JP2015184468A - 帯電装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形成される画像における残像の発生を抑制する。
【解決手段】電子写真方式を採用するとともに、トナーおよびトナーに添加された外添剤を含む現像剤を用いて現像を行う画像形成装置において、感光体ドラム１１のｎ周目に、感光体ドラム１１の第１領域Ｄ１に画像濃度が第１濃度に設定された第１画像Ｇ１を形成し、これに続くｎ＋１周目に、第１領域Ｄ１を包含する第２領域Ｄ２に第１画像Ｇ１よりも画像濃度が低い第２濃度に設定された第２画像Ｇ２を形成する場合に、ｎ周目の第１画像Ｇ１の形成で帯電に使用する直流帯電電流Ｉｃの大きさ（第２帯電電流値Ｉ２）を、ｎ＋１周目の第２画像Ｇ２の形成で帯電に使用する直流帯電電流Ｉｃの大きさ（第２帯電電流値Ｉ１）よりも増加させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、帯電装置および画像形成装置に関する。

公報記載の従来技術として、回転する感光体ロールと、感光体ロールに接触して感光体ロールを帯電する帯電ロールと、帯電された感光体ロールを露光して静電潜像を形成する露光部と、感光体ロールに形成された静電潜像を、磁性キャリアと固体潤滑剤を付着させたトナーとを含む現像剤を用いて現像する現像部と、感光体ロールに現像されたトナー像を中間転写ベルトに一次転写する一次転写ロールと、感光体ロールに接触して一次転写後の感光体ロールに残留するトナーを除去するクリーニングブレードとを備えた画像形成装置において、現像部から固体潤滑剤が付着したトナーを感光体ドラムに転移させるとともに、感光体ロール上の固体潤滑剤の多寡に応じて、帯電ロールに印加する印加電圧を、直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧あるいは直流電圧のみからなる非重畳電圧に切り換えるものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１０−１６４６４１号公報

本発明は、形成される画像における残像の発生を抑制することを目的とする。

請求項１記載の発明は、回転する像保持体に接触して配置される帯電部材と、前記帯電部材に帯電電流を供給する供給部と、前記像保持体の第ｎ周回（ｎは１以上の整数）において当該像保持体上の特定の領域に画像濃度が第１濃度に設定された第１画像を形成し、当該第ｎ周回に続く第ｎ＋１周回において当該特定の領域に当該第１画像よりも画像濃度が低い第２濃度に設定された第２画像を形成する場合に、当該第１画像の形成における前記帯電電流の大きさを、当該第２画像の形成における当該帯電電流の大きさよりも増加させる設定を行う設定部とを含む帯電装置である。
請求項２記載の発明は、前記設定部は、前記第１画像の形成における前記帯電電流の大きさを、前記第２画像の形成における当該帯電電流の大きさに近づけるように徐々に減少させることを特徴とする請求項１記載の帯電装置である。
請求項３記載の発明は、前記設定部は、前記第１濃度よりも前記第２濃度が３０％以上低い場合に前記設定を行うことを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置である。
請求項４記載の発明は、前記設定部は、相対湿度が３５％以下となる場合に前記設定を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の帯電装置である。
請求項５記載の発明は、回転する像保持体と、前記像保持体に接触して当該像保持体を帯電する帯電部材と、帯電された前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成部と、前記像保持体に形成された前記静電潜像を、トナーおよび当該トナーに添加された外添剤を含む現像剤で現像する現像部と、前記像保持体に現像された画像を記録材に転写する転写部と、前記像保持体に接触して転写後の前記像保持体を清掃する清掃部材と、前記帯電部材に帯電電流を供給する供給部と、前記像保持体の第ｎ周回（ｎは１以上の整数）において当該像保持体上の特定の領域に画像濃度が第１濃度に設定された第１画像を形成し、当該第ｎ周回に続く当該像保持体の第ｎ＋１周回において当該特定の領域に当該第１画像よりも画像濃度が低い第２濃度に設定された第２画像を形成する場合に、当該第１画像の形成における前記帯電電流の大きさを、当該第２画像の形成における当該帯電電流の大きさよりも増加させる設定を行う設定部とを含む画像形成装置である。

