JP3475689B2

JP3475689B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3475689B2
Application number: JP00533697A
Authority: JP
Inventors: 浩二宇野
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 2003-12-08
Anticipated expiration: 2017-01-16
Also published as: JPH10207187A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置に関し、特に、像担持体表面に形成された静
電潜像を現像剤で顕像化するのと同時に、前回の転写後
も像担持体表面に残留する残留現像剤を回収するように
したクリーナレス型の画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、転写材に転写されることなく
像担持体表面に残留した現像剤（残留現像剤）を、専用
のクリーニング部材によらずに回収するようにしたクリ
ーナレス型の画像形成装置が提供されている（特開平４
−２０９８６号公報等参照）。図１９に示すように、こ
の種の画像形成装置では、像担持体である筒状の感光体
１の回転方向に沿って帯電ブラシ２を含む帯電装置３、
レーザ装置４、現像清掃装置５及び転写チャージャ６が
順に配設されている。

【０００３】上記帯電ブラシ２には、感光体１表面を均
一に帯電させるために、図２０（Ａ）に示すような直流
電圧をスイッチングした完全な矩形波形の振動電圧、図
２０（Ｂ）に示すような直流電圧をスイッチングした立
ち上がり、立ち下がりがある矩形波形の振動電圧、ある
いは、図２０（Ｃ）に示すような直流電圧に交流電圧を
重畳した振動電圧が印加される。

【０００４】上記均一に帯電された感光体１の表面をレ
ーザ装置４が照射するレーザ光７により露光して静電潜
像を形成する。この静電潜像は現像清掃装置５により顕
像化され、それと同時に、残留現像剤が現像清掃装置５
に回収される。具体的には、露光により減衰している感
光体１表面の画像部の電位と、現像清掃装置５の現像剤
担持体７に印加される現像バイアスとの電位差により画
像部に現像剤を供給する。また、感光体１の露光されて
いない非画像部の電位と、上記現像バイアス電圧との電
位差により、非画像部に存在する残留現像剤を現像剤担
持体７に静電的に吸着させて回収する。

【０００５】その後、転写チャージャ６から感光体１に
現像剤と逆極性の転写電流が供給され、上記現像剤によ
り顕像化された像が感光体１表面に搬送されてきた用紙
Ｐに転写される。

【０００６】帯電ブラシ２には、上記のように感光体１
表面を帯電させるほか、残留現像剤を回収する機能及び
残留現像剤に電荷を注入する機能がある。すなわち、感
光体１の回転に従って帯電ブラシ２との接触部に到達す
る残留現像剤には、正規の帯電極性（感光体１と同極
性）と帯電したもののほか、正規の帯電極性と逆極性に
帯電したものがあり、この逆極性の残留現像剤は帯電ブ
ラシ２に静電的に吸着して回収された後、電荷が注入さ
れて正規の極性となって感光体１に放出される。また、
正規の極性に帯電している残留現像剤であっても、上記
逆極性の残留現像剤に静電的に吸着して逆極性の残留現
像剤と共に帯電ブラシ２に回収されたり、帯電ブラシ２
に機械的に掻き取られる場合もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の画
像形成装置において、はがき等の小面積の用紙Ｐを使用
すると、転写チャージャ６から供給される転写電流の大
部分は、相対的にインピーダンスが低い感光体１上の用
紙Ｐが配置されない部分（非通紙部）に流れるため、用
紙Ｐが配置されている部分（通紙部）に流れる転写電流
が減少する。よって、小面積の用紙Ｐを使用する場合に
は、感光体１表面の現像剤を用紙Ｐに転写する効率（転
写効率）が低下して残留現像剤が増加する。そのため、
帯電ブラシ２や現像清掃装置５により回収されなかった
残留現像剤が、感光体１の回転により再度転写チャージ
ャ６の配置位置まで到達し、新たに供給された用紙Ｐに
転写される現象（再転写）が発生する。

【０００８】これに対し、上記図２０（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）に示した振動電圧の振幅Ｗを大きく設定すれば、
帯電ブラシ２による残留現像剤の回収効率が向上し、上
記再転写の発生を防止することができる。しかし、この
振幅Ｗが大きいと、上記逆極性に帯電された残留現像剤
に正規の極性の電荷を注入する効率が低下し、感光体１
上の逆極性に帯電した残留現像剤（かぶりトナー）が増
加する。そのため、上記振幅Ｗを大きく設定すると、間
欠印刷（画像形成時は振動電圧、非画像形成時は一定極
性の定電圧を印加し、定電圧印加時間を長く設定す
る。）の場合には問題はないが、連続印刷（画像形成時
は振動電圧、非画像形成時は一定極性の電圧を印加し、
定電圧印加時間を間欠印刷よりも短く設定する。）の場
合にいわゆる地肌かぶりが画像に発生する。

【０００９】このように、クリーナレス型の画像形成装
置では、再転写防止のために帯電ブラシによる残留現像
剤の回収効率を高めようとすると逆極性の残留現像剤に
電荷を注入する効率が低下し、連続印刷時に地肌かぶり
が発生しやすくなる。一方、連続印刷時の地肌かぶり発
生防止のために逆極性の残留現像剤に電荷を注入する効
率を高めようとすると、帯電ブラシによる残留現像剤の
回収効率が低下して再転写が発生しやすくなる。

