JP2013222150A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーに対する帯電付与性の向上を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】静電潜像が形成された像担持体に現像剤を押圧して静電潜像を現像し、記録材に現像剤像を転写して画像を形成する画像形成装置であって、画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知手段を備え、検知した湿度が所定値より小さい場合、電圧印加手段により帯電電圧を印加された帯電手段により像担持体を帯電させて潜像形成手段により像担持体に静電潜像を形成し、該像担持体に現像剤担持体が現像剤を押圧することで現像された現像剤像を記録材に転写する画像形成工程を実行する第１の画像形成モードを実行し、検知した湿度が所定値以上の場合、像担持体と帯電手段との間に放電を発生させる電位差を形成して像担持体の表面に画像形成工程よりも放電生成物の生成を促進する前工程を実行してから、画像形成工程を実行する第２の画像形成モードを実行することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真プロセスを用いたレーザプリンタ等の画像形成装置において、従来の一成分トナーを用いた現像方式としては、弾性層を有する現像ローラを用いた接触現像方式が提案されている。図１は、弾性層を有する現像ローラを用いた接触現像方式を採用した画像形成装置の構成を示す模式図である。誘電体層をもつ弾性ローラである現像ローラ３で非磁性現像剤を担持し、該現像ローラ３を感光ドラム１表面に接触させることで現像を行う。現像ローラ３への現像剤の供給は、現像ローラ３に接触する供給ローラ５により行う。供給ローラ５は、現像容器Ｔ内から現像剤を搬送し、現像ローラ３に付着させるとともに、現像ローラ３に残った現像剤を一旦除去する機能も担う。現像ローラ３上に付着した現像剤の層規制及び摩擦帯電による電荷付与は、トナー規制部材４ｃを現像ローラ３に当接することにより行う。トナー規制部材４としては、金属薄板を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラ３に当接するブレード形状のものを用いることが提案されている。トナー規制部材４により現像ローラ３上にコートされた現像剤は、現像ローラ３上に印加されたバイアスの電位により、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像する。ここで、現像ローラ３上に形成する現像剤のコート層の帯電量及び層厚の安定化のために現像ローラ３とトナー規制部材４との間に電圧を印加することが知られている（特許文献１）。

特開２００６−１６３１１８号公報

高湿環境下において、トナーに対する帯電付与性が低下することが知られている。特に、トナー規制部材との摩擦帯電によりトナーへの電荷付与を行う一成分接触現像方式においては、トナーが電荷を得る機会が非常に少ないため、トナーの電荷付与性の低下の影響度が大きい。結果、トナーに対する帯電付与性の低下に起因する課題、たとえば、カブリ量の増加が発生する。カブリとは、本来印字しない白部（非印字部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。

本発明の目的は、トナーに対する帯電付与性の向上を図ることができる技術を提供することである。

上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
記録材に現像剤像を転写して画像を形成する画像形成装置であって、
回転可能な像担持体と、
前記像担持体に当接しながら前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
帯電された前記像担持体の表面電位を変化させ、前記像担持体の表面において現像剤を付着させるべき印字部と非印字部とをそれぞれ所定の電位とする静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像すべく、前記像担持体の前記静電潜像が形成された表面に一成分トナーである現像剤を押圧する現像剤担持体と、
画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知手段と、
を備え、
前記湿度検知手段が検知した値が所定値より小さい場合、前記電圧印加手段により帯電電圧を印加された前記帯電手段により前記像担持体を帯電させて前記潜像形成手段により前記像担持体に静電潜像を形成し、該像担持体に前記現像剤担持体が現像剤を押圧することで現像された現像剤像を記録材に転写する画像形成工程を実行する第１の画像形成モードを実行し、
前記湿度検知手段が検知した値が所定値以上の場合、前記像担持体と前記帯電手段との間に放電を発生させる電位差を形成して前記像担持体の表面に前記画像形成工程よりも放電生成物の生成を促進する前工程を実行してから、前記画像形成工程を実行する第２の画像形成モードを実行することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
記録材に現像剤像を転写して画像を形成する画像形成装置であって、
回転可能な像担持体と、
前記像担持体に当接しながら前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
帯電された前記像担持体の表面電位を変化させ、前記像担持体の表面において現像剤を付着させるべき印字部と非印字部とをそれぞれ所定の電位とする静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像すべく、前記像担持体の前記静電潜像が形成された表面に一成分トナーである現像剤を押圧する現像剤担持体と、
を備え、
前記像担持体を所定の速度で回転させる通常速のプロセススピードで画像形成を行う場合、前記電圧印加手段により帯電電圧を印加された前記帯電手段により前記像担持体を帯電させて前記潜像形成手段により前記像担持体に静電潜像を形成し、該像担持体に前記現像剤担持体が現像剤を押圧することで現像された現像剤像を記録材に転写する画像形成工程を実行する第１の画像形成モードを実行し、
前記像担持体を前記所定の速度よりも遅い速度で回転させる低速のプロセススピードで画像形成を行う場合、前記像担持体と前記帯電手段との間に放電を発生させる電位差を形成して前記像担持体の表面に前記画像形成工程よりも放電生成物の生成を促進する前工程を実行してから、前記画像形成工程を実行する第２の画像形成モードを実行することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
記録材に現像剤像を転写して画像を形成する画像形成装置であって、
回転可能な像担持体と、
前記像担持体に当接しながら前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
帯電された前記像担持体の表面電位を変化させ、前記像担持体の表面において現像剤を付着させるべき印字部と非印字部とをそれぞれ所定の電位とする静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像すべく、前記像担持体の前記静電潜像が形成された表面に一成分トナーである現像剤を押圧する現像剤担持体と、
画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知手段と、
を備え、
前記像担持体を前記所定の速度よりも遅い速度で回転させる低速のプロセススピードで画像形成を行い、かつ前記湿度検知手段が検知した値が所定値以上である画像形成条件でない場合、前記電圧印加手段により帯電電圧を印加された前記帯電手段により前記像担持体を帯電させて前記潜像形成手段により前記像担持体に静電潜像を形成し、該像担持体に前記現像剤担持体が現像剤を押圧することで現像された現像剤像を記録材に転写する画像形成工程を実行する第１の画像形成モードを実行し、
前記画像形成条件の場合、前記像担持体と前記帯電手段との間に放電を発生させる電位差を形成して前記像担持体の表面に前記画像形成工程よりも放電生成物の生成を促進する前工程を実行してから、前記画像形成工程を実行する第２の画像形成モードを実行することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によればトナーに対する帯電付与性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態１に係るプロセスカートリッジ及び現像装置の概略図 本発明の実施形態１に係る画像形成装置本体の概略図 本発明の実施例３に係るプロセスカートリッジ及び現像装置の概略図 感光ドラム‐現像ローラ当接ニップ通過前後のトナー電荷量変化を示す図 トナーに対する電荷付与を説明する概略図 本発明の実施例１における制御を説明するフローチャート 本発明の実施例１の第２の画像形成モードを説明するタイミングチャート 本発明の実施例２の第２の画像形成モードを説明するタイミングチャート 本発明の実施例３の第２の画像形成モードを説明するタイミングチャート 本発明の実施例４の第２の画像形成モードを説明するタイミングチャート 本発明の実施例５における制御を説明するフローチャート 本発明の実施例６における制御を説明するフローチャート 本発明の実施形態２に係るプロセスカートリッジ及び現像装置の概略図 本発明の実施形態２に係る画像形成装置本体の概略図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

＜＜実施形態１＞＞
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態１に係る画像形成装置について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るプロセスカートリッジ及び現像装置の概略図である。図２は、本発明の実施形態１に係る画像形成装置の概略構成図である。図２に示す画像形成装置Ａは、電子写真プロセスを用いたフルカラーレーザープリンタである。

（画像形成装置Ａの概略構成）
図２に示すように、本実施形態１に係る画像形成装置Ａは、図１に示すプロセスカートリッジＢを、イエロー（ｙ）、マゼンダ（ｍ）、シアン（ｃ）、黒色（ｋ）の各色に対応させて４連に並べている。以下、各構成の符号における添え字ｙ、ｍ、ｃ、ｋは、それらの構成が各色に対応した構成であることを示し、特に区別を要しない場合には、添え字を省略する場合がある。プロセスカートリッジＢは、帯電装置Ｅ、現像装置Ｆ、クリーニング装置Ｃ、及び、感光ドラム１を一体としたものである。各プロセスカートリッジＢで形成されたトナー像（現像剤像）を、転写装置の被転写材としての中間転写ベルト２０上に転写することでフルカラー画像を形成する。プロセスカートリッジＢにおける画像の形成工程については後述する。