請求項１記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、形成される画像における残像の発生を抑制することができる。
請求項２記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、画像における残像の発生を抑制するとともに、像保持体の摩耗を抑制することができる。
請求項３記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、画像における残像の発生を抑制するとともに、像保持体の摩耗を抑制することができる。
請求項４記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、画像における残像の発生を抑制するとともに、像保持体の摩耗を抑制することができる。
請求項５記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、形成される画像における残像の発生を抑制することができる。

実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図である。 画像形成装置における制御系の構成を説明するためのブロック図である。 （ａ）は現像剤を構成するキャリアおよびトナーを、（ｂ）は現像剤に含まれるトナーおよび外添剤を、それぞれ示す図である。 感光体ドラムにおける帯電電位および露光電位と、現像装置における現像電位との関係を説明するための図である。 本実施の形態の画像形成装置における直流帯電電流の設定手順を説明するためのフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の直流帯電電流の設定手順を用いた画像形成プロセスの一例を説明するための図である。 （ａ）〜（ｊ）は、図６に示す画像形成プロセスの詳細を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の変形例を説明するための図である。 直流帯電電流の大きさと得られる明度差との関係を示すグラフ図である。 第１画像の濃度をパラメータとしたときの、第２画像の濃度と得られる明度差との関係を示すグラフ図である。 相対湿度と得られる明度差との関係を示すグラフ図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を示した図である。
この画像形成装置１は、電子写真方式にてトナー像を形成する画像形成部１０と、画像形成部１０に向けて用紙Ｐを供給する用紙供給部２０と、画像形成部１０によって用紙Ｐ上に形成された画像（トナー像）を定着させる定着部３０と、画像形成装置１を構成する各部の動作を制御する制御装置１００とを有している。

これらのうち、画像形成部１０は、図中に示す移動方向Ｍ方向に回転可能に設けられた感光体ドラム１１を有している。また、画像形成部１０は、この感光体ドラム１１の周囲に矢印Ｍ方向に沿って設けられた、帯電ロール１２、露光装置１３、現像装置１４、転写ロール１５および清掃装置１６を有している。

本実施の形態において、像保持体の一例としての感光体ドラム１１は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層（図示せず）を形成してなり、ここでは有機感光層が負極性に帯電する材料で構成されている。また、感光体ドラム１１は接地されている。

帯電部材の一例としての帯電ロール１２は、導電性を有するゴムロール等で構成されるとともに、感光体ドラム１１に接触して回転可能に配置されており、感光体ドラム１１の回転に従動して回転する。また、帯電ロール１２には、感光体ドラム１１を負の電位に帯電するための帯電バイアスが印加される。

潜像形成部の一例としての露光装置１３は、帯電ロール１２によって負の電位に帯電された感光体ドラム１１に、レーザ光等を用いて選択的に光書き込みを行うことで静電潜像を形成する。ここで、本実施の形態の露光装置１３は、トナー像（画像）となる部位（画像部）に対して光を照射し、背景となる部位（背景部）に対しては光を照射しない、所謂画像部露光方式にて露光を行う。なお、露光装置１３における光源としては、レーザ光源以外に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を用いることも可能である。

現像部の一例としての現像装置１４は、感光体ドラム１１に対向して回転可能に配置される現像ロール１４ａを備えており、現像装置１４の内部には、予め決められた色（例えば黒色）のトナーを含む現像剤を収容している。ここで、本実施の形態の現像装置１４では、現像剤として、磁性を有するキャリアと、予め決められた色に着色されたトナーとを含む、所謂２成分現像剤を用いている。また、この現像剤において、キャリアは正の帯電極性を有しており、トナーは負の帯電極性を有している。現像ロール１４ａは磁石（図示せず）を内蔵しており、静電気力によってトナーを付着させたキャリアすなわち現像剤を、磁力によって現像ロール１４ａの表面に保持する。現像装置１４では、現像ロール１４ａ上に保持させた現像剤が形成する磁気ブラシを感光体ドラム１１に接触させて、感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーで現像する。この現像装置１４は、現像ロール１４ａを負の電位とするための現像バイアスを供給することで、静電潜像のうち負極性に帯電している画像部に、負極性に帯電したトナーを転移させる、所謂反転現像方式にて現像を行う。

転写部の一例としての転写ロール１５は、導電性を有するゴムロール等で構成されており、感光体ドラム１１に接触して配置され、感光体ドラム１１の回転に従動して回転する。そして、転写ロール１５には、トナーの帯電極性とは逆極性（この例では正極性）の転写バイアスが印加される。