【００１０】例えば、本発明者が表１の実験１で示す条
件でレターサイズの用紙に対して、白黒比５％の文字チ
ャートを間欠印字したところ、再転写及び地肌かぶりの
ない、良好な画像が得られたが、実験２で示すように、
他の条件を同一として用紙の寸法のみをはがきサイズ
（レターサイズの用紙の約１／２の面積）として間欠印
刷を行ったところ再転写が発生した。そこで、実験３に
示すように、現像剤の回収効率を高めるために帯電ブラ
シに供給する電圧の振幅Ｗを１０００Ｖから１４００Ｖ
に増加させて間欠印字を行ったところ、再転写が発生せ
ず良好な画像が得られた。しかし、この場合、連続印刷
を行うと、地肌かぶりが発生した。

【００１１】

【表１】

【００１２】また、用紙寸法の他にも、転写電圧、転写
電流、供給現像剤濃度、原稿の白黒比、現像スリーブ電
流、現像バイアス等の条件いかんによっても残留現像剤
が増加し、同様の問題を生じる。

【００１３】本発明は、かかる従来のクリーナレス型画
像形成装置における問題を解決するためになれさたもの
であって、地肌かぶりと再転写の両方を確実に防止し、
良好な画像を得られるようにすることを課題としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様は、像担持体表面に形成された
静電潜像を現像剤で顕像化すると同時に、残留現像剤を
回収するクリーナレス型の画像形成装置において、上記
像担持体と接触した状態で回転する帯電ブラシと、該帯
電ブラシに対して、第１の電位と、該第１の電位よりも
低電位の第２の電位との間で振動する振動電圧を印加す
る振動電圧印加手段と、上記像担持体表面に存在する残
留現像剤量と相関する画像形成パラメータを検出する検
出手段と、上記検出手段の検出値から残留現像剤量が多
いと判断すると上記振動電圧の振幅を大きくする一方、
残留現像剤の量が少ないと判断すると上記振動電圧の振
幅を小さくする電圧波形調節手段とを備えることを特徴
とする。

【００１５】

【００１６】さらに具体的には、上記検出手段が検出す
る残留現像剤量と相関する画像形成パラメータは、用紙
寸法、転写電圧、転写電流、供給現像剤濃度、原稿の白
黒比、スリーブ電流、現像バイアスのうちの少なくとも
いずれか一つである。

【００１７】上記検知手段が検出する上記用紙寸法等の
残留現像剤量と相関する画像形成パラメータに応じて、
帯電ブラシに印加する振動電圧の振幅を調節すれば、再
転写と地肌かぶりの両方を防止し、良好な画像を得るこ
とができる。

【００１８】

【００１９】振動電圧の振幅を大きくすると、帯電ブラ
シの残留現像剤の回収効率が高くなる一方、帯電ブラシ
が逆極性に帯電した残留現像剤に電荷を注入する効率は
低下する。これらとは逆に、振動電圧の振幅を小さくす
ると、残留現像剤の回収効率は低下するが、逆極性に帯
電した残留現像剤に電荷を注入する効率は高くなる。よ
って、上記のように振動電圧の振幅を調節すれば、残留
現像剤量が多い場合には帯電ブラシの回収力が高くなり
再転写が防止される一方、残留現像剤量が少ない場合に
は、上記逆極性の残留現像剤に電荷を注入する効率が高
くなり、地肌かぶりを防止できる。

【００２０】本発明の第２の態様は、像担持体表面に形
成された静電潜像を現像剤で顕像化すると同時に、残留
現像剤を回収するクリーナレス型の画像形成装置におい
て、上記像担持体と接触した状態で回転する帯電ブラシ
と、該帯電ブラシに対して、第１の電位と、該第１の電
位よりも低電位の第２の電位との間で振動する振動電圧
を印加する振動電圧印加手段と、該振動電圧印加手段が
出力する振動電圧のデューティ比を調節する電圧波形調
節手段とを備えることを特徴とする。具体的には、上記
画像形成装置は、像担持体表面に存在する残留現像剤量
と相関する画像形成パラメータを検出する検出手段を備
え、上記電圧波形調節手段は該検出手段の検出値に応じ
て上記デューティ比を調節する。さらに具体的には、上
記検出手段が検出する残留現像剤量と相関する画像形成
パラメータは、用紙寸法、転写電圧、転写電流、供給現
像剤濃度、原稿の白黒比、スリーブ電流、現像バイアス
のうちの少なくともいずれか一つである。上記電圧波形
調節手段は、上記検出手段の検出値から残留現像剤量が
多いと判断すると上記第１の電位の電圧の印加時間を短
くして第２の電位の電圧の印加時間を長く設定する一
方、残留現像剤の量が少ないと判断すると上記第１の電
位の電圧の印加時間を長くして第２の電位の電圧の印加
時間を短く設定することが好ましい。

【００２１】振動電圧の第２の電位の電圧を印加してい
る時間を長くすると、残留現像剤の回収力が向上する。
一方、第１の電位の電圧を印加している時間を長くする
と、逆極性に帯電している残留現像剤に電荷を注入する
効率が高くなる。よって、上記のように振動電圧のデュ
ーティ比を調節すれば、残留現像剤量が多い場合には帯
電ブラシの回収力が高くなり再転写が防止される。一
方、残留現像剤量が多い場合には、上記逆極性の残留現
像剤に電荷を注入する効率が高くなり、地肌かぶりを防
止できる。

【００２２】さらに、電圧波形調節手段を、使用者が手
動調節可能とすることが好ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。（第１実施形態）図１及び図２は、本発明の実施形態に
係るクリーナレス型のレーザビームプリンタを示してい
る。なお、本実施形態では、トナーの正規の帯電極性は
負である。