回転可能な被現像体（像担持体）である感光ドラム１上に形成されたトナー像は、中間
転写ベルト２０を挟んで各色の感光ドラム１の対向位置に設けられた１次転写ローラ２２ｙ、２２ｍ、２２ｃ、２２ｋにより、中間転写ベルト２０上に転写される。転写されたトナー像は、中間転写ベルト２０の移動方向下流側に設けられた２次転写ローラ２３により、一括して記録紙（記録材）上に転写される。中間転写ベルト２０上に残留する未転写トナー（転写残現像剤）は、中間転写ベルトクリーナー２１によって回収される。

記録紙Ｐは画像形成装置Ａ下部のカセット２４内に積載されており、印字動作の要求とともに給紙ローラ２５により搬送され、２次転写ローラ２３位置において、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写される。その後、定着ユニット２６により記録紙上のトナー像が記録紙に加熱定着され、記録紙は排紙部２７を経て画像形成装置Ａ外部に排出される。本画像形成装置Ａにおいては、各４色の着脱可能なプロセスカートリッジＢ等を収納する上部のユニットと、転写ユニット、記録紙等を収納する下部ユニットは分離可能になっている。これら上下のユニットを開閉することにより、紙詰まり等におけるジャム処理や、プロセスカートリッジＢの交換などの作業を行う。

（画像形成プロセス）
図１を参照して、プロセスカートリッジＢにおける定常時の画像形成プロセスについて説明する。ここで、本発明における定常時とは、後述する所定の制御を実施しないときのことを意味し、定常時の画像形成モードを第１の画像形成モードとする。図１は、並列に置かれた４つのプロセスカートリッジＢの１つに注目し、その近傍の断面を示したものである。

画像形成プロセスの中心となる感光ドラム１は、本実施形態では、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光ドラム１を用いている。画像形成プロセスにおいて、感光ドラム１は２４０ｍｍ／ｓｅｃの速度で画像形成装置Ａにより図中矢印ａ方向へ回転駆動される。また、本画像形成装置Ａにおいては、厚い記録紙（厚紙）通紙時に定着のための熱量を確保するため、６０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードの低速モード（６０ｍｍ／ｓｅｃ）を有している。また、本実施形態おいては、２種類のプロセスモードのみの動作であるが、記録紙に応じて、複数のプロセスモードを有してもよく、各プロセスモードに対応した制御を実行可能に構成されていてもよい。

帯電装置である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光ドラム１に加圧接触して矢印ｂ方向に従動回転する。ここで、帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム１に対して−１１００Ｖの直流電圧が帯電電圧として電源Ｓ１（電圧印加手段）により印加される。これにより誘起された電荷によって、感光ドラム１の表面電位は、−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。

この一様な表面電荷分布面に対して、潜像形成手段としてのスキャナーユニット１０（１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ）により、画像データに対応したレーザ光が発光され、図１中の矢印Ｌで示すように感光ドラム１の表面を露光する。感光ドラム１において露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖ、未露光部位は暗部電位Ｖｄ＝−５５０Ｖの静電潜像が、感光ドラム１上に形成される。

静電潜像は、所定のコート量及び電荷量のトナーコート層が形成された現像ローラ３を備える現像装置Ｆによって現像される。現像ローラ３は、感光ドラム１に接触しながら、感光ドラム１との接触部が感光ドラム１と順方向に移動するように、感光ドラム１とは逆の回転方向（矢印ｃ）に回転する。現像ローラ３は、電源Ｓ２（第２の電圧印加手段）から現像バイアスが印加される。本実施形態においては、現像ローラ３に印加されたＤＣバ
イアス＝−３００Ｖに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ飛翔して静電潜像を実像化する。

各プロセスカートリッジＢの感光ドラム１に接触する中間転写ベルト２０は、感光ドラム１に対向した１次転写ローラ２２ｙ、２２ｍ、２２ｃ、２２ｋにより感光ドラム１に加圧される。また、１次転写ローラ２２ｙ、２２ｍ、２２ｃ、２２ｋには直流電圧が印加されており、感光ドラム１との間で電界が形成されている。これにより、感光ドラム１上で実像化されたトナー像は、前述の加圧接触する転写領域において、電界の力を受けて感光ドラム１上から中間転写ベルト２０上に転写される。また、中間転写ベルト２０を感光ドラム１に加圧当接するために、導電性のローラである１次転写ローラ２２は中間転写ベルト２０背面に設けられている。１次転写ローラ２２の芯金には、電源Ｓ３（第３の電圧印加手段）から＋１．０ｋＶの直流電圧が印加される。一方、感光ドラム１上で中間転写ベルト２０に転写されずに残った未転写トナーは、クリーニング装置Ｃに設置されたウレタンゴム製のクリーニングブレード６により、ドラム表面から掻き落とされ、クリーニング装置Ｃ内に収納される。

（現像装置）
図１に示すように、現像装置Ｆは、現像容器Ｔと、現像ローラ３と、供給ローラ５と、トナー規制部材４を備える。現像容器Ｔは、非磁性一成分トナーを収容する。現像ローラ３は、感光ドラム１に対して接触しながら順方向ｃに回転する現像剤担持体である。供給ローラ５は、現像ローラ３に対して接触しながら逆方向ｄに回転する。トナー規制部材４は、供給ローラ５の下流側で現像ローラ３に当接する現像剤規制手段である。

本実施形態において、現像剤である一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤を含むように調整され、流動化剤などを外添剤として添加することでネガ極性を有するように作製した。

また、現像ローラ３は、本実施形態においては、外径φ６ｍｍの芯金に導電性の弾性層３ｍｍを形成したφ１２ｍｍの弾性ローラを用いており、弾性層には体積抵抗値１０^６Ωｍのシリコーンゴムを用いた。なお、弾性ローラ表層には現像剤への電荷付与機能を持つコート層等を設けるようにしてもよい。本実施形態では、感光ドラム１に安定して弾性接触させるために、弾性層の硬度をＪＩＳ−Ａで４５°、現像ローラ３の表面粗さとしては、使用するトナーの粒径にもよるが、算術平均粗さＲａは０．０５〜３．０μｍとした。本発明における表面粗さＲａの測定は、ＪＩＳ Ｂ０６０１に基づいて小坂研究所（株）製の表面粗さ試験機ＳＥ−３０を使用した。高画質化のためには、算術平均粗さ０．３〜１．０μｍであることが好ましい。

さらに、供給ローラ５は、本実施形態においては、外径φ５ｍｍの芯金上に発泡骨格構造で比較的低硬度のポリウレタンフォームを５．５ｍｍ形成した外径φ１６ｍｍの弾性スポンジローラを用いた。供給ローラ５は、連泡性の発泡体で構成することにより、過大な圧を加えることなく現像ローラ３と当接し、発泡体表面の適度な凸凹で現像ローラ３上へのトナー供給および現像時に消費されずに残像したトナーの剥ぎ取りを行っている。このセル構造の掻き取り性はウレタンフォームに限定されるものでなく、シリコーンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）等を発泡させたゴム等が使用可能である。

トナー規制部材４は、現像ローラ回転方向ｃに対して、供給ローラ５とローラ３との接触面の下流側に設けられている。現像剤規制手段であるトナー規制部材４は、現像ローラ３上のトナーを感光ドラム１上における現像に適した所定のコート量、及び、所定の電荷量に制御することを目的として設けられる。トナー規制部材４は、現像容器に固定された
支持板金４１に、リン青銅板やステンレス板などの薄板状弾性部材４２を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラ３に対して当接している。本実施形態においては、厚さ１．２ｍｍの鉄板を支持板金として使用し、厚み９０μｍのＳＵＳ板を薄板状弾性部材として支持板金に固定支持している。薄板状弾性部材４２の片持ち支持部から現像ローラ３との当接部までの距離、いわゆる自由長さは１４ｍｍであり、現像ローラ３の薄板状弾性部材４２に対する押し込み量は１．２ｍｍである。

また、本実施形態における現像装置は、トナー容量を含む寿命は、Ａ４用紙印字率５％換算で１万５千枚相当に設定されているものを使用している。

＜＜実施例及び比較例＞＞
まず、実施形態１における本発明の有利な効果を明らかにするため、以下では、実施形態に適用させた本発明の各種実施例および比較例について述べる。