清掃装置１６は、感光体ドラム１１の移動方向Ｍと交差する方向に、感光体ドラム１１の外周面に沿って延びて設けられるとともに、感光体ドラム１１の移動方向Ｍと対向する方向（ドクター方向）に突出し、突出する側の先端部が感光体ドラム１１の外周面に突き当たるように配置されるクリーニングブレード１６ａを備えている。清掃部材の一例としてのクリーニングブレード１６ａは、例えばウレタンゴム等のゴム材で構成されており、転写後且つ帯電前の感光体ドラム１１上の付着物（トナー等）を除去する。

また、本実施の形態における用紙供給部２０は、用紙Ｐを収容する収容容器、用紙Ｐを収容容器から繰り出す繰り出し機構、繰り出された用紙Ｐを、画像形成部１０における感光体ドラム１１と転写ロール１５との対向部（転写部）および定着部３０を介して外部に搬送する搬送機構等を有している。

さらに、本実施の形態における定着部３０は、互いに接触した状態で回転する一対の回転体を備えており、これら２つの回転体の少なくとも一方を加熱するとともに、これら２つの回転体の間に形成される定着ニップ部に用紙Ｐを挿通させることで、用紙Ｐ上の画像を定着させるようになっている。

図２は、本実施の形態の画像形成装置１における制御系の構成を説明するためのブロック図である。
制御装置１００は、プログラムを読み出して実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムやプログラムを実行する際に使用するデータ等を記憶するＲＯＭ１０２（Read Only Memory）と、プログラムを実行する際に一時的に生成されるデータ等を記憶するＲＡＭ１０３（Random Access Memory）と、プログラムを実行する際に使用するデータ等を記憶するとともに、その内容を書き換え可能であって、電源を供給しなくてもその記憶内容を保持することが可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１０４とを備えている。

設定部の一例としての制御装置１００は、感光体ドラム１１を回転駆動するドラム駆動部１１１、帯電ロール１２に帯電バイアスを供給する帯電電源１１２、露光装置１３に設けられた光源を駆動する光源駆動部１１３に、それぞれ制御信号を出力する。また、制御装置１００は、現像装置１４に設けられた現像ロール１４ａに現像バイアスを供給する現像電源１１４ａ、現像ロール１４ａを回転駆動する現像駆動部１１４ｂに、それぞれ制御信号を出力する。さらに、制御装置１００は、転写ロール１５に転写バイアスを供給する転写電源１１５、用紙供給部２０を含む用紙Ｐの搬送系を駆動する搬送駆動部１２０、定着部３０を構成する回転体に加熱用電力を供給する定着電源１３０ａ、定着部３０を構成する回転体を回転駆動する定着駆動部１３０ｂに、それぞれ制御信号を出力する。また、制御装置１００には、画像形成装置１に内蔵され且つ外部から入力されてくるプリントジョブデータに画像処理を施す画像処理部４０から画像処理後の画像データが、また、画像形成装置１に内蔵され且つ画像形成装置１がおかれた環境(温度や湿度)を測定する環境測定部５０から環境測定データが、それぞれ入力される。

本実施の形態において、供給部の一例としての帯電電源１１２は、負の値に設定された直流成分に交流成分を重畳させた帯電バイアスを、帯電ロール１２に供給する。なお、以下の説明においては、帯電バイアスにおける直流成分を直流帯電バイアスと呼び、帯電バイアスにおける交流成分を交流帯電バイアスと呼ぶ。ここで、直流帯電バイアスは、感光体ドラム１１に設けられた有機感光層を目標とする電位（帯電電位と呼ぶ）に帯電させるためのものであり、交流帯電バイアスは、直流帯電バイアスによる有機感光層の帯電を補助するためのものである。この画像形成装置１では、直流帯電バイアスが、電流（以下では直流帯電電流という）の増減によって制御される。

また、本実施の形態において、現像電源１１４ａは、負の値に設定された直流成分に交流成分を重畳させた現像バイアスを、現像ロール１４ａに供給する。なお、以下の説明においては、現像バイアスにおける直流成分を直流現像バイアスと呼び、現像バイアスにおける交流成分を交流現像バイアスと呼ぶ。ここで、直流現像バイアスは、現像ロール１４ａから感光体ドラム１１に設けられた有機感光層（より具体的には画像部）に、トナーを転移させるためのものであり、交流現像バイアスは、直流現像バイアスによる現像ロール１４ａから有機感光層へのトナーの転移を補助するためのものである。