【００２４】レーザビームプリンタの本体１１の略中央
部には、円筒体の外周面に有機光導電材料（ＯＰＣ）の
薄膜層を形成してなる像担持体を構成する感光体１２
が、回転自在に配設されている。この感光体１２は、図
示しないモータにより図１において矢印Ａで示す方向に
回転する。なお、この感光体１２は、周速度が５mm/sec
であり、感光光量が１８erg/cm²である。

【００２５】感光体１２の周囲には、その回転方向に沿
って、帯電装置１３、レーザ装置１４、現像清掃装置１
５及び転写チャージャ１６が順に配設されている。ま
た、現像清掃装置１５の下方には給紙カセット１７が設
置され、この給紙カセット１７に収容された用紙Ｐに給
紙ローラ１８が当接している。また、給紙カセット１７
から、ガイド１９ａ，１９ｂに沿って感光体１２と転写
チャージャ１６に挟まれた転写領域を通る通紙路が形成
されており、給紙カセット１７内の用紙Ｐは定着ローラ
２０を介して本体１１に付設された排紙トレイ２１上に
排出されるようになっている。

【００２６】上記帯電装置１３は、感光体１２に向けて
開口するカバー２３内に、感光体１２に軸方向に沿って
配置された帯電ブラシ２４を備えている。この帯電ブラ
シ２４は、回転軸を構成する芯金２４ａに、直毛状の繊
維からなる接触子２４ｂを密に植設して構成されてい
る。なお、本実施形態では、芯金２４ａの直径を６ｍｍ
としている。また、接触子２４ｂは、抵抗が１０⁵〜１
０⁷Ω／ｃｍの導電性レーヨンからなり、パイル長が５
ｍｍである。さらに、接触子２４ｂのパイル密度が５
０，０００本／平方インチである。さらにまた、接触子
２４ｂが斜毛状態にあるときの帯電ブラシ２４の外径は
１４．２ｍｍである。

【００２７】また、帯電ブラシ２４は、感光体１２の表
面に接触しており、モータ（図示せず。）によって、図
１において矢印Ｂで示すように感光体１２の移動方向
（矢印Ａ方向）に対して順方向に回転するようになって
いる。本実施形態では、帯電ブラシ２４の回転速度は、
１８０ｒｐｍである。

【００２８】上記帯電ブラシ２４には振動電圧印加手段
を構成する電源回路２６が接続されており、この電源回
路２６から印加される出力電圧Ｖ_OUTにより感光体１２
表面が帯電される。この電源回路２６は、電圧波形調節
手段４６から入力される駆動電圧Ｖ_dに比例する出力電
圧Ｖ_OUTを出力するものであり、図３に示すように、定
電圧源２７、制御回路２８、トランジスタＴｒ１、トラ
ンス２９、ダイオードＤ₁及びコンデンサＣ₁を備えてい
る。また、電源２６は、制御回路２８に出力電圧Ｖ_OUT
をフィードバックするための抵抗Ｒ₁，Ｒ₂を備えてい
る。なお、図３においてコンデンサＣ₂及び抵抗Ｒ₃は、
画像形成プロセス部（帯電ブラシ２４及び感光体１２）
の抵抗及び容量を示す等価回路である。図４は、上記電
源回路２６の入出力特性を示しており、電源回路２６か
らの出力電圧Ｖ_OUTは電圧波形調節手段４６の駆動電圧
Ｖ_dに比例する。

【００２９】現像清掃装置１５は、現像剤である摩擦帯
電性の非磁性一成分のトナーを収容するケーシング３４
を備えている。感光体１２に向かって開口するケーシン
グ３４の開口部３４ａには、感光体１２と同極性の電荷
を有するトナーを感光体１２に搬送する現像スリーブ３
５が設けられている。この現像スリーブ３５は、図示し
ないモータに駆動されて感光体１２と面接触しながら回
転する。また、現像スリーブ３５には、電源３６から現
像バイアス（本実施形態では−２４０Ｖで一定であ
る。）が印加されている。さらに、現像スリーブ３５の
回転方向上流側には、電源３７よりブレードバイアスが
印加されているブレード３８が接触している。さらにま
た、現像スリーブ３５の回転方向下流側には、電源３９
より除電バイアスが印加されている除電部材４０が接触
している。なお、ケーシング３４内には、上記現像スリ
ーブ３５と反対方向に回転する撹拌羽根４２が設けられ
ている。

【００３０】転写チャージャ１６は、感光体１２の回転
と同期して給紙カセット１７から転写領域に送り込まれ
る用紙Ｐに、その裏面からトナーの正規の帯電極性とは
逆極性の電流を供給してトナーを静電的に引き付け、感
光体１２の表面のトナー画像を用紙Ｐに転写する。な
お、図２において２１は転写チャージャ１６の電源であ
る。本実施形態では、上記転写チャージャ１６から感光
体１２に流れ込む電流（感光体流れ込み電流Ｉ_PC）を一
定（９μＡ）としている。

【００３１】上記給紙カセット１７と転写領域との間に
存在するガイド１９ａ上には、用紙幅検知センサ４４が
設けられている。この用紙幅検知センサ４４は、公知の
構造の光学センサからなり、給紙カセット１７から供給
される用紙Ｐの幅を検知して電圧波形調節手段４６に出
力する。

