刷枚数の範囲毎に（本実施例では１５００枚毎に）、印刷枚数がその範囲内にある場合に設定すべき現像バイアス電圧、転写電流、ブラシ電圧の値を示した上記制御テーブル１０５を作成し、ＲＯＭ１０３に格納している。具体的には、印刷枚数が増加するに従って、現像バイアス電圧の絶対値、転写電流の絶対値が小さくなり、ブラシ電圧の絶対値が大きくなるように制御テーブル１０５を作成している。

また、本実施例のレーザプリンタ１におけるＣＰＵ１０１は、図４に示すバイアス設定処理を実行して、印刷枚数に応じた現像バイアス電圧、転写電流及びブラシ電圧を設定する。尚、図４は、レーザプリンタ１のＣＰＵ１０１が実行するバイアス設定処理を表すフローチャートである。本発明の制御手段及び紙粉除去電圧変更手段は、ＣＰＵ１０１が実行するバイアス設定処理により実現される。

図４に示すように、バイアス設定処理を実行すると、ＣＰＵ１０１は、まずＳ１１０にて印刷枚数計測カウンタ１０７に記憶されているカウント値を読み出し、現在までの印刷枚数を確認する。その後、読み出したカウント値に基づいて、印刷枚数（カウント値）に対応する現像バイアス電圧、転写電流、及びブラシ電圧の値をＲＯＭ１０３に記憶された制御テーブル１０５から読み出す（Ｓ１２０）。

Ｓ１２０での処理が完了すると、ＣＰＵ１０１は、そのＳ１２０にて読み出した現像バイアス電圧値を、現像バイアス供給部１１１に対して設定して、その値で、現像バイアス電圧を現像バイアス供給部１１１から現像ローラ５７に供給するようにする（Ｓ１３０）。また同時にＣＰＵ１０１は、Ｓ１２０にて読み出した転写電流値を、転写順バイアス供給部１１３に設定して、その値で転写電流を転写順バイアス供給部１１３から転写ローラ６０に供給するようにする（Ｓ１４０）。

その他、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１２０にて読み出したブラシ電圧値を、ブラシ電圧供給部１１７に設定して、その値でブラシ電圧をブラシ電圧供給部１１７からクリーニングブラシ８１に供給するようにする（Ｓ１５０）。

その後、ＣＰＵ１０１は、上記設定した現像バイアス電圧、転写電流、及びブラシ電圧で印刷処理を実行して（Ｓ１６０）、周知の方法で用紙Ｐにトナー像を転写する。
本実施例では、ＣＰＵ１０１が上述した図４に示すバイアス設定処理を用紙毎に行うため、現像バイアス電圧、転写電流、及びブラシ電圧は、印刷枚数の増加に伴って図５に示すように変更される。図５（ａ）は、印刷枚数と現像ローラ５７に供給される現像バイアス電圧との関係を示したグラフであり、図５（ｂ）は、印刷枚数と転写ローラ６０に供給される転写電流との関係を示したグラフであり、図５（ｃ）は、印刷枚数とクリーニングブラシ８１に供給されるブラシ電圧との関係を示したグラフである。

図５に示すように、本実施例では、印刷枚数が１５００枚を越える度に、現像バイアス電圧及び転写電流（絶対値）が所定量ずつ小さくされ、ブラシ電圧が所定量ずつ大きくされる。即ち、ＣＰＵ１０１は、図４に示すバイアス設定処理を実行することにより、印刷枚数の増加に従って、現像バイアス電圧値を小さくし、その現像バイアス電圧の減少と共に、転写電流値（絶対値）を小さくし、その転写電流値（絶対値）の減少と共に、ブラシ電圧値を大きくする。