そして、本実施の形態では、制御装置１００が、転写電源１１５から転写ロール１５に供給される転写バイアスを定電流制御または定電圧制御している。なお、転写バイアスは、基本的に直流成分を含むものであればよいが、さらに交流成分を重畳したものであってもかまわない。

図３は、本実施の形態で用いた現像剤Ｄを説明するための図である。
本実施の形態の現像剤Ｄは、図３（ａ）に示したように、磁性を有するキャリアＣと、例えば黒に着色されたトナーＴとを含んでいる。また、この現像剤Ｄは、図３（ｂ）に示すように、トナーＴに対して添加される外添剤Ａをさらに含んでいる。

現像剤ＤにおけるキャリアＣとしては、磁性を有するとともに正極性に帯電する特性を有するものであって、平均粒径が約３５μｍのフェライトビーズが用いられる。

また、現像剤ＤにおけるトナーＴは、負極性に帯電する特性を有するものであって、懸濁重合法、乳化凝集合一法、溶解懸濁法等により、ポリエステルやスチレンアクリルなどのバインダ樹脂に着色剤、ワックスを内添してなる微粒子である。粒径は、コールターカウンター（コールター社製）による測定結果で体積平均粒径が約６.４μｍである。なお、トナーＴの体積平均粒径は、良好な画像を形成するという観点からすれば、３〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。

さらに、現像剤Ｄにおける外添剤Ａとしては、平均粒径５〜２００ｎｍのシリカ（ＳｉＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、およびセリア（ＣｅＯ_２）等の無機微粒子を用いている。ここで、外添剤Ａについては、トナーＴに対し、平均粒径が１００ｎｍに設定されたシリカを１.４８重量％だけ添加している。また、シリカの他に、チタニアを０.８重量％、そしてセリアを０.７重量％、それぞれ添加している。この例において、外添剤Ａを構成するシリカは、トナーＴと同じ帯電極性（負極性）を有している。

図４は、感光体ドラム１１における帯電電位ＶＨおよび露光電位ＶＬと、現像装置１４（より具体的には現像ロール１４ａ）における現像電位ＶＢとの関係を説明するための図である。なお、図４における横軸は感光体ドラム１１上の位置であり、図４における縦軸は電位（ただし、下方がグランド（ＧＮＤ）であり、上方ほど負の電位が高い）である。ここで、帯電電位ＶＨは、上述した帯電バイアス（直流帯電バイアスおよび交流帯電バイアス）における直流帯電バイアス（直流帯電電流）の大きさによって決まり、露光電位ＶＬは、帯電バイアスと露光装置１３による露光エネルギーとによって決まる。また、現像電位ＶＢは、上述した現像バイアス（直流現像バイアスおよび交流現像バイアス）における直流現像バイアスの大きさによって決まる。

本実施の形態では、帯電電位ＶＨおよび露光電位ＶＬがともに負極性となっているが、露光電位ＶＬの大きさは、絶対値で帯電電位ＶＨよりも小さい値となる（｜ＶＬ｜＜｜ＶＨ｜）。そして、本実施の形態における現像電位ＶＢすなわち直流現像バイアスの値は、負極性であって、その絶対値が帯電電位ＶＨと露光電位ＶＬとの間の大きさに設定される（｜ＶＬ｜＜｜ＶＢ｜＜｜ＶＨ｜）。

帯電電位ＶＨと露光電位ＶＬと現像電位ＶＢとが上述した関係を有している場合、感光体ドラム１１と現像ロール１４ａとが対向する現像位置を通過する現像ロール１４ａ上のトナーＴ（負極性に帯電）は、感光体ドラム１１上で相対的に正の電位となる露光電位ＶＬ（画像部）の領域には転移（飛翔）しやすくなる一方、感光体ドラム１１上で相対的に負の電位となる帯電電位ＶＨ（背景部）の領域には転移（飛翔）しにくくなる。また、現像位置を通過する現像ロール１４ａ上のキャリアＣ（正極性に帯電）は、トナーＴとは逆に、感光体ドラム１１上で相対的に正の電位となる露光電位ＶＬ（画像部）の領域には転移（飛翔）しにくくなる一方、感光体ドラム１１上で相対的に負の電位となる帯電電位ＶＨ（背景部）の領域には転移（飛翔）しやすくなる。ただし、現像剤ＤにおけるキャリアＣは現像ロール１４ａに磁気的に保持されていることから、実際には、キャリアＣの転移は殆ど生じない。そこで、以下の説明においては、トナーＴの飛翔しやすさを基準として考え、露光電位ＶＬを基準とする露光電位ＶＬと現像電位ＶＢとの差を飛翔電位差Ｖｄｅｖｅと呼び、現像電位ＶＢを基準とする現像電位ＶＢと帯電電位ＶＨとの差を逆飛翔電位差Ｖｃｆと呼ぶ。また、露光電位ＶＬを基準とする露光電位ＶＬと帯電電位ＶＨとの差を、潜像電位差Ｖｉと呼ぶ。この潜像電位差Ｖｉは、飛翔電位差Ｖｄｅｖｅと逆飛翔電位差Ｖｃｆとの和として表現することもできる。