【００３２】電圧波形調節手段４６は、画像形成時に、
図５（Ａ）において実線で示すように高電圧Ｖ_hiと低電
圧Ｖ_lowを繰り返す矩形波形の駆動電圧Ｖ_dをメインスイ
ッチ２７に出力する。この駆動電圧Ｖ_dは周波数が３０
Ｈｚである。また、駆動電圧Ｖ_dは、高電圧Ｖ_hiの印加
時間（図５（Ａ）において時間ｔ₁〜ｔ₂）を２０ｍｓｅ
ｃ、低電圧Ｖ_lowの印加時間（図５（Ａ）において時間
ｔ₂〜ｔ₃）を１３ｍｓｅｃとしており、デューティ比が
２０：１３である。帯電ブラシ２４に印加される電源回
路２６の出力電圧Ｖ_OUTは、上記したように電圧波形調
節手段４６が出力する駆動電圧Ｖ_dに比例する。よっ
て、駆動電圧Ｖ_dの高電圧Ｖ_hiが４．３Ｖ、低電圧Ｖ_low
が１Ｖであれば、出力電圧Ｖ_OUTは、図５（Ｂ）に示す
ように、高電圧が−１３００、低電圧が−３００Ｖで振
幅が１０００Ｖの立ち上がり、立ち下がりを有する矩形
波形の振動電圧となる。一方、駆動電圧Ｖ_dの高電圧Ｖ
_hiが５Ｖ、低電圧Ｖ_lowが０．３３Ｖであれば、出力電
圧Ｖ_OUTは、図５（Ｂ）に示すように、高電圧が−１５
００、低電圧が−１００Ｖで振幅が１４００Ｖの立ち上
がり、立ち下がりを有する矩形波形の振動電圧となる。

【００３３】また、電圧波形調節手段４６は、上記用紙
幅検知センサ４４から入力される信号に基づいて給紙カ
セット１７から供給される用紙Ｐの寸法を検知し、検知
された用紙寸法に応じて、上記電源回路２６に出力する
駆動電圧Ｖ_dを切り換える。

【００３４】まず、電圧波形調節手段４６は、上記用紙
幅検知センサ４４の出力から供給される信号に基づいて
用紙Ｐがレターサイズであると判断すると、高電圧Ｖ_hi
が４．３Ｖ、低電圧Ｖ_lowが１Ｖの駆動電圧Ｖ_dを出力す
る。この場合は、帯電ブラシ２４に印加される出力電圧
Ｖ_OUTは、図３（Ｂ）に示すような波形の振動電圧であ
り、その振幅Ｗは１０００Ｖである。

【００３５】一方、電圧波形調節手段４６は、用紙幅検
知センサ４４の出力から供給される信号に基づいて用紙
Ｐがはがきサイズ（用紙の幅がレターサイズの１／２）
であると判断すると、高電圧Ｖ_hiが５Ｖ、低電圧Ｖ_low
が０．３３Ｖの駆動電圧Ｖ_dを出力する。この場合、帯
電ブラシ２４に印加される出力電圧Ｖ_OUTは、図３
（Ｃ）に示すような波動状の波形の振動電圧であり、そ
の振幅Ｗは１４００Ｖである。

【００３６】ここで、レターサイズ及びはがきサイズの
場合の振幅Ｗをそれぞれ１０００Ｖ、１４００Ｖとした
のは、上記した表１に示した実験１〜実験３の結果に基
づく。すなわち、上記実験１〜実験３より、用紙Ｐがレ
ターサイズの場合には、転写効率が高く残留トナー濃度
は低濃度である。よって、この場合は、逆極性のトナー
に対する電荷注入の効率を高めて地肌かぶりを防止する
ために出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを１０００Ｖと小さく設
定している。一方、用紙Ｐがはがきサイズの場合には、
転写効率が低く、残留トナー濃度が高濃度となる。よっ
て、この場合は、帯電ブラシ２４によるトナーの回収効
率を高めて再転写を防止するために、出力電圧Ｖ_OUTの
振幅Ｗを１４００Ｖとしてレターサイズの場合よりも大
きく設定する。

【００３７】このように用紙寸法に応じて帯電ブラシ２
４に印加する電圧の振幅Ｗを切り換えて電圧を印加すれ
ば、レターサイズの場合もはがきサイズの場合も再転写
が起こらず、かつ、地肌かぶりのない良好な画像を得る
ことができる。

【００３８】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態について説明する。なお、第２実施形態から第７実
施形態の構成及び作用は特に説明しない限り、上記第１
実施形態と同様である。

【００３９】図４は、上記第１実施形態のレーザプリン
タにおいて、レターサイズの用紙を使用した場合、はが
きサイズの用紙を使用した場合及び用紙を供給しなかっ
た場合における転写チャージャ１６の電圧（転写電圧Ｖ
_T）と、そのときの感光体流れ込み電流Ｉ_PCとの関係を
示している。この図４に示すように、感光体流れ込み電
流Ｉ_PCが９μＡで一定となるように転写電圧Ｖ_Tを制御
すると、用紙がレターサイズの場合の転写電圧Ｖ_Tは
４．３０ｋＶ、はがきサイズの場合の転写電圧Ｖ_Tは
４．１５ｋＶである。そして、図５に示すように、感光
体流れ込み電流Ｉ_Pcが一定（９μＡ）の場合には、転写
電圧Ｖ_Tと残留トナー濃度との間に相関関係がある。す
なわち、感光体流れ込み電流Ｉ_PCが一定である場合、転
写電圧Ｖ_Tが高圧である程残留トナー濃度が低濃度とな
る。そこで、第２実施形態では、転写電圧Ｖ_Tに応じ
て、帯電ブラシ２４に印加する出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗ
を調節している。