尚、上述した制御テーブル１０５は、次のように作成される。
まず始めに、印刷枚数に適切な現像バイアス電圧値を決定するため、レーザプリンタ1の試験機を用いて、現像バイアス電圧及び転写電流並びにブラシ電圧の値を固定して上述の手法で用紙Ｐにトナー像を転写し印刷画像のサンプルを採る。そして透過濃度計を用いて、印刷画像の濃度を測定する。このような測定を、現像バイアス電圧を変更して複数回行うことで、印刷枚数に依らず印刷画像の濃度が略一定となる現像バイアス電圧値を、所定の印刷枚数（本実施例では１５００枚）毎に決定する。

また、印刷画像の濃度が略一定となる現像バイアス電圧値を決定すると、その各現像バイアス電圧値を用いて黒一色のベタ印刷を行い、クリーニングブラシ８１と感光ドラム２０との接触位置における転写処理後の感光ドラム２０の表面電位を測定する。この測定値がゼロ以下である場合には、転写後に感光ドラム２０表面に残留しているトナーの帯電極性が逆転し（即ち負極性）、残留トナーがクリーニングブラシ８１に吸着しやすい状態になっていると考えられるため、各現像バイアス電圧値にて測定した感光ドラム２０の表面電位がゼロ以下とならないような転写電流値を探索する。

具体的には、転写ローラ６０の抵抗値や、用紙の種類によるばらつきを考慮に入れて、転写後の感光ドラム２０の表面電位が５０Ｖ以下とならないように、各現像バイアス電圧値に適切な転写電流値を決定する。これによりＣＰＵ１０１は、感光ドラム２０に付着する残留トナーの極性が反転しないように転写電流値を制御することが可能となる。

上述のようにして転写電流値を決定すると、次にその転写電流値に適切なブラシ電圧値を決定する。本実施例のレーザプリンタ１は、転写位置より下流側に感光ドラム２０の表面電位を消去するような除電手段（イレーズランプ等）を備えていない。このため、転写電流値を変更すると、クリーニングブラシ８１との接触位置における感光ドラム２０の表面電位が変動することになり、クリーニングブラシ８１にて負帯電の紙粉を有効に除去可能なブラシ電圧の適値（換言するとクリーニングブラシ８１の表面電位の適値）も変動する。具体的には、転写電流値が小さくなると、クリーニングブラシ８１との接触位置における感光ドラム２０の未露光部分の表面電位が上昇するため、ブラシ電圧の適値は、転写電流値の減少と共に上昇する。

クリーニングブラシ８１に印加する電圧値（換言すると、クリーニングブラシ８１の電位）については、感光ドラム２０の表面電位より１００〜２００Ｖ程度大きくするのが好ましいことが本発明者らの経験によりわかっている。このため、本実施例では、クリーニングブラシ８１との接触位置における感光ドラム２０の未露光部分の表面電位を、各転写電流値毎に計測し、その未露光部分の表面電位に１２５Ｖを加えた値を、クリーニングブラシ８１に供給する電圧値（ブラシ電圧値）に決定する。

本実施例では、このような手法で、印刷枚数と現像バイアス電圧との適切な関係、現像バイアス電圧と転写電流との適切な関係、及び、転写電流とブラシ電圧との適切な関係、を求めて制御テーブル１０５を作成し、ＲＯＭ１０３に格納する。

以上、レーザプリンタ１の構成について説明したが、本実施例では、現像ローラ５７に供給する現像バイアスに対し適切な転写電流の値を探索して制御テーブル１０５を作成し、バイアス設定処理にて、ＣＰＵ１０１に、現像ローラ５７に供給する現像バイアスに対応する転写電流値を制御テーブル１０５から読み出させ（Ｓ１２０）、その転写電流値を転写順バイアス供給部１１３に設定させることで（Ｓ１４０）、現像バイアス供給部１１１が現像ローラ５７に供給する現像バイアス値に基づく転写電流の制御をＣＰＵ１０１に行わせるようにした。