（実施例１）
本発明の実施例１に係る画像形成装置は、図１に示す構成を備えている。本実施例に係る画像形成装置は、画像形成装置内部の湿度を検知するための湿度検知手段としての相対湿度センサー７を有する。湿度センサー７を配置する位置は、可能な限り現像ローラ３近傍であることが好ましい。本実施例においては、現像部下流かつ、転写部上流に配置した。また、本実施例に用いる湿度検知手段としては、湿度に対応する電圧や電流を検知することにより、湿度相当値で代替する仕組みのものであってもよい。さらに、感光ドラムと現像ローラとを当接状態又は非当接状態（離間状態）とすることができる当接離間手段を有する。

本実施例おいては、湿度センサー７が検知した値が相対湿度７０％ＲＨ以上の場合に、定常の画像形成モードである第１の画像形成モードとは異なる第２の画像形成モードが作動するように制御を行う。

（第２の画像形成モード）
図６を参照して、実施例１における第２の画像形成モードについて説明する。図６は、実施例１における制御のフローチャートである。図６に示すように、まず、プリント信号が画像形成装置に送られた後、制御をスタートする。ステップｓａ１にて、機内の相対湿度を検知し、ステップｓａ２にて、予めＲＯＭ内に記憶された所定の湿度（本例では、７０％ＲＨ）と対比する。湿度が所定値未満のとき、ステップｓａ３の第１の画像形成モードを作動し、ステップｓａ４の画像形成を実行し、制御を終了する。一方、湿度が所定値以上のとき、ステップｓａ５の第２の画像形成モードを作動し、ステップｓａ６の放電生成物促進工程（前工程）を実行し、その後、ステップｓａ７の画像形成を実行し、制御を終了する。

本発明においては、第２の画像形成モードは、画像形成前に、後述する感光ドラム上に放電生成物の生成を促進するための前工程を実行する。前工程は、まず、前工程作動時、上述の当接離間手段により、感光ドラムと現像ローラを離間する。次に、帯電ローラの芯金に電源Ｓ１により帯電電圧として直流電圧−１４００Ｖ（Ｖ＿ｐｒｅ）を印加する。さらに、スキャナーユニット１０により、発光されるレーザ光により全面露光し、−１００Ｖに調整した。この状態で、感光ドラムを４回回転させて、前工程を終え、第２の画像形成モードによる画像形成を行う。ここで、本実施例では、感光ドラムの回転回数を４回としたが、後述する本発明の効果を奏するためには、少なくとも感光ドラムの回転回数を１回転以上とする必要がある。

つぎに、第２の画像形成モードの画像形成時の制御の詳細について述べる。ここで、画
像形成時において帯電ローラ２の芯金には、−１１００Ｖ（Ｖ＿ｆｏｒｍ）の直流電圧が電源Ｓ１により印加され、感光ドラムの表面電位は、−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。そのときのタイミングチャートを図７に示す。図７は、本発明の実施例１における第２の画像形成モードを説明するタイミングチャートである。

また、第２の画像形成モード前工程時に帯電ローラ芯金に印加される電圧Ｖ＿ｐｒｅと第２の画像形成モード画像形成時の帯電ローラ芯金に印加される電圧Ｖ＿ｆｏｒｍの関係は、｜Ｖ＿ｆｏｒｍ｜＜｜Ｖ＿ｐｒｅ｜を満たすように設定する。結果、感光ドラム上に放電生成物の生成が促進される。

具体的には、予め本発明のプロセスカートリッジを準備し、湿度８０％ＲＨ、３０℃時に、カブリ量を測定し、十分カブリ量を抑制する電圧Ｖ＿ｐｒｅを求め、本実施例に適用した。また、湿度の検知は画像形成前に実行し、相対湿度が所定値以上のときに、第１の画像形成モードから第２の画像形成モードへの切替を行うように設定した。また、連続通紙時は、５０枚おきに実施した。本実施例において相対湿度の所定値を７０％とした理由は、本現像装置での最適値であり、現像装置により相対湿度の所定値を選択することが可能である。また、相対湿度が大きいほど、効果的に本発明の効果を得ることができる。

つぎに、本実施例に用いた現像装置の詳細について述べる。現像ローラ表面移動速度は、感光ドラム表面移動速度の１．５倍に調整されている。本実施例の現像装置で用いた一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤等を含む重合法により調整した。

本構成および後述する実施例・比較例において、カブリ量を評価した。カブリとは、本来印字しない白部（非印字部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。カブリ量の評価方法は後述するが、カブリ量が増加する要因は概ね以下のように考えられる。高湿環境下において、トナーに対する電荷付与性が低下する。トナーの電荷付与性が低下すると、帯電量の低いトナーが増加し、現像部の電位差により制御できず、感光ドラムと接触した帯電量の低いトナーが感光ドラム上に転移する。

本出願の発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、以下の条件時にカブリ量が著しく抑制されることを見出した。帯電ローラの芯金に印加するバイアスの絶対値を通常の画像形成前に、画像形成時より大きくすると、同時に、レーザ光により電位（明電位）を落とした状態で、前工程を行い、その後、画像形成を行うとカブリ量が抑制された。

カブリ量が抑制される理由を調べるために、現像ローラ上のトナーの電荷分布を測定した。具体的には、感光ドラムと現像ローラが当接する位置の上流側（当接ニップ前）と下流側（当接ニップ後）の現像ローラ上トナーについて測定を実施し、比較した。ここで、トナーの電荷量分布の測定は、ホソカワミクロン製Ｅ−ｓｐａｒｔアナライザ（ＥＳＴ３）を用いた。

測定結果を図４に示す。図４は、感光ドラム‐現像ローラ当接ニップ通過前後のトナー電荷量変化を示す図であり、電荷量分布から各粒径［ｕｍ］に対する平均Ｑ／Ｓ［ｆＣ／ｕｍ^２］を求め、プロットしたものである。ここで、Ｑはトナーの電荷量（マイナスを正とした）、Ｓはトナーの表面積である。上記当接ニップ前と上記当接ニップ後を比較すると、当接ニップ後に電荷量が増加していることが分かった。特に、粒径の大きい粒子に電荷量の増加が認められた。つまり、現像ローラと感光ドラムが当接する当接部を通過する際に、トナーへの電荷の付与が行われ、特に、大きい粒径の粒子は感光ドラムと接触しやすいため、電荷量が増加したと考えられる。つまり、当接ニップ通過時に、感光ドラムと当接するトナーが優先的に電荷量を増加した結果、電界による制御が可能となり、カブリ量が減少したと考えられる。

次に、現像ローラと感光ドラムが当接する部分において、なぜ、トナーへの電荷付与が行われるかについて考察を行った。第２の画像形成モードの前処理工程時、すなわち、高湿度環境下時、帯電ローラ芯金へ印加する直流電圧の絶対値｜Ｖ＿ｐｒｅ｜が画像形成時の値｜Ｖ＿ｆｏｒｍ｜より大きい値のとき、効果を有することが分かった。また、低湿度の環境下では、上述のような直流電圧を印加しても電荷付与の効果が小さいことも分かった。

このことから、概ね以下のような現象によりトナーへの電荷付与が行われていると考えられる。概略図を図５に示す。図５は、トナーに対する電荷付与を説明する概略図であり、（ａ）は放電の発生及び放電生成物の形成の様子を示す模式図、（ｂ）は（ａ）において破線で囲んだ部分の拡大図、（ｃ）は感光ドラムの非印字部における電位関係を示す模式図である。

帯電に印加する電圧が高い場合、図５（ａ）に示すように、放電Ｈが促進され、感光ドラム上に放電生成物ｈが形成される。窒素酸化物のような放電生成物ｈは、高湿環境下で、低抵抗物質であることが知られている。つまり、高湿環境下で、放電が促進された場合、感光ドラム表面に低抵抗な膜が形成される。第２の画像形成モードでは、前工程において、感光ドラム表面が放電生成物により改質され、その後、画像形成を行う。

図５（ｂ）は、感光ドラムと現像ローラが当接する当接ニップの概略の拡大図を示している。放電性生物の膜ｈが形成された状態で、現像ローラと当接する位置における非印字部の電位の関係（図５（ｃ））から非印字部では、感光ドラム側からトナーへ電荷が付与（注入）していると推察される。ここで、感光ドラム表面の低抵抗化により潜像が乱れることが予測されたが、細線や文字の印字画像に変化は認められなかった。したがって、感光ドラムの低抵抗化は、潜像が変化するほど大きな変化ではないことが分かった。