次に、図１に示す画像形成装置１を用いた画像形成動作について説明する。
画像形成部１０では、移動方向Ｍに回転する感光体ドラム１１が、帯電ロール１２と接触する帯電位置において、帯電ロール１２に供給される帯電バイアスによって帯電電位ＶＨに帯電される。次に、露光装置１３による露光が開始され、帯電電位ＶＨに帯電された状態で回転する感光体ドラム１１は、露光装置１３から出射される光によって、露光位置において画像部が選択的に露光される。その結果、帯電および露光が行われた有機感光層には、背景部が帯電電位ＶＨとなり画像部が露光電位ＶＬとなる静電潜像が形成される。

続いて、感光体ドラム１１に形成された静電潜像は、感光体ドラム１１の回転に伴って、現像装置１４に設けられた現像ロール１４ａと対向する現像位置に到達する。このとき、現像ロール１４ａは、表面にキャリアＣ、トナーＴおよび外添剤Ａを含む現像剤Ｄを保持した状態で回転しており、しかも現像ロール１４ａには、現像バイアスが供給されているために、現像ロール１４ａは現像電位ＶＢに設定されている。このため、現像ロール１４ａから感光体ドラム１１に対し、静電潜像のうち露光電位ＶＬとなっている画像部に、選択的にトナーＴが転移する。このとき、トナーＴに付着している外添剤Ａも、トナーＴとともに画像部に転移する。その結果、現像位置を通過した感光体ドラム１１上には、静電潜像に対応したトナー像が現像される。

このようにして感光体ドラム１１上に現像されたトナー像は、感光体ドラム１１の回転に伴って、転写ロール１５と対向する転写位置に向かう。
一方、用紙供給部２０から取り出された用紙Ｐは、図示しない搬送機構により、感光体ドラム１１上のトナー像が転写位置に到達するタイミングに合わせて、転写位置へと搬送される。

それから、感光体ドラム１１上に現像されたトナー像は、感光体ドラム１１の回転に伴って、転写ロール１５と対向する転写位置に到達する。このとき、転写ロール１５に転写バイアスが供給されることにより、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、転写位置を通過する用紙Ｐ上に転写（静電転写）される。トナー像が転写された用紙Ｐは、定着部３０を通過することにより、用紙Ｐ上のトナー像が定着された状態で画像形成装置１の機外に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１１上に残存するトナー等の付着物は、感光体ドラム１１のさらなる回転に伴って清掃装置１６に設けられたクリーニングブレード１６ａとの対向部（以下ではクリーニング位置という）に到達し、クリーニングブレード１６ａによって除去される。クリーニング位置を通過した感光体ドラム１１は、その後、上述した帯電位置、露光位置、現像位置、転写位置そしてクリーニング位置を順次通過していくことで、感光体ドラム１１には帯電、露光および露光によるトナー像の形成、トナー像の転写、残存する付着物のクリーニングが順次行われていく。

このように、本実施の形態では、画像形成動作において、感光体ドラム１１上で画像部となる領域に、トナーＴとともに外添剤Ａを転移させている。現像装置１４から感光体ドラム１１上に転移した外添剤Ａは、転写位置においてその一部がトナーＴとともに用紙Ｐに転写されるものの、残りの一部については転写位置を通過してクリーニング位置に到達し、感光体ドラム１１とクリーニングブレード１６ａとの間において潤滑剤として機能することになる。