また、印刷枚数が増加しても印刷画像が均一となるような現像バイアスを試験により求めて、その結果を反映させた制御テーブル１０５を作成し、ＣＰＵ１０１に、その制御テーブル１０５に基づいて、印刷枚数に応じた現像バイアス電圧値を現像バイアス供給部１１１に設定させることにより、印刷枚数に基づく現像バイアス及び転写電流の制御をＣＰＵ１０１に行わせるようにした。

具体的には、印刷枚数に応じて図６に示すようにトナーの比電荷が減少することから、ＣＰＵ１０１に、印刷枚数の増加と共に現像バイアスを小さく設定させることにより、印刷枚数によらず印刷画像の濃度を一定に保てるようにした。また、現像バイアス値を小さく設定すると共に転写電流値を小さくすることによって、過剰に転写電流が転写ローラ６０に供給され、転写後の残留トナーが負極性となってクリーニングブラシ８１に付着してしまうのを抑えるようにした。

したがって、本実施例によれば、レーザプリンタ１の性能を高めることができ、印刷枚数に依らず品質の高い画像を安定して用紙Ｐに形成することができるレーザプリンタ１を提供することができる。その他、本実施例によれば、転写によりトナーの極性が反転してしまい転写後に残留する負極性のトナーがクリーニングブラシ８１に付着することで、現像器５０による残留トナーの回収率が悪化するのを抑えることができる。

また、イオン導電性の発泡弾性体は、総通電量が増大するにつれて劣化し、その抵抗値が上昇するが、本実施例によれば無駄な転写電流が転写ローラ６０に供給されないので、転写ローラ６０の耐用期間を有効に延ばすことができる。また、レーザプリンタ１の消費電力を抑えることができる。

その他、本実施例では、転写電流の変更に伴って起こる感光ドラム２０の未露光部分の表面電位の変化に対応するため、ＣＰＵ１０１が実行するバイアス設定処理により、転写電流値に応じて、ブラシ電圧供給部１１７からクリーニングブラシ８１に印加するブラシ電圧を変更するようにした。従って、本実施例によれば、ブラシ電圧が小さすぎることにより紙粉の除去能力が低下したり、過剰なブラシ電圧をかけることによってクリーニングブラシ８１や感光ドラム２０が劣化するのを抑えることができ、効率よく感光ドラム２０から有効に紙粉のみを選択的に除去することができると共に、レーザプリンタ１の消費電力を抑えることができる。

尚、本発明の画像形成装置は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、制御テーブル１０５に基づいて現像バイアス、転写電流、及びブラシ電圧の各値を設定するようにレーザプリンタ１を構成したが、印刷枚数から最適な現像バイアス値を導出するため演算式、現像バイアス値から最適な転写電流値を導出するための演算式、転写電流値から最適なブラシ電圧値を導出するための演算式、をＲＯＭ１０３等に格納しておき、それら演算式に基づいて、現像バイアス、転写電流、及び、ブラシ電圧を設定するようにレーザプリンタ１を構成しても構わない。

また、上記実施例では、印刷枚数を目安として、現像バイアス、転写電流、及びブラシ電圧の各値を変更するようにしたが、印刷枚数を目安とする代わりに、当該装置の総稼動時間や現像ローラ５７の回転数などを目安としてもよい。

その他、上記実施例では、クリーニングブラシ８１を備えるクリーニング装置８０を用いて紙粉を除去するようにしたが、上記クリーニング装置８０の代わりに、不織布にて紙粉を除去する構成のクリーニング装置など、その他の周知のクリーニング装置を用いてもよい。

本実施例のレーザプリンタ１の概略断面構成を示した説明図である。 レーザプリンタ１の電気的構成を表したブロック図である。 制御テーブル１０５の構成を示した説明図である。 ＣＰＵ１０１が実行するバイアス設定処理を表すフローチャートである。 印刷枚数と現像バイアス電圧との関係を示したグラフ（ａ）、印刷枚数と転写電流との関係を示したグラフ（ｂ）、及び、印刷枚数とブラシ電圧との関係を示したグラフ（ｃ）である。 印刷枚数と比電荷の関係を示したグラフである。