【００４０】図６に示すように、電源２１と転写チャー
ジャ１６との間には、転写電圧Ｖ_Tを計測するため電圧
計４８を介在させており、この電圧計４８の出力信号が
電圧波形調節手段４６に入力される。電圧波形調節手段
４６は、上記電圧計４８により計測される転写電圧Ｖ_T
が４．１５ｋＶの場合、すなわち転写電圧Ｖ_Tが高圧の
場合には、高電圧Ｖ_hiが５Ｖ、低電圧Ｖ_lowが０．３３
Ｖの駆動電圧Ｖ_dを出力する。そして、電源回路２６
は、上記図３（Ｃ）に示すように振幅Ｗが１４００Ｖ
（高電圧が−１５００Ｖ、低電圧が−１００Ｖ）の振動
電圧である出力電圧Ｖ_OUTを帯電ブラシ２４に印加す
る。

【００４１】一方、電圧波形調節手段４６は、電圧計４
８より計測される転写電圧Ｖ_Tが４．３０ｋＶの場合、
すなわち転写電圧Ｖ_Tが低圧の場合には、高電圧Ｖ_hiが
４．３Ｖ、低電圧Ｖ_lowが１Ｖの駆動電圧Ｖ_dを出力す
る。そして、電源回路２６は、上記図３（Ｂ）に示すよ
うな振幅Ｗが１０００Ｖ（高電圧−１３００Ｖ、低電圧
−３００Ｖ）の振動電圧である出力電圧Ｖ_OUTを帯電ブ
ラシ２４に印加する。

【００４２】このように、第２実施形態では、転写電圧
Ｖ_Tが高圧の場合（残留トナー濃度が低濃度の場合）に
は、地肌かぶり防止を重視して帯電ブラシ２４に印加す
る出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを小さくし、転写電圧Ｖ_Tが低
圧の場合（残留トナー濃度が高濃度の場合）には、残留
トナーの回収効率を重視して帯電ブラシ２４に印加する
出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを大きく設定している。よっ
て、転写電圧Ｖ_Tの値にかかわらず再転写や地肌かぶり
のない良好な画像を得ることができる。

【００４３】（第３実施形態）上記第１実施形態のレー
ザプリンタにおいて、転写電圧Ｖ_Tを一定電圧（４．３
０ｋＶ）とした場合、図７に示すように、転写チャージ
ャ１６から用紙Ｐ及び感光体１２に供給される電流（転
写電流Ｉ_T）と残留トナー濃度との間には相関関係があ
る。すなちわ、転写電流Ｉ_Tが大きい程残留トナー濃度
は低濃度となる。そこで、第３実施形態では、転写電流
Ｉ_Tに応じて、帯電ブラシ２４に印加する出力電圧Ｖ_OUT
の振幅Ｗを調節している。

【００４４】図８に示すように、電源２１と転写チャー
ジャ１６の間に、転写電流Ｉ_Tを測定するための電流計
５０を介在させており、この電流計５０の出力信号は、
電圧波形調節手段４６に入力されている。上記電流計５
０により計測される転写電流Ｉ_Tが２５μＡの場合、す
なわち、転写電流Ｉ_Tが小さい場合には、振幅Ｗが１４
００Ｖの振動電圧である出力電圧Ｖ_OUT（図３（Ｃ））
が帯電ブラシ２４に印加されるように、電圧波形調節手
段４６が駆動電圧Ｖ_dを切り換える。

【００４５】一方、上記電圧計５０により計測される転
写電流Ｉ_Tが４０μＡの場合、すなわち転写電流が大き
い場合には、振幅Ｗが１０００Ｖの振動電圧である出力
電圧Ｖ_OUT（図３（Ｂ））が帯電ブラシ２４に印加され
るように、電圧波形調節手段４６が駆動電圧Ｖ_dを切り
換える。

【００４６】このように第３実施例では、転写電流Ｉ_T
が大きい場合（残留トナー濃度が低濃度の場合）には、
地肌かぶり防止を重視して帯電ブラシ２４に印加する出
力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを小さく設定し、転写電流Ｉ_Tが小
さい場合（残留トナー濃度が高濃度の場合）には、残留
トナーの回収効率を重視して帯電ブラシ２４に印加する
出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを大きく設定している。よっ
て、転写電流Ｉ_Tにかかわらず、再転写や地肌かぶりの
ない良好な画像を得ることができる。

【００４７】（第４実施形態）図９に示すように、現像
スリーブ３５から供給されるトナーの濃度（供給トナー
濃度）と残留トナー濃度との間に相関関係がある。すな
わち、供給トナー濃度が高濃度である程、残留トナー濃
度も高濃度である。そこで、第４実施形態では、供給ト
ナー濃度に応じて帯電ブラシ２４に印加する出力電圧Ｖ
_OUTの振幅Ｗを調節するようにしている。なお、上記供
給トナー濃度は、印刷する画像パターンに依存し、画像
パターン中に、図柄の存在する部分が多く余白部分が少
ないほど供給トナー濃度は高濃度となる。

【００４８】図１０に示すように、感光体１２の周囲の
現像清掃装置１５と転写チャージャ１６との間の位置に
光センサ５２が配置されている。この光センサ５２が照
射した光線は感光体１２表面のトナーにより反射されて
再び光センサ５２に入射、反射光の輝度から感光体１２
表面のトナーの濃度が検出される。

【００４９】上記光センサ５２により計測されたトナー
の濃度が１．５０ｍｇ／ｃｍ²の場合、すなわち供給ト
ナー濃度が高濃度の場合には、振幅Ｗが１４００Ｖの振
動電圧である出力電圧Ｖ_OUT（図３（Ｃ））が帯電ブラ
シ２４に印加されるように、電圧波形調節手段４６が駆
動電圧Ｖ_dを切り換える。