ここで、現像装置１４から感光体ドラム１１に転移する外添剤Ａの量は、基本的に、現像装置１４から感光体ドラム１１に転移するトナーＴの量に比例する。したがって、感光体ドラム１１上に高濃度のトナー像を形成する場合と低濃度のトナー像を形成する場合とでは、前者の方が、感光体ドラム１１に供給される外添剤Ａの量は多くなる。

上述したように、本実施の形態では、現像装置１４から感光体ドラム１１に転移した外添剤Ａの一部が、転写位置を通過してクリーニング位置に到達し、感光体ドラム１１とクリーニングブレード１６ａとの間において潤滑剤として機能する。ただし、感光体ドラム１１上に高濃度のトナー像を形成した場合は、低濃度のトナー像を形成した場合と比較して、トナー像に含まれる外添剤Ａの量が増加する分、転写位置を通過してクリーニング位置に到達する外添剤Ａの量も増加することとなる。その結果、感光体ドラム１１上に保持された状態でクリーニング位置を通過する（感光体ドラム１１とクリーニングブレード１６ａとの間をすり抜ける）外添剤Ａの量も増加することになる。

このようにしてクリーニング位置を通過した感光体ドラム１１上の外添剤Ａは、その後、感光体ドラム１１と帯電ロール１２とが接触する帯電位置を通過した後、現像位置にて、現像ロール１４ａに保持された現像剤Ｄが形成する磁気ブラシにより掻き取られ、現像装置１４内に回収される。

このとき、帯電位置では、感光体ドラム１１上に存在する外添剤Ａの量に応じて、感光体ドラム１１の帯電電位ＶＨにむらが生じる。より具体的に説明すると、感光体ドラム１１上で外添剤Ａの付着量が多い領域は、外添剤Ａの付着量が少ない領域に比べて、外添剤Ａ自身が帯電されることに起因して帯電されにくくなり、帯電電位ＶＨが低下しやすくなる。

そして、感光体ドラム１１上で帯電電位ＶＨのむらが生じている領域に露光を行うと、帯電電位ＶＨのむらに起因して露光電位ＶＬにもむらが生じ、結果として、得られるトナー像の濃度にもむらが生じ、次に形成されるトナー像に、前に形成されたトナー像の残像（ゴースト）が発生することになる。このような現象は、感光体ドラム１１上のある領域に高濃度のトナー像を形成した後、感光体ドラム１１の次の回転において、同じ領域に低濃度のトナー像を形成した場合に顕著に現れる。

ここで、感光体ドラム１１に対するクリーニングブレード１６ａの突き当て力を大きくすることで、クリーニング位置からの外添剤Ａのすり抜けを抑制することが考えられる。ただし、感光体ドラム１１に対するクリーニングブレード１６ａの突き当て力を大きく設定する構成を採用した場合には、感光体ドラム１１（より具体的には有機感光層）およびクリーニングブレード１６ａの摩耗量の増加を招き、結果として、これら感光体ドラム１１およびクリーニングブレード１６ａの寿命が短くなってしまう。

そこで、本実施の形態では、感光体ドラム１１上にこれから形成するトナー像（画像）の濃度を監視し、感光体ドラム１１上の同じ領域に高濃度のトナー像に続いて低濃度のトナー像を形成する場合に、高濃度のトナー像の形成において行われる帯電における帯電バイアス（より具体的には直流帯電電流）を増加させ、帯電における放電生成物の発生量ひいては感光体ドラム１１に対する放電生成物の付着量を増加させることにより、感光体ドラム１１とクリーニングブレード１６ａとの密着性を一時的に向上させ、クリーニング位置に到達した外添剤Ａのすり抜けを抑制するようにした。

図５は、本実施の形態の画像形成装置１における直流帯電電流Ｉｃの設定手順を説明するためのフローチャートである。
この処理では、まず、制御装置１００が、画像処理部４０から画像データを取得する（ステップ１０）。次に、制御装置１００は、ステップ１０で取得した画像データに基づいて露光装置１３で使用する露光データを作成するとともに、作成した露光データに基づいて画像の濃度データを作成する（ステップ２０）。続いて、制御装置１００は、作成した濃度データを、仮想的に感光体ドラム１１に展開する（ステップ３０）。