上述の理由により、感光ドラムと現像ローラが当接する位置において、トナーへ電荷付与を行えるため、効果的にカブリ量を抑制することができる。特に高湿環境下では、トナーの電荷付与性が低下し、カブリ量が増加しやすいが、本制御を行うことで、効果的にカブリを著しく抑制することができる。また、感光ドラムと直接当接したトナーは、カブリの画像不良に寄与しやすいが、本制御においては、感光ドラムと直接当接するトナーに作用して電荷付与が行われやすいため、より効果的にカブリ量を抑制できる。

また、｜Ｖ＿ｐｒｅ｜の大きさは、十分な効果を有するためには、１．２ｋＶ以上、２．２ｋＶ以下であることが好ましい。２．２ｋＶ以上では、リーク等が発生しやすい。また、｜Ｖ＿ｐｒｅ｜の値は、相対湿度の値が大きいほど、大きくすると、効果的にカブリ量を抑制することができる。

さらに、本実施例では、レーザ光により全面露光し、帯電ローラが放電する領域直前において、非画像部の電位の絶対値を小さくすることで帯電ローラ表面と感光ドラム表面の電位差が十分大きくなるように設定した例である。放電前の帯電ローラ表面と感光ドラム表面の電位差を大きくすることで、放電が確実に行われ、放電生成物を形成することができる。

以上述べたように、高湿環境下において効果的にカブリ量を抑制するためには、第２の画像形成モードにおいて画像形成時よりも前工程時に、帯電ローラ芯金に印加する直流電圧の絶対値が大きくなることが好ましい。これにより、放電生成物が感光ドラム表面上に生成される量を向上することができる。

また、放電生成物の形成による悪影響を極力避けるためにも、トナーへの帯電付与およびカブリ抑制効果を効果的に得られる高湿環境下において、第２の画像形成モードを作動することが好ましい。また、感光ドラム表面近傍で均一な放電を発生し、均一な放電生成物を感光ドラム表面に形成させるためには、接触式の帯電ローラを用いることが好ましい。さらに、接触式の帯電ローラを用いることで、感光ドラム上で形成した放電生成物を均す効果も有すると考えられる。また、感光ドラムと現像ローラの当接部で、トナーへの電荷付与を行うためには、安定当接する必要があり、感光ドラムに現像ローラを押圧することが好ましい。

次に、感光ドラムに対する現像ローラの周速差について述べる。感光ドラムと現像ローラ当接部においてトナーへの効率的な電荷付与を行うためには、トナーが感光体と当接する回数を増加させることがより好ましい。そのためには、感光ドラム表面の移動速度と現像ローラ表面の移動速度に差を有していることが好ましい。また、現像性を考慮すると、感光ドラム表面の移動速度に対する現像ローラ表面の移動速度の周速比は、１１０〜１６０％であることが好ましい。また、第１の画像形成モードから第２の画像形成モードへの切替時に、感光ドラム表面の移動速度に対する現像ローラ表面の移動速度の周速比を大きくすることで、より効果的にカブリ量を抑制することができる。

（実施例２）
本発明の実施例２は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。なお、ここで説明しない事項については実施例１と同様であり説明を省略する。実施例１では、第２の画像形成モードの前工程時に、感光ドラムと現像ローラの離間を行ったが、本実施例では、前工程時も感光ドラムと現像ローラとを押圧当接させ、現像ローラ芯金に直流電圧−３００Ｖを印加することが異なる。また、実施例１では、前工程においてレーザ光により全面露光したのに対し、本実施例では、露光を行わないことが異なる。また、本実施例においては、前工程時に転写ローラ芯金に＋１．４ｋＶ印加したことが異なる。

このときのタイミングチャートを図８に示す。図８は、本発明の実施例２における第２の画像形成モードを説明するタイミングチャートである。実施例１ではレーザ光により全面露光を行ったが、本実施例では、転写ローラに電圧を印加することで、感光ドラム表面の電位を下げることができ、放電生成物の生成を促進することができる。本発明者らは、鋭意、検討を重ねた結果、第２の画像形成モード前工程時に、感光ドラムと現像ローラが押圧当接することで、カブリ量抑制効果が持続することを見出した。その理由は、十分に明らかではないが、概ね以下のように考えられる。前工程作動時、感光ドラム上に放電生成物が生成されると同時に押圧当接した現像ローラ上のトナー層により放電生成物の一部掻き取られる。放電生成物を保持したトナーは、現像器に一度回収される。現像器に戻ったトナーは、現像器内のトナーと一部入れ替わりながら、再び、現像ローラ上にコートされる。その際に、放電生成物を保持したトナーが感光ドラム表面に接触、あるいは、感光ドラムが放電生成物で改質することで、カブリ量の抑制効果を持続すると考えられる。したがって、本発明においては、第２の画像形成モードの前工程・放電生成物促進工程において、感光ドラムと現像ローラが押圧当接することが好ましい。

（実施例３）
本発明の実施例３は、基本的には実施例１に準ずるが以下の点が異なる。なお、ここで説明しない事項については実施例１と同様であり説明を省略する。実施例１では、第２の画像形成モードの前工程時に、感光ドラムと現像ローラの離間を行ったが、本実施例では、前工程時も感光ドラムと現像ローラを押圧当接させ、現像ローラ芯金に印加する直流電圧を０Ｖにすることが異なる。

そのときのタイミングチャートを図９に示す。図９は、本発明の実施例３における第２
の画像形成モードを説明するタイミングチャートである。本実施例においては、全面露光を行い、現像部で電位が下がるが、現像バイアス値を調整することで、押圧当接を維持し、現像することなく、放電生成物促進のための前工程を実施することができる。このとき、全面露光時の感光ドラム上の現像部での電位Ｖｉは、−１２０Ｖであり、現像ローラに印加する電圧Ｖｄｅｖは、０Ｖである。そのため、ネガ極性のトナーは、現像されることなく、現像ローラと感光ドラムの当接状態を維持することができる。すなわち、本実施例おいては、現像ローラと感光ドラムが当接し、かつ、Ｖｉ＜Ｖｄｅｖとした。上記関係を満たせば、ネガ極性のトナーは現像されないため、ＶｉやＶｄｅｖを適宜、調節することができ、例えば、Ｖｄｅｖをプラスの電位にすることで、確実に現像することを防止できる。また、本発明においては、ネガ極性のトナーを用いているため、上述の関係を満たすが、ポジトナーを用いた場合、Ｖｉ＞Ｖｄｅｖを満たすことになる。

（実施例４）
本発明の実施例４は、基本的には実施例３に準ずるが以下の点が異なる（図３）。なお、ここで説明しない事項については実施例３と同様であり説明を省略する。図３は、本発明の実施例に係るプロセスカートリッジ及び現像装置の概略図である。本実施例で用いる画像形成装置においては、感光ドラム上を露光するための露光手段８を有する。具体的には、現像されたトナーを中間転写体へ転写する転写位置の下流で、帯電位置よりも上流において感光ドラムを露光可能に位置するように配置している。本実施例では、クリーニング手段の上流に配置した。前工程時、露光手段は、ＬＥＤを用い、感光ドラム長手方向全域に点灯する。さらに、前工程時、転写ローラ芯金に印加するバイアスを−１．４ｋＶ印加し、感光ドラムと転写手段としての１次転写ローラとの間に放電を発生させることが異なる。なお、本実施例では、制御を簡易に行うため、転写ローラに印加する電圧を帯電電圧と同極性かつ同じ大きさの電圧としたが、放電を発生させることができるのであれば電圧の大きさは特に限定されるものではない。

本実施例におけるタイミングチャートを図１０に示す。図１０は、本発明の実施例４における第２の画像形成モードを説明するタイミングチャートである。本実施例は、帯電時の放電、全面露光、転写時のネガ放電、ＬＥＤ全面露光を繰り返すことで、放電生成物の生成を促進している。

（比較例１）
本比較例は、基本的構成は実施例１に準ずるが、湿度検出手段を有しないこと、及び、第２の画像形成モードを有しないことが実施例１と異なり、他の構成は実施例１と同様である。