【００５０】一方、光センサ５２により計測された現像
剤濃度が０．３０ｍｇ／ｃｍ²の場合、すなわち供給ト
ナー濃度が低濃度の場合には、振幅Ｗが１０００Ｖの振
動電圧である出力電圧Ｖ_OUT（図３（Ｂ））が帯電ブラ
シ２４に印加されるように、電圧波形調節手段４６が、
駆動電圧Ｖ_dを切り換える。

【００５１】このように第４実施形態では、供給トナー
濃度が高濃度の場合（残留トナー濃度が高濃度の場合）
には、残留トナーの回収効率を重視して帯電ブラシ２４
に印加する出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを大きく設定し、供
給トナー濃度が低濃度の場合（残留トナー濃度が低濃度
の場合）には、地肌かぶりの防止を重視して帯電ブラシ
２４に印加する出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを小さく設定し
ている。よって、印刷する画像パターンに拘わらず再転
写及び地肌かぶりのない良好な画像を得ることができ
る。

【００５２】（第５実施形態）印刷する画像パターンに
おける図柄が存在する部分と余白部分の面積比である白
黒比（Ｂ／Ｗ比）と供給トナー濃度の間には、図１１に
示すような相関関係がある。すなわち、Ｂ／Ｗ比が高い
（印刷する画像パターンに余白部分の面積が小さい）
程、供給トナー濃度が高濃度となる。また、上記第４実
施形態で説明したように、供給トナー濃度と残留トナー
濃度との間には図９で示すような相関関係がある。従っ
て、Ｂ／Ｗ比が高い程残留トナー濃度が高濃度となる。
そこで、第５実施形態では、印刷する画像パターンのＢ
／Ｗ比に応じて帯電ブラシ２４に印加する出力電圧Ｖ
_OUTの振幅Ｗを調節している。

【００５３】図１２に示すように、感光体１２を露光す
るレーザ装置１４は、レーザ光源５４からポリゴンミラ
ー５５で偏光させたレーザ光を照射するようにしてお
り、レーザ光源５４は、外部からの入力データに基づい
てドライバ５６により駆動される。第５実施形態では、
このドライバ５６とレーザ光源５４との間に、入力デー
タにより規定される画像パターンにおけるトナーを供給
する部分のドット数と余白とする部分のドット数とをカ
ウントするカウンタ５７を設けている。

【００５４】このカウンタ５７は電圧波形調節手段４６
に接続されており、電圧波形調節手段４６は入力された
ドット数に基づいてＢ／Ｗ比を算出する。Ｂ／Ｗ比が２
５％の場合、すなわちＢ／Ｗ比が低い場合には、振幅Ｗ
が１０００Ｖの出力電圧Ｖ_OUT（図３（Ｂ））が帯電ブ
ラシ２４に印加されるように、電圧波形調節手段４６
が、駆動電圧Ｖ_dを切り換える。

【００５５】一方、Ｂ／Ｗ比が１００％の場合、すなわ
ちＢ／Ｗ比が高い場合には、振幅Ｗが１４００Ｖの出力
電圧Ｖ_OUT（図３（Ｃ））が帯電ブラシ２４に印加され
るように、電圧波形調節手段４６が、駆動電圧Ｖ_dを切
り換える。

【００５６】このように第５実施形態では、印刷する画
像パターンのＢ／Ｗ比が高い場合（残留トナー濃度が高
濃度の場合）には、残留トナーの回収効率を重視して帯
電ブラシ２４に印加する出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを大き
く設定し、印刷する画像パターンのＢ／Ｗ比が低い場合
（残留トナー濃度が低濃度の場合）には、地肌かぶりの
防止を重視して帯電ブラシ２４に印加する出力電圧Ｖ
_OUTの振幅Ｗを小さく設定している。よって、よって印
刷する画像パターンにかかわらず再転写及び地肌かぶり
を防止して良好な画像を得ることができる。

【００５７】（第６実施形態）図１３に示すように、現
像スリーブ３５に供給する電流（現像スリーブ電流
Ｉ_s）と、Ｂ／Ｗ比の間に相関関係がある。すなわち、
現像スリーブ電流Ｉ_sが大きい程、入力データのＢ／Ｗ
比が低い。また、上記第５実施形態において説明したよ
うに、Ｂ／Ｗ比と残留トナー濃度との間には、図１１に
示すような相関関係がある。従って、現像スリーブ電流
と残留トナー濃度の間にも相関関係がある。すなわち、
現像スリーブ電流が大きい程残留トナー濃度が低濃度と
なり、現像スリーブ電流が小さい程残留トナー濃度が高
濃度となる。そこで、第６実施形態では、現像スリーブ
電流Ｉ_sに応じて帯電ブラシに印加する電圧の振幅Ｗを
調節している。

【００５８】図１４に示すように、電源３６と現像スリ
ーブの間に、現像スリーブ電流Ｉ_sを計測するための電
流計５９を介在させており、この電流計５９の出力信号
は、電圧波形調節手段４６に入力されている。

【００５９】上記電圧計５９により計測される現像スリ
ーブ電流Ｉ_sが０．３０μＡの場合、すなわち現像スリ
ーブ電流Ｉ_sが小さい場合には、振幅Ｗが１４００Ｖの
出力電圧Ｖ_OUT（図３（Ｃ））が帯電ブラシ２４に印加
されるように、電圧波形調節手段４６が駆動電圧Ｖ_dを
切り換える。

【００６０】一方、電流計５９により計測される現像ス
リーブ電流が０．４５μＡの場合、すなわち現像スリー
ブ電流が大きい場合には、振幅Ｗが１０００Ｖの出力電
圧Ｖ_oUT（図３（Ｂ））が帯電ブラシ２４に印加される
ように、電圧波形調節手段４６が駆動電圧Ｖ_dを切り換
える。