そして、制御装置１００は、感光体ドラム１１の周回数ｎを１に設定し（ステップ４０）、ステップ３０で得られた展開結果に基づき、ｎ周目（最初は１周目）の濃度データ（以下では、今回濃度データＪという）を抽出し（ステップ５０）、ｎ周目の次の周回となるｎ＋１周目（最初は２周目）の濃度データ（以下では、次回濃度データＫという）を抽出する（ステップ６０）。

次いで、制御装置１００は、ステップ５０で抽出した今回濃度データＪとステップ６０で抽出した次回濃度データＫとを用い、感光体ドラム１１が２回転する間に感光体ドラム１１上で画像が重なる領域があるか否かを判断する（ステップ７０）。

ステップ７０において肯定の判断（ＹＥＳ）を行った場合、制御装置１００は、次に、感光体ドラム１１上で画像が重なる領域において、今回濃度データＪの画像濃度が、次回濃度データＫの画像濃度に比べて３０％以上高くなっているか否か、すなわち、高濃度画像の次に低濃度画像を形成することになっているか否かを判断する（ステップ８０）。

ステップ８０において肯定の判断（ＹＥＳ）を行った場合、制御装置１００は、次に、環境測定部５０から環境測定データを取得する（ステップ９０）。そして、制御装置１００は、ステップ９０で取得した環境測定データに基づき、機内の相対湿度が３５％以下となっているか否かを判断する（ステップ１００）。

上記ステップ７０、ステップ８０およびステップ１００のそれぞれにおいて否定の判断（ＮＯ）を行った場合、制御装置１００は、ｎ周目の感光体ドラム１１に供給する直流帯電電流Ｉｃの大きさを第１帯電電流値Ｉ１（通常の帯電電流値）に設定し（ステップ１１０）、次のステップ１３０へと進む。

一方、ステップ１００において肯定の判断（ＹＥＳ）を行った場合、制御装置１００は、ｎ周目の感光体ドラム１１に供給する直流帯電電流Ｉｃの大きさを、上記第１帯電電流値Ｉ１よりも大きい第２帯電電流値Ｉ２（特別な帯電電流値）に設定し、次のステップ１３０へと進む。

そして、制御装置１００は、画像形成動作が終了したか否かを判断し（ステップ１３０）、肯定の判断（ＹＥＳ）を行った場合には一連の処理を完了する。一方、ステップ１３０において否定の判断（ＮＯ）を行った場合、制御装置１００は、感光体ドラム１１の周回数ｎをインクリメントし（ステップ１４０）、ステップ５０へと戻って処理を続行する。

では、上述した直流帯電電流Ｉｃの設定について、具体的な例を挙げて説明を行う。
図６は、本実施の形態の直流帯電電流Ｉｃの設定手順を用いた画像形成プロセスの一例を説明するための図である。ここで、図６（ａ）は、図５に示すステップ３０において、濃度データを仮想的に感光体ドラム１１に展開した状態を例示している。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す濃度データに基づき、画像形成動作において設定される直流帯電電流Ｉｃを示している。さらに、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す濃度データに基づき、画像形成動作において設定される感光体ドラム１１上の電位を示している。

最初に、図６（ａ）を参照しつつ、この例において感光体ドラム１１上に形成する画像について説明を行う。この例では、感光体ドラム１１のｎ周目（第ｎ周回に対応）において、感光体ドラム１１全面のうちの第１領域Ｄ１に、第１濃度ｊに設定された第１画像Ｇ１を形成し、これに続く感光体ドラム１１のｎ＋１周目（第ｎ＋１周回に対応）において、感光体ドラム１１全面のうち上記第１領域Ｄ１を包含する第２領域Ｄ２に、第２濃度ｋに設定された第２画像Ｇ２を形成するものとする。すなわち、この例では、感光体ドラム１１のｎ周目とｎ＋１周目とで、感光体ドラム１１上で画像が重なる領域（特定の領域に対応）が存在する（図５に示すステップ７０においてＹＥＳ）ものとする。また、この例において、第１画像Ｇ１の第１濃度ｊと第２画像Ｇ２の第２濃度ｋとの濃度差は３０％以上（図５に示すステップ８０においてＹＥＳ）であるものとし、機内の相対湿度は３５％以下（図５に示すステップ１００においてＹＥＳ）であるものとする。