（実施例５）
本発明の実施例５に係る画像形成装置は、図１に示す構成を備えている。本実施例では、厚紙等通紙時のプロセススピードの低速モードに切替える場合に、定常時のモードである第１の画像形成モードとは異なる第２の画像形成モードが作動するように制御を行う（図１１）。図１１は、実施例５における制御を説明するフローチャートである。実施例５における第２の画像形成モードは、プリント信号が画像形成装置に送られた後、制御をスタートする。ステップｓｂ１にて、プロセススピードの切替を検知し、ステップｓｂ２にて、プロセススピードが通常速モードの場合、ステップｓｂ３の第１の画像形成モードを作動し、ステップｓｂ４の画像形成を実行し、制御を終了する。一方、プロセススピードが低速モードの場合、ステップｓｂ５の第２の画像形成モードを作動し、ステップｓｂ６の放電生成物促進工程（前工程）を実行し、その後、ステップｓｂ７の画像形成を実行し、制御を終了する。

本実施例の第２の画像形成モードの制御においては、画像形成前に、後述する前工程を
実行する。まず、帯電ローラの芯金に電源Ｓ１により直流電圧−１４００Ｖ（Ｖ＿ｐｒｅ）を印加する。次に、前工程時も感光ドラムと現像ローラを押圧当接させ、現像ローラ芯金に印加する直流電圧を０Ｖにする。さらに、スキャナーユニット１０により、発光されるレーザ光により感光ドラムを全面露光し、−１００Ｖに調整した。この状態で、感光ドラムを４回回転させて、前工程を終え、第２の画像形成モードによる画像形成を行う。ここで、本実施例では、感光ドラムの回転回数を４回としたが、後述する本発明の効果を有するためには、少なくとも感光ドラムの回転回数を１回以上とする必要がある。

つぎに、第２の画像形成モードの画像形成時の制御の詳細について述べる。ここで、画像形成時において帯電ローラ２の芯金には、−１１００Ｖ（Ｖ＿ｆｏｒｍ）の直流電圧が電源Ｓ１により印加され、感光ドラムの表面電位は、−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンは、図１中の矢印Ｌで示すように感光ドラムを露光し、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖを形成する。

また、第２の画像形成モード前工程時に帯電ローラ芯金に印加される電圧Ｖ＿ｐｒｅと第２の画像形成モード画像形成時の帯電ローラ芯金に印加される電圧Ｖ＿ｆｏｒｍの関係は、｜Ｖ＿ｆｏｒｍ｜＜｜Ｖ＿ｐｒｅ｜を満たすように設定している。

つぎに、本実施例に用いた現像装置の詳細について述べる。現像ローラ表面移動速度は、感光ドラム表面移動速度の１．５倍に調整されている。本実施例の現像装置で用いた一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤等を含む重合法により調整した。
なお、ここで説明しない事項については実施例１と同様であり説明を省略する。

（実施例６）
本発明の実施例６に係る画像形成装置は、図１に示す構成を備えており、画像形成装置内部の湿度を検知するための湿度検知手段としての相対湿度センサーを有する。本実施例では、第２の画像形成モードを実行する場合の画像形成条件が上記実施例と異なっている。すなわち、前述の湿度検知手段により相対湿度７０％ＲＨ以上、かつ、厚紙等通紙時のプロセススピードの低速モードに切替える場合に、定常時のモードである第１の画像形成モードとは異なる第２の画像形成モードが作動するように制御を行う（図１２）。図１２は、実施例６における制御を説明するフローチャートである。実施例６における第２の画像形成モードは、プリント信号が画像形成装置に送られた後、制御をスタートする。ステップｓｃ１にて、プロセススピードの切替を検知し、ステップｓｃ２にて、プロセススピードが通常速モードの場合、ステップｓｃ３の第１の画像形成モードを作動し、ステップｓｃ４の画像形成を実行し、制御を終了する。一方、プロセススピードが低速モードの場合、ステップｓｃ５にて、機内の相対湿度を検知し、ステップｓｃ６にて、予めＲＯＭ内に記憶された所定の湿度（本例では、７０％ＲＨ）と対比する。湿度が所定値未満のとき、ステップｓｃ３の第１の画像形成モードを作動し、ステップｓｃ４の画像形成を実行し、制御を終了する。一方、湿度が所定値以上のとき、ステップｓｃ７の第２の画像形成モードを作動し、ステップｓｃ８の放電生成物促進工程（前工程）を実行し、その後、ステップｓｃ９の画像形成を実行し、制御を終了する。

本実施例の第２の画像形成モードの制御においては、画像形成前に、後述する前工程を有する。まず、帯電ローラの芯金に電源Ｓ１により直流電圧−１４００Ｖ（Ｖ＿ｐｒｅ）を印加する。次に、前工程時も感光ドラムと現像ローラを押圧当接させ、現像ローラ芯金に印加する直流電圧を０Ｖにする。さらに、スキャナーユニット１０により発光されるレーザ光により感光ドラムを全面露光し、−１００Ｖに調整した。この状態で、感光ドラムを４回回転させて、前工程を終え、第２の画像形成モードによる画像形成を行う。ここで、本実施例では、感光ドラムの回転回数を４回としたが、後述する本発明の効果を有する
ためには、少なくとも感光ドラムの回転回数を１回以上とする必要がある。

つぎに、第２の画像形成モードの画像形成時の制御の詳細について述べる。ここで、画像形成時において帯電ローラ２の芯金には、−１１００Ｖ（Ｖ＿ｆｏｒｍ）の直流電圧が電源Ｓ１により印加され、感光ドラムの表面電位は、−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンは、図１中の矢印Ｌで示すように感光ドラムを露光し、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖを形成する。

また、第２の画像形成モード前工程時に帯電ローラ芯金に印加される電圧Ｖ＿ｐｒｅと第２の画像形成モード画像形成時の帯電ローラ芯金に印加される電圧Ｖ＿ｆｏｒｍの関係は、｜Ｖ＿ｆｏｒｍ｜＜｜Ｖ＿ｐｒｅ｜を満たすように設定している。

つぎに、本実施例に用いた現像装置の詳細について述べる。現像ローラ表面移動速度は、感光ドラム表面移動速度の１．５倍に調整されている。本実施例の現像装置で用いた一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤等を含む重合法により調整した。また、湿度の検知は、プロセススピードの低速モード切替時に行った。また、連続通紙時は、１００枚おきに湿度検知を実施した。
なお、ここで説明しない事項については実施例１と同様であり説明を省略する。

（実施例７）
本発明の実施例７に係る画像形成装置は、図１に示す構成を備えており、画像形成装置内部の湿度を検知するための湿度検知手段としての相対湿度センサーを有する。また、帯電ローラの芯金に印加するための電圧印加手段は、直流電圧に交流電圧を重畳可能な電圧電源を有する。本実施例の制御方法としては、前述の湿度検知手段により相対湿度７０％ＲＨ以上のとき、定常時のモードである第１の画像形成モードとは異なる第２の画像形成モードが作動するように制御を行う（図６）。

本実施例の第２の画像形成モードの制御においては、画像形成前に、後述する前工程を実行する。本実施例の前工程では、帯電ローラの芯金に電源Ｓ１により直流電圧−５５０Ｖにピーク・ツウ・ピーク値１．５ｋＶの交流電圧を重畳した電圧（矩形）を印加する。また、交流電圧の周波数は２．２ｋＨｚとし、プロセススピードの低速モード切替時は、６００Ｈｚとした。次に、前工程時も感光ドラムと現像ローラを押圧当接させ、現像ローラ芯金に印加する直流電圧を−３００Ｖにする。この状態で、感光ドラムを２回回転させて、前工程を終え、第２の画像形成モードによる画像形成を行う。交流電圧の場合、放電生成物の生成量が多いため、本実施例では、２回回転させることで、前工程を終了した。

つぎに、第２の画像形成モードの画像形成時の制御の詳細について述べる。ここで、画像形成時において帯電ローラ２の芯金には、−１１００Ｖ（Ｖ＿ｆｏｒｍ）の直流電圧が電源Ｓ１により印加され、感光ドラムの表面電位は、−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンは、図１中の矢印Ｌで示すように感光ドラムを露光し、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖを形成する。

つぎに、本実施例に用いた現像装置の詳細について述べる。現像ローラ表面移動速度は、感光ドラム表面移動速度の１．５倍に調整されている。本実施例の現像装置で用いた一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤等を含む重合法により調整した。また、湿度の検知は画像形成前に実行し、相対湿度が所定値以上のときに、第１の画像形成モードから第２の画像形成モードへの切替を行うように設定した。また、連続通紙時は、第２の画像形成モードの前工程を１００枚おきに実行した。
なお、ここで説明しない事項については実施例１と同様であり説明を省略する。