符号の説明

１…レーザプリンタ、２…本体ケース、１０…フィーダユニット、１１…用紙押圧板、１３…給紙ローラ、１４，１５…レジストローラ、２０…感光ドラム、３０…帯電器、４０…スキャナユニット、５０…現像器、５２…トナー収容室、５３…アジテータ、５４…トナー、５５…現像室、５６…供給ローラ、５７…現像ローラ、５８…層厚規制ブレード、６０…転写ローラ、７０…定着ユニット、８０…クリーニング装置、８１…クリーニングブラシ、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１０５…制御テーブル、１０７…印刷枚数計測カウンタ、１１１…現像バイアス供給部、１１３…転写順バイアス供給部、１１４…転写逆バイアス供給部、１１５…切替部、１１７…ブラシ電圧供給部、１１９…帯電器電源部、Ｐ…用紙

Claims (9)

1. 像担持体に形成された静電潜像を、電荷を帯びた現像剤を用いて可視像化して、像担持体上に現像剤像を形成する現像手段と、
   該現像手段に、前記静電潜像の可視像化に必要な現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段と、
   前記像担持体に形成された現像剤像を記録紙に転写する転写手段と、
   該転写手段に、前記転写に必要な転写バイアスを供給する転写バイアス供給手段と、
   を備える画像形成装置であって、
   前記現像バイアス供給手段は、前記現像手段に供給する現像バイアスを変更可能な構成にされており、
   前記現像バイアス供給手段が前記現像手段に供給する現像バイアスに基づいて、前記転写バイアス供給手段により前記転写手段に供給する転写バイアスを制御する制御手段、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体に形成された静電潜像を、電荷を帯びた現像剤を用いて可視像化して、像担持体上に現像剤像を形成する現像手段と、
   該現像手段に、前記静電潜像の可視像化に必要な現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段と、
   前記像担持体に形成された現像剤像を記録紙に転写する転写手段と、
   該転写手段に、前記転写に必要な転写バイアスを供給する転写バイアス供給手段と、
   を備える画像形成装置であって、
   当該画像形成装置の稼動量を計測する稼動量計測手段と、
   該稼動量計測手段にて計測された当該画像形成装置の稼動量に基づいて、前記現像バイアス供給手段により前記現像手段に供給する現像バイアス、及び、前記転写バイアス供給手段により前記転写手段に供給する転写バイアスを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御手段は、当該画像形成装置の稼動量が増加するに従って、前記現像手段に供給する現像バイアスを小さくする構成にされていることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、現像バイアスが小さくなるに従って、前記転写バイアス供給手段により前記転写手段に供給する転写バイアスを小さくする構成にされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記転写手段による転写後に前記像担持体に残留する現像剤を、前記現像手段を用いて回収する構成にされた請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記制御手段は、前記転写バイアス供給手段により前記転写手段に供給する転写バイアスを、前記像担持体に付着する現像剤の極性が反転しないように制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記転写手段は、イオン導電性の転写ローラであり、前記転写バイアスの供給を受けて、前記像担持体に形成された現像剤像を、前記像担持体との間を通過する記録紙に転写する構成にされていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記転写手段による転写時に前記像担持体に付着した紙粉を前記像担持体から除去するための紙粉除去手段と、
   前記紙粉除去手段に、前記像担持体から前記紙粉を選択的に除去させるための電圧を供給する紙粉除去電圧供給手段と、
   前記転写バイアス供給手段により前記転写手段に供給される転写バイアスに応じて、前記紙粉除去電圧供給手段により前記紙粉除去手段に供給する電圧を変更する紙粉除去電圧変更手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記紙粉除去手段は、前記紙粉除去電圧供給手段からの電圧供給を受けて前記像担持体に付着した紙粉を吸着する導電性のブラシ又は不織布からなることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記現像剤は、正に帯電されたトナーであることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の画像形成装置。
   
   

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