JP3600065B2

JP3600065B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3600065B2
Application number: JP14262299A
Authority: JP
Inventors: 幸治新川; 雅人浅沼; 幸一竹ノ内; 宏夫直井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2019-05-24
Also published as: JP2000330364A

Description

【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Ｖｔ（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−１００Ｖ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、
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し、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。
【００２５】
本発明の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。
【００２６】
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画像形成装置において、
現像装置内の未帯電現像剤を上記静電潜像担持体に付着させるために、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、画像形成時の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との電位差よりも小さくなるように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、
上記電位差制御手段は、静電潜像担持体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、
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し、
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。
【００２７】
上記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。
【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−４００Ｖ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−５５０Ｖ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Ｖｂ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Ｆ１）。
【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Ｆ２）。
【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ＤＵＴＹ５０％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、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。静電潜像担持体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。
【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

Claims

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、
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し、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画像形成装置。
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１記載の画像形成装置。
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、
現像装置内の未帯電現像剤を上記静電潜像担持体に付着させるために、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、画像形成時の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との電位差よりも小さくなるように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、
上記電位差制御手段は、静電潜像担持体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、
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し、
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画像形成装置。
上記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請求項１記載の画像形成装置。