（実施例８）
本発明の実施例８に係る画像形成装置は、図１に示す構成を備えている。本実施例では、厚紙等通紙時のプロセススピードの低速モードに切替える場合に、定常時のモードである第１の画像形成モードとは異なる第２の画像形成モードが作動するように制御を行う（図１１）。

本実施例の第２の画像形成モードの制御においては、画像形成前に、後述する前工程を実行する。本実施例の前工程では、帯電ローラの芯金に電源Ｓ１により直流電圧−５５０Ｖにピーク・ツウ・ピーク値１．５ｋＶの交流電圧を重畳した電圧（矩形）を印加する。また、交流電圧の周波数は、６００Ｈｚとした。次に、前工程時も感光ドラムと現像ローラを押圧当接させ、現像ローラ芯金に印加する直流電圧を−３００Ｖにする。この状態で、感光ドラムを２回回転させて、前工程を終え、第２の画像形成モードによる画像形成を行う。

つぎに、第２の画像形成モードの画像形成時の制御の詳細について述べる。ここで、画像形成時において帯電ローラ２の芯金には、−１１００Ｖ（Ｖ＿ｆｏｒｍ）の直流電圧が電源Ｓ１により印加され、感光ドラムの表面電位は、−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンは、図１中の矢印Ｌで示すように感光ドラムを露光し、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖを形成する。

つぎに、本実施例に用いた現像装置の詳細について述べる。現像ローラ表面移動速度は、感光ドラム表面移動速度の１．５倍に調整されている。本実施例の現像装置で用いた一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤等を含む重合法により調整した。また、連続通紙時は、第２の画像形成モードの前工程を１００枚おきに実行した。
なお、ここで説明しない事項については実施例１と同様であり説明を省略する。

（実施例９）
本発明の実施例９に係る画像形成装置は、図１に示す構成を備えており、画像形成装置内部の湿度を検知するための湿度検知手段としての相対湿度センサーを有する。本実施例では、前述の湿度検知手段により相対湿度７０％ＲＨ以上、かつ、厚紙等通紙時のプロセススピードの低速モードに切替える場合に、定常時のモードである第１の画像形成モードとは異なる第２の画像形成モードが作動するように制御を行う（図１２）。

本実施例の第２の画像形成モードの制御においては、画像形成前に、後述する前工程を実行する。本実施例の前工程では、帯電ローラの芯金に電源Ｓ１により直流電圧−５５０Ｖにピーク・ツウ・ピーク値１．５ｋＶの交流電圧を重畳した電圧（矩形）を印加する。また、交流電圧の周波数は、６００Ｈｚとした。次に、前工程時も感光ドラムと現像ローラを押圧当接させ、現像ローラ芯金に印加する直流電圧を−３００Ｖにする。この状態で、感光ドラムを２回回転させて、前工程を終え、第２の画像形成モードによる画像形成を行う。

つぎに、第２の画像形成モードの画像形成時の制御の詳細について述べる。ここで、画像形成時において帯電ローラ２の芯金には、−１１００Ｖ（Ｖ＿ｆｏｒｍ）の直流電圧が電源Ｓ１により印加され、感光ドラムの表面電位は、−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンは、図１中の矢印Ｌで示すように感光ドラムを露光し、露光部位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖを形成する。

つぎに、本実施例に用いた現像装置の詳細について述べる。現像ローラ表面移動速度は、感光ドラム表面移動速度の１．５倍に調整されている。本実施例の現像装置で用いた一成分非磁性トナーは、結着樹脂、電荷制御剤等を含む重合法により調整した。また、湿度の検知は画像形成前に実行し、相対湿度が所定値以上のときに、第１の画像形成モードから第２の画像形成モードへの切替を行うように設定した。また、連続通紙時は、第２の画像形成モードの前工程を１００枚おきに実行した。
なお、ここで説明しない事項については実施例１と同様であり説明を省略する。

（各実施例及び比較例の評価方法）
本発明と比較例の差異を調べるための評価について述べる。

（カブリ評価）
カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。カブリ量の評価方法は以下のように行った。

ベタ白画像、印字中に、画像形成装置を停止する。現像後、かつ、転写前の感光ドラム上のトナーを一旦透明性のテープに転写し、トナーが付着したテープを記録紙などに貼り付ける。また同一の記録紙上に、トナー付着していないテープも同時に貼り付ける。その記録紙に貼り付けられたテープの上から、光学反射率測定機（東京電飾製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、トナー付着していないテープの反射率から差し引いてカブリ分の反射率量を求めカブリ量として評価した。カブリ量はテープ上を３点以上測定しその平均値を求めた。
×：カブリ量が２．０以上である。
△：カブリ量が０．５〜２．０％未満である。
○：カブリ量が０．２〜０．５％未満である。
◎：カブリ量が０．２％未満である。

カブリ評価は、試験環境３０℃、８０％ＲＨ、５千枚印字後の直後および２４時間放置後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。ここで、画像比率５％の横線とは、具体的に、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。また、カブリ評価は、通常のプロセススピードと厚紙等を通紙する低速のプロセススピードにおいて実施した。さらに、２４時間放置においては、低速のプロセススピードにおいては、１００枚ベタ白通紙後のカブリ量も評価し、感光ドラム表面の改質の持続性を評価した。以下に実施例１〜９、および比較例１の評価結果を表１に示す。

（従来技術に対する優位性）
はじめに、従来技術である比較例１と実施例１と比較することにより本発明の優位性について述べる。

比較例１は、第２の画像形成モードを有していない例、すなわち、制御を実行しない例である。カブリ量の評価としては、連続通紙直後のカブリ量は、通常速及び低速のプロセススピードにおいて、共に良好である。しかしながら、連続通紙後、２４時間放置後の、カブリ量評価は、悪化する。特に、低速のプロセススピードにおいて、顕著に悪化する。この理由について述べる。まず、連続通紙直後のカブリ量が良好な理由について述べる。連続通紙中は、画像形成装置機内の温度が上昇する。結果、相対湿度が低下するため、トナーの帯電付与性は良好であり、カブリ量は少ない。一方、２４時間放置後、カブリ量が増加する理由は、以下のように考えられる。放置中に機内の温度が低下し、相対湿度が高くなる。結果、トナーの帯電付与性が低下し、カブリ量が増加する。また、低速のプロセススピード時、より悪化する理由は、十分な理由は明らかではないが、概ね以下のように考えられる。規制ブレード通過後、トナーは電荷を付与されるが、現像ローラと感光ドラムが当接する位置まで到達するまでの時間が長くなるため、電荷量の減衰が生じる。すなわち、低速時においては、カブリ量が少ない通常速の現像器設定からわずかにバランスが崩れ、トナーの電荷付与性が低下し、カブリ量が増加すると考えられる。

一方、本発明の実施例１においては、連続通紙直後や２４時間放置後においても、カブリ量評価結果は、良好である。連続通紙直後は、相対湿度７０％ＲＨ未満であるため、第２の画像形成モードの作動はしないため、比較例１と同等のカブリ量評価結果である。２４時間放置後は、機内温度の低下とともに相対湿度７０％ＲＨ以上に到達するため、第２の画像形成モードが作動する。作動した結果、前述したように、前工程において、感光ドラム表面上は、放電生成物の生成が促進される。第２の画像形成モードの画像形成時、放電生成物によって、改質された感光ドラムと現像ローラが当接する位置において、トナーへ電荷付与性が向上し、カブリ量を著しく抑制すると考えられる。特に、低速時に増加するカブリ量を著しく抑制している。その理由は、低速時において感光ドラムと現像ローラが当接する当接ニップを通過する時間が長くなるため、より確実にトナーへの電荷付与を行うことができるためと考えられる。以上、述べたように、本実施例においては、高湿度環境下におけるトナーの電荷付与性の低下に伴うカブリ量の低下を所定の相対湿度値以上で、第２の画像形成モードを作動させ、前工程において、感光ドラム表面上に放電生成物の生成を促進することができる。これにより、効果的にトナーへの電荷付与を行うことができるため、著しくカブリ量を抑制することができる。