【００６１】このように第６実施形態では、現像スリー
ブ電流Ｉ_sが大きい場合（残留トナー濃度が低濃度の場
合）には、地肌かぶり防止を重視して帯電ブラシ２４に
印加する出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを小さく設定し、現像
スリーブ電流Ｉ_sが小さい場合（残留トナー濃度が高濃
度の場合）には、残留トナーの回収効率を重視して帯電
ブラシ２４に印加する出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを小さく
設定している。よって印刷する画像パターンにかかわら
ず再転写及び地肌かぶりを防止して良好な画像を得るこ
とができる。

【００６２】（第７実施形態）上記した第１実施形態か
ら第６実施形態では、上記帯電ブラシ２４に印加する出
力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを調節しているが、第７実施例で
は出力電圧Ｖ_OUTのデューティ比を調節するようにして
いる。図１の画像形成装置において、出力電圧Ｖ_OUTの
デューティ比を種々変化させて、１．０ｍｇ／ｃｍ²の
トナーを感光体１２表面に供給して帯電ブラシ２４を通
過させたときの再転写されたトナーの濃度を測定したと
ころ、下記の表２に示す結果が得られた。この表２よ
り、高電位の電圧を印加している時間（図３（Ａ）のｔ
₁〜ｔ₂）に対する低電位の電圧を印加している時間（図
３（Ａ）のｔ₂〜ｔ₃）の比率が大きい程、再転写された
トナーの濃度が低濃度、すなわち残留トナー濃度が低濃
度となる。これは、低電位の電圧を印加する時間が長い
と、帯電ブラシ２４の感光体１２と接触する部分（帯電
ニップ）で正規の極性（−）に帯電したトナーを回収し
易くなるからである。

【００６３】

【表２】

【００６４】一方、図１５は現像清掃装置１５の現像ス
リーブ３５に印加される電圧（現像バイアスＶ_s）及び
デューティ比と再転写ランクの関係を示している。この
図１５において“○”“△”“×”は再度転写ランクを
示し、この順で再転写されるトナーの濃度が高くなる。
デューティ比が２０：１３の場合に着目すると、現像バ
イアスＶ_sと再転写されるトナーの濃度ひいては残留ト
ナー濃度の間に相関関係があり、現像バイアスＶ_sが高
圧である程残留トナー濃度が高くなっている。そこで、
第７実施形態では、現像バイアスＶ_ｓに応じて帯電ブラ
シ２４に印加する出力電圧Ｖ_OUTのデューティ比を調節
している。

【００６５】図１６に示すように、電源３６と現像スリ
ーブ３５の間に、現像バイアスＶ_sを計測するための電
圧計６０を介在させており、この電圧計６０の出力信号
は電圧波形調節手段４６に入力されている。

【００６６】上記電圧計６０により計測される現像バイ
アスＶ_sが−２４０Ｖの場合、すなわち現像バイアスＶ_s
が低圧の場合には、電圧波形調節手段４６は、図３
（Ａ）において実線で示すように、の駆動電圧Ｖ_dのデ
ューティ比を２０：１３に切り換える。すなわち、この
場合、メインスイッチ２７は高電圧を２０ｍｓｅｃ、低
電圧を１３ｍｓｅｃの順で交互に切り換えられる。

【００６７】上記電圧計６０により計測される現像バイ
アスＶ_sが−３００Ｖの場合、すなわち現像バイアスＶ_s
が高圧の場合には、電圧波形調節手段４６は、図３
（Ａ）において一点鎖線で示すように、駆動電圧Ｖ_dの
デューティ比を１５：１８に切り換える。すなわち、こ
の場合、メインスイッチ２７は高電圧を１５ｍｓｅｃ、
低電圧を１８ｍｓｅｃの順で交互に切り換えられる。

【００６８】このように第７実施形態では、現像バイア
スＶ_sが高圧の場合（残留トナー濃度が高濃度の場合）
には、再転写防止を重視して帯電ブラシ２４に印加する
出力電圧Ｖ_OUTの低電位の電圧の印加時間が長くなるよ
うにデューティ比を設定し、現像バイアスＶ_sが低圧の
場合（残留トナー濃度が高濃度の場合）には、地肌かぶ
り防止を重視して印加する出力電圧Ｖ_OUTの低電位の電
圧の印加時間を短くなるようにデューティ比を設定して
いる。よって、印刷する画像パターンにかかわらず再転
写及び地肌かぶりを防止して良好な画像を得ることがで
きる。

【００６９】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。上記第１実施形態
から第７実施形態では、センサ等の出力に応じて電圧波
形調節手段４６が自動的に振幅Ｗやデューティ比を調節
する構成としているが、使用者がマニュアル操作で振幅
Ｗやデューティ比を微調整できるようにしてもよい。例
えば、図１に示すように、レーザプリンタ本体１１の操
作パネル６３に出力電圧Ｖ_OUTの振幅Ｗを微調節するた
めのスイッチ６４を設けてもよい。

【００７０】また、上記実施形態では、帯電ブラシに印
加する電圧は直流電圧をスイッチングした出力電圧Ｖ
_OUTであるが、図１８（Ｂ）に示すような直流電圧に交
流電圧を重畳した電圧を帯電ブラシに印加し、白黒比、
転写電流、転写電圧、現像スリーブ電流、現像バイア
ス、トナー付着量センサ値、ペーパーサイズ等の画像パ
ラメータに応じて振幅Ｗを変更するようにしてもよい。