（実施例の比較）
次に、実施例１〜９を比較することによって、本発明の優位性について述べる。

実施例２、３は、実施例１に対して、カブリ量抑制効果の持続性が高い。その理由は、前工程において、感光ドラムと現像ローラが当接するため、放電生成物の一部が現像器内に蓄積する。一度蓄積された放電生成物は前工程終了後も、徐々感光ドラム表面に供給されるため、カブリ量抑制効果が持続されると考えられる。

さらに、実施例４は、実施例３に対して著しくカブリ量抑制効果が大きい。実施例３、４は、前工程において、帯電時に高い電圧により放電した直後、潜像を形成するためのレーザ光により全面露光して電位を低下させるところまでは共通する。実施例４では、その後、転写部において帯電と同極性の高い電圧により放電し、再度、ＬＥＤによる全面露光により電位を落とす。この制御により、実施例４では、実施例３と比べて、放電生成物の生成が促進され、結果、カブリ量が著しく抑制されると考えられる。

実施例５は、低速のプロセススピード切替時に、第２の画像形成モードを作動し、実施例６は、低速のプロセススピード切換時、かつ、高湿度時に、第２の画像形成モードを作動する例である。どちらも、高湿度環境下、かつ、低プロセススピードにトナーの電荷付与性が低下し、カブリ量の増加を著しく抑制する。特に、実施例５においては、カブリ量が著しく増加したときのみに作動するため、放電生成物の過剰な生成等が少ないため、放電生成物起因の問題が生じにくく、感光ドラムの長寿命化に繋がる。

実施例７〜９は、第２の画像形成モード作動時に、帯電ローラ芯金に直流電圧に交流電圧を重畳した例である。第２の画像形成モード作動時、カブリ量の抑制効果が著しく大きい。その理由は、交流電圧を印加時、直流電圧印加時に比べ、放電量が多く、また、放電生成物の生成が多いことが知られている。そのため、第２の画像形成モード作動時は、トナーへの電荷付与性が高くなり、著しくカブリ量を抑制していると考えられる。
また、実施例８、９は、低速のプロセススピードのときのみ第２の画像形成モードを作動するため、実施例７ほど、大きな周波数の交流電源を必要としないため、低コストな構成で、効果的にカブリ量を著しく抑制することができる。
また、実施例９においては、低速のプロセススピードの切替時、かつ、高湿度環境下時のトナーの電荷量が低下し、カブリ量が著しく増加するときのみ、第２の画像形成モードを作動するため、効果的にカブリを抑制する。また、交流電圧印加時は、特に、放電生成物が過剰に生成されやすく、放電生成物起因の問題が生じやすい。実施例９においては、カブリ量が著しく増加するときのみに、必要最低限の放電生成物量を促進するため、放電生成物起因の問題を抑制することができる。

以上述べたように、本発明においては、簡易な構成のみで、高湿環境下におけるトナーの帯電付与性の低下起因のカブリ量増加を、効果的に、著しく抑制することができる。また、カブリ量が増加すると予測される環境において、適宜、適切な放電生成物の形成を行うため、過剰な放電生成物の形成による問題を生じることなく、長期間良好な画像形成を行うことができる。

＜＜実施形態２＞＞
図１４は、本発明の実施形態２の画像記録装置を示す概略構成図である。本実施形態の画像記録装置は、転写式電子写真プロセス利用、トナーリサイクルプロセス（クリーナレスシステム）のレーザプリンタである。前述の実施形態１の画像記録装置と同様の点については再度の説明を省略し、異なる点について述べる。

本実施形態において最も異なる点は、ドラムクリーナー６を廃し、転写残トナーをリサイクルするところにある。転写残トナーが帯電などのほかのプロセスに悪影響を及ぼさないように循環させ、トナーを現像器に回収する。具体的には、実施形態１に対し以下の構成を変更した。図１３に、実施形態２におけるプロセスカートリッジ及び現像装置に関わる画像形成装置の概略図を示す。

帯電について、帯電ローラ２は実施形態１と同様のものを用いているが、本実施形態では帯電ローラ２には、帯電ローラのトナー汚れを防止する目的から帯電ローラ当接部材２０を備える。帯電ローラ２がその帯電極性と逆極性（プラス極性）のトナーで汚れた場合であっても、トナーの電荷をプラスからマイナスへと帯電し、帯電ローラから速やかに吐き出し現像器にて現像同時クリーニングにより回収することが可能となる。当接部材２０は、１００μｍのポリイミドのフィルムを使用し、線圧１０（Ｎ／ｍ）以下で帯電ローラ２に当接した。ポリイミドはトナーに対し負電荷を与える摩擦帯電特性を有していることから使用した。

（実施例１０）
本発明の実施例１０に係る画像形成装置は、図１３に示す構成を備えており、画像形成装置内部の湿度を検知するための湿度検知手段としての相対湿度センサー７を有する。本実施例おいては、前述の相対湿度センサー７により相対湿度７０％ＲＨ以上で、定常である第１の画像形成モードとは異なる第２の画像形成モードが作動するように制御を行う。該制御のフローチャートは図６に示すフローチャートと同じである。

次に、第２の画像形成モードの制御の詳細について述べる。本実施例における第２の画像形成モードでは、画像形成前に、後述する感光ドラム上に放電生成物の生成を促進するための前工程を実行する。本実施例における前工程では、まず、前工程時においても感光ドラムと現像ローラを押圧当接させ、現像ローラ芯金に印加する直流電圧を０Ｖにする。そのときのタイミングチャートは図９と同じである。次に、帯電ローラの芯金に電源Ｓ１により直流電圧−１４００Ｖ（Ｖ＿ｐｒｅ）を印加する。さらに、スキャナーユニット１０により、発光されるレーザ光により全面露光し、−１２０Ｖに調整した。本実施例においては、全面露光を行い、現像部で電位が下がるが、現像バイアス値を調整することで、押圧当接を維持し、現像することなく、放電生成物促進のための前工程を実施することができる。このとき、全面露光時の感光ドラム上の現像部での電位Ｖｉは、−１２０Ｖであり、現像ローラに印加する電圧Ｖｄｅｖは、０Ｖである。そのため、ネガ極性のトナーは、現像されることなく、現像ローラと感光ドラムの当接状態を維持することができる。すなわち、本実施例おいては、現像ローラと感光ドラムが当接し、かつ、Ｖｉ＜Ｖｄｅｖとした。この状態で、感光ドラムを４回回転させて、前工程を終え、第２の画像形成モードによる画像形成を行う。

つぎに、第２の画像形成モードの画像形成時の制御の詳細について述べる。ここで、画像形成時において帯電ローラ２の芯金には、−１１００Ｖ（Ｖ＿ｆｏｒｍ）の直流電圧が電源Ｓ１により印加され、感光ドラムの表面電位は、−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。そのときのタイミングチャートは図７と同じである。

また、第２の画像形成モード前工程時に帯電ローラ芯金に印加される電圧Ｖ＿ｐｒｅと第２の画像形成モード画像形成時の帯電ローラ芯金に印加される電圧Ｖ＿ｆｏｒｍの関係は、｜Ｖ＿ｆｏｒｍ｜＜｜Ｖ＿ｐｒｅ｜を満たすように設定する。結果、感光ドラム上に放電生成物の生成が促進される。

また、湿度の検知は画像形成前に実行し、相対湿度が所定値以上のときに、第１の画像形成モードから第２の画像形成モードへの切替を行うように設定した。また、連続通紙時は、１００枚おきに実施した。

次に、本実施例に用いた現像装置の詳細について述べる。現像ローラ表面移動速度は、感光ドラム表面移動速度の１．５倍に調整されている。

本実施例のカブリ量評価を行った。結果は、著しく良好であった。前述の実施形態１はクリーニングブレードを有しているため、感光ドラム上に形成された放電生成物が、徐々に、除去されると推測される。一方、本実施形態２は、クリーニングブレードを有していないため、より効率的な放電生成物の形成を容易に行うことが出来る。結果、著しいカブリ量の抑制を行うことが出来たと考えられる。

なお、上記各実施例の構成は、可能な限り互いに組み合わせることができる。例えば、実施例１の前工程において感光ドラムと現像ローラとを当接離間させる構成（請求項４）は、プロセススピードのモードをトリガーとして前工程を実行する実施例５や、プロセススピードのモードと湿度をトリガーとする実施例６に適用してもよい。また、実施例２の
前工程において現像ローラ、転写ローラに電圧印加する構成（請求項５）や、実施例４の前工程において帯電時放電、全面露光、転写時放電、ＬＥＤ全面露光を実行する構成（請求項７）も、トリガー条件が異なる実施例５、６等に適用してよい。また、実施例７〜９に記載したように、第２の画像形成モード作動に、帯電ローラ芯金に直流電圧に交流電圧を重畳する構成を、その他の実施例に適用することも可能である。このように交流電圧を印加することで放電生成物の生成を促進することができる。

１…感光ドラム、２…帯電ローラ、３…現像ローラ、７…湿度センサー、Ａ…画像形成装置本体、Ｂ…プロセスカートリッジ、Ｆ…現像装置、Ｓ１…電圧印加手段

Claims (10)

1. 記録材に現像剤像を転写して画像を形成する画像形成装置であって、
   回転可能な像担持体と、
   前記像担持体に当接しながら前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
   帯電された前記像担持体の表面電位を変化させ、前記像担持体の表面において現像剤を付着させるべき印字部と非印字部とをそれぞれ所定の電位とする静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記静電潜像を現像すべく、前記像担持体の前記静電潜像が形成された表面に一成分トナーである現像剤を押圧する現像剤担持体と、
   画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知手段と、
   を備え、
   前記湿度検知手段が検知した値が所定値より小さい場合、前記電圧印加手段により帯電電圧を印加された前記帯電手段により前記像担持体を帯電させて前記潜像形成手段により前記像担持体に静電潜像を形成し、該像担持体に前記現像剤担持体が現像剤を押圧することで現像された現像剤像を記録材に転写する画像形成工程を実行する第１の画像形成モードを実行し、
   前記湿度検知手段が検知した値が所定値以上の場合、前記像担持体と前記帯電手段との間に放電を発生させる電位差を形成して前記像担持体の表面に前記画像形成工程よりも放電生成物の生成を促進する前工程を実行してから、前記画像形成工程を実行する第２の画像形成モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 記録材に現像剤像を転写して画像を形成する画像形成装置であって、
   回転可能な像担持体と、
   前記像担持体に当接しながら前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
   帯電された前記像担持体の表面電位を変化させ、前記像担持体の表面において現像剤を付着させるべき印字部と非印字部とをそれぞれ所定の電位とする静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記静電潜像を現像すべく、前記像担持体の前記静電潜像が形成された表面に一成分トナーである現像剤を押圧する現像剤担持体と、
   を備え、
   前記像担持体を所定の速度で回転させる通常速のプロセススピードで画像形成を行う場合、前記電圧印加手段により帯電電圧を印加された前記帯電手段により前記像担持体を帯電させて前記潜像形成手段により前記像担持体に静電潜像を形成し、該像担持体に前記現像剤担持体が現像剤を押圧することで現像された現像剤像を記録材に転写する画像形成工程を実行する第１の画像形成モードを実行し、
   前記像担持体を前記所定の速度よりも遅い速度で回転させる低速のプロセススピードで画像形成を行う場合、前記像担持体と前記帯電手段との間に放電を発生させる電位差を形成して前記像担持体の表面に前記画像形成工程よりも放電生成物の生成を促進する前工程を実行してから、前記画像形成工程を実行する第２の画像形成モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
3. 記録材に現像剤像を転写して画像を形成する画像形成装置であって、
   回転可能な像担持体と、
   前記像担持体に当接しながら前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
   帯電された前記像担持体の表面電位を変化させ、前記像担持体の表面において現像剤を付着させるべき印字部と非印字部とをそれぞれ所定の電位とする静電潜像を形成する潜像
   形成手段と、
   前記静電潜像を現像すべく、前記像担持体の前記静電潜像が形成された表面に一成分トナーである現像剤を押圧する現像剤担持体と、
   画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知手段と、
   を備え、
   前記像担持体を前記所定の速度よりも遅い速度で回転させる低速のプロセススピードで画像形成を行い、かつ前記湿度検知手段が検知した値が所定値以上である画像形成条件でない場合、前記電圧印加手段により帯電電圧を印加された前記帯電手段により前記像担持体を帯電させて前記潜像形成手段により前記像担持体に静電潜像を形成し、該像担持体に前記現像剤担持体が現像剤を押圧することで現像された現像剤像を記録材に転写する画像形成工程を実行する第１の画像形成モードを実行し、
   前記画像形成条件の場合、前記像担持体と前記帯電手段との間に放電を発生させる電位差を形成して前記像担持体の表面に前記画像形成工程よりも放電生成物の生成を促進する前工程を実行してから、前記画像形成工程を実行する第２の画像形成モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記像担持体と前記現像剤担持体とを当接又は離間状態とすることができる当接離間手段を備え、
   前記前工程において、
   前記当接離間手段が前記像担持体と前記現像剤担持体とを離間状態とし、
   前記電圧印加手段が、前記画像形成工程において印加する帯電電圧よりも絶対値の大きい帯電電圧を前記帯電手段に印加し、
   前記潜像形成手段が、前記像担持体の表面電位を、前記像担持体の回転方向において前記帯電手段との間で放電が発生する領域よりも上流側においてその絶対値が小さくなるように変化させ、
   前記像担持体が、少なくとも１回転する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤担持体に担持された現像剤を前記印字部に付着させるべく前記現像剤担持体に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
   前記像担持体に形成された現像剤像を記録材又は被転写材に転写する転写手段と、
   前記像担持体と前記転写手段との間に現像剤像を転写するための電界を形成すべく、前記転写手段に電圧を印加する第３の電圧印加手段と、
   を備え、
   前記前工程において、
   前記電圧印加手段が、前記画像形成工程において印加する帯電電圧よりも絶対値の大きい帯電電圧を前記帯電手段に印加し、
   前記第３の電圧印加手段が、前記像担持体の回転方向において前記帯電手段との間で放電が発生する領域よりも上流側において前記像担持体の表面電位の絶対値が小さくなるように前記転写手段に電圧を印加し、
   前記第２の電圧印加手段が、前記画像形成時に印加する電圧と同じ大きさの電圧を前記現像剤担持体に印加し、
   前記像担持体が、少なくとも１回転する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤担持体に担持された現像剤を前記印字部に付着させるべく前記現像剤担持体に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
   を備え、
   前記前工程において、
   前記電圧印加手段が、前記画像形成工程において印加する帯電電圧よりも絶対値の大き
   い帯電電圧を前記帯電手段に印加し、
   前記潜像形成手段が、前記像担持体の表面電位を、前記像担持体の回転方向において前記帯電手段との間で放電が発生する領域よりも上流側においてその絶対値が小さくなるように変化させ、
   前記第２の電圧印加手段が、現像剤が前記像担持体に付着しない大きさの電圧を前記現像剤担持体に印加し、
   前記像担持体が、少なくとも１回転する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤担持体に担持された現像剤を前記印字部に付着させるべく前記現像剤担持体に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
   前記像担持体に形成された現像剤像を記録材又は被転写材に転写する転写手段と、
   前記像担持体と前記転写手段との間に現像剤像を転写するための電界を形成すべく、前記転写手段に電圧を印加する第３の電圧印加手段と、
   前記像担持体の回転方向において、前記転写手段による転写が行われる領域よりも下流側かつ前記帯電手段との間で放電が発生する領域よりも上流側において、前記像担持体の表面電位を変化させるべく前記像担持体を露光可能な露光手段と、
   を備え、
   前記前工程において、
   前記電圧印加手段が、前記画像形成工程において印加する帯電電圧よりも絶対値の大きい帯電電圧を前記帯電手段に印加し、
   前記潜像形成手段が、前記像担持体の表面電位をその絶対値が小さくなるように変化させ、
   前記第３の電圧印加手段が、前記前工程において前記帯電手段に印加される帯電電圧と同じ極性、かつ前記像担持体と前記転写手段との間に放電を発生させる電位差を形成できる大きさの電圧を前記転写手段に印加し、
   前記露光手段が、前記像担持体の表面電位の絶対値が小さくなるように前記像担持体を露光し、
   前記第２の電圧印加手段が、現像剤が前記像担持体に付着しない大きさの電圧を前記現像剤担持体に印加し、
   前記像担持体が、少なくとも１回転する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記前工程において、
   前記電圧印加手段が、前記帯電電圧として直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を前記帯電手段に印加し、
   前記像担持体が、少なくとも１回転する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記湿度検知手段が検知する値は、相対湿度に対応する値であることを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体に形成された現像剤像を記録材又は被転写材に転写した後に、前記像担持体の表面に残留した転写残現像剤を前記現像剤担持体により回収することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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