【００７１】さらに、上記第１実施形態から第６実施形
態において、振幅に代えてデューティ比を調節してもよ
い。これとは逆に、第７実施形態においてデューティに
代えて振幅を調節してもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る画像形成装置では、検知手段が検出した残留現像
剤量と相関する画像形成パラメータを検出し、電圧波形
調節手段が残留現像剤量が多いと判断した場合には、帯
電ブラシに印加する振動電圧の振幅又はデューティ比を
再転写防止を重視した設定、すなわち残留現像剤の回収
効率を重視した設定とする。一方、電圧波形調節手段
は、残留現像剤量が少ないと判断した場合には、上記振
動電圧の振幅又はデューティ比を地肌かぶりの防止を重
視した設定、すなわち逆極性の残留現像剤に対する電荷
注入効率を重視した設定とする。よって、本発明の画像
形成装置であれば、残留現像剤量の多少に拘わりなく再
転写や地肌かぶりのない良好な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザプリンタ
を示す概略図である。

【図２】図１のレーザプリンタの要部概略図である。

【図３】電源回路を示す回路図である。

【図４】電源回路の入出力特性を示す線図である。

【図５】（Ａ）は電源に印加する駆動電圧の波形図、
（Ｂ）は帯電ブラシに印加される振幅が小の振動電圧を
示す波形図、（Ｃ）は帯電ブラシに印加される振幅が大
の振動電圧を示す波形図である。

【図６】転写電圧と感光体流れ込み電流の関係を示す
グラフである。

【図７】転写電圧と残留トナー濃度の関係を示すグラ
フである。

【図８】本発明の第２実施形態を示す要部概略図であ
る。

【図９】転写電流と残留トナー濃度の関係を示すグラ
フである。

【図１０】本発明の第３実施形態を示す要部概略図で
ある。

【図１１】供給トナー濃度と残留トナー濃度の関係を
示すグラフである。

【図１２】本発明の第４実施形態を示す要部概略図で
ある。

【図１３】入力データの白黒比と残留トナー濃度の関
係を示すグラフである。

【図１４】本発明の第５実施形態を示す要部概略図で
ある。

【図１５】現像スリーブ電流と入力データの白黒比の
関係を示すグラフである。

【図１６】本発明の第６実施形態を示す要部概略図で
ある。

【図１７】現像バイアス及びデューティ比と再転写ラ
ンクの関係を示すグラフである。

【図１８】本発明の第７実施形態を示す要部概略図で
ある。

【図１９】従来の画像形成装置を示す要部拡大図であ
る。

【図２０】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は帯電ブラシに印
加する振動電圧の波形を示すグラフである。

【符号の説明】

１２感光体１４レーザ装置２４帯電ブラシ２６電源回路２１，３６，３７，３９電源４４用紙幅検知センサ４６電圧波形調節手段４８，６０電圧計５０，５９電流計５２光センサ５４レーザ光源５６ドライバ５７カウンタ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/00 303

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体表面に形成された静電潜像を現
像剤で顕像化すると同時に、残留現像剤を回収するクリ
ーナレス型の画像形成装置において、上記像担持体と接触した状態で回転する帯電ブラシと、該帯電ブラシに対して、第１の電位と、該第１の電位よ
りも低電位の第２の電位との間で振動する振動電圧を印
加する振動電圧印加手段と、上記像担持体表面に存在する残留現像剤量と相関する画
像形成パラメータを検出する検出手段と、上記検出手段の検出値から残留現像剤量が多いと判断す
ると上記振動電圧の振幅を大きくする一方、残留現像剤
の量が少ないと判断すると上記振動電圧の振幅を小さく
する電圧波形調節手段とを備えることを特徴とする画像
形成装置。
【請求項２】上記検出手段が検出する残留現像剤量と
相関する画像形成パラメータは、用紙寸法、転写電圧、
転写電流、供給現像剤濃度、原稿の白黒比、現像スリー
ブ電流、現像バイアスのうちの少なくともいずれか一つ
であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項３】像担持体表面に形成された静電潜像を現
像剤で顕像化すると同時に、残留現像剤を回収するクリ
ーナレス型の画像形成装置において、上記像担持体と接触した状態で回転する帯電ブラシと、該帯電ブラシに対して、第１の電位と、該第１の電位よ
りも低電位の第２の電位との間で振動する振動電圧を印
加する振動電圧印加手段と、該振動電圧印加手段が出力する振動電圧のデューティ比
を調節する電圧波形調節手段とを備えることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項４】像担持体表面に存在する残留現像剤量と
相関する画像形成パラメータを検出する検出手段を備
え、上記電圧波形調節手段は該検出手段の検出値に応じ
て上記振動電圧のデューティ比を調節することを特徴と
する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】上記検出手段が検出する残留現像剤量と
相関する画像形成パラメータは、用紙寸法、転写電圧、
転写電流、供給現像剤濃度、原稿の白黒比、現像スリー
ブ電流、現像バイアスのうちの少なくともいずれか一つ
であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装
置。
【請求項６】上記電圧波形調節手段は、上記検出手段
の検出値から残留現像剤量が多いと判断すると上記第１
の電位の電圧の印加時間を短くして第２の電位の電圧の
印加時間を長く設定する一方、残留現像剤の量が少ない
と判断すると上記第１の電位の電圧の印加時間を長くし
て第２の電位の電圧の印加時間を短く設定することを特
徴とする請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】上記電圧波形調節手段は、使用者が手動
調節可能であることを特徴とする請求項１から請求項６
のいずれか１項に記載の画像形成装置。