このような場合、本実施の形態では、図６（ｂ）に示すように、相対的に高濃度となる第１画像Ｇ１の形成が行われるｎ周目の感光体ドラム１１に供給する直流帯電電流Ｉｃは第２帯電電流値Ｉ２に設定され、相対的に低濃度となる第２画像Ｇ２の形成が行われるｎ＋１周目の感光体ドラム１１に供給する直流帯電電流Ｉｃは第１帯電電流値Ｉ１（Ｉ１＞Ｉ２）に設定される。

また、このような場合、図６（ｃ）に示すように、ｎ周目の感光体ドラム１１に対しては、背景部が帯電電位ＶＨとなり第１画像Ｇ１（相対的に高濃度）に対応する画像部が第１帯電電位ＶＬ１となるように静電潜像が形成され、これに続くｎ＋１周目の感光体ドラム１１に対しては、背景部が帯電電位ＶＨとなり第２画像Ｇ２（相対的に低濃度）に対応する画像部が第１帯電電位ＶＬ１よりも高い第２帯電電位ＶＬ２（｜ＶＬ１｜＜｜ＶＬ２｜）となるように静電潜像が形成される。

図７は、図６に示す画像形成プロセスの詳細を説明するための図である。ここで、図７（ａ）はｎ周目の帯電プロセスを、図７（ｂ）はｎ周目の露光プロセスを、図７（ｃ）はｎ周目の現像プロセスを、図７（ｄ）はｎ周目の転写プロセスを、図７（ｅ）はｎ周目のクリーニングプロセスを、図７（ｆ）はｎ＋１周目の帯電プロセスを、図７（ｇ）はｎ＋１周目の露光プロセスを、図７（ｈ）はｎ＋１の現像プロセスを、図７（ｉ）はｎ＋１周目の転写プロセスを、図７（ｊ）はｎ＋１周目のクリーニングプロセスを、それぞれ示している。

図７（ａ）に示すように、ｎ周目の帯電プロセスにおいて、感光体ドラム１１は、帯電ロール１２により、全面にわたって帯電電位ＶＨに帯電される。このとき、感光体ドラム１１には、直流帯電電流Ｉｃが第１帯電電流値Ｉ１よりも大きく設定された第２帯電電流値Ｉ２が供給されている。このため、帯電位置の周辺では、直流帯電電流Ｉｃとして第１帯電電流値Ｉ１が供給される場合と比べて、より多くの放電生成物（図示せず）が発生する。その結果、帯電位置を通過したｎ周目の感光体ドラム１１の表面には、第１帯電電流値Ｉ１が供給される場合に比べて、より多くの放電生成物が付着する。ここで、放電生成物は、潮解性を有する硝酸塩を含むもので構成される。

次に、図７（ｂ）に示すように、ｎ周目の露光プロセスにおいて、感光体ドラム１１は、露光装置１３により、第１画像Ｇ１に対応した露光量にて、第１領域Ｄ１が選択的に露光される。その結果、露光位置を通過したｎ周目の感光体ドラム１１には、全面のうち第１領域Ｄ１が第１露光電位ＶＬ１となり残りの領域が帯電電位ＶＨとなる、第１画像Ｇ１に対応した静電潜像が形成される。

続いて、図７（ｃ）に示すように、ｎ周目の現像プロセスにおいて、感光体ドラム１１は、現像装置１４により、第１領域Ｄ１が選択的に現像される。その結果、現像位置を通過したｎ周目の感光体ドラム１１には、全面のうち第１領域Ｄ１にトナーＴが転移し残りの領域にはトナーＴが転移しないことで得られたトナー像（第１画像Ｇ１）が形成される。このとき、第１領域Ｄ１には、トナーＴとともに外添剤Ａ（図示せず）も転移する。

次いで、図７（ｄ）に示すように、ｎ周目の転写プロセスにおいて、感光体ドラム１１の第１領域Ｄ１に形成された第１画像Ｇ１を構成するトナーＴおよびトナーＴに付着した外添剤Ａは、その多くが用紙Ｐに転写される。その結果、転写位置を通過したｎ周目の感光体ドラム１１には、全面のうちの第１領域Ｄ１に、付着物として一部のトナーＴおよび一部の外添剤Ａが存在する状態となる。

そして、図７（ｅ）に示すように、ｎ周目のクリーニングプロセスにおいて、感光体ドラム１１の第１領域Ｄ１に存在する付着物（トナーＴおよび外添剤Ａ）は、クリーニング位置において感光体ドラム１１に突き当てられたクリーニングブレード１６ａに堰き止められ、感光体ドラム１１から取り除かれる。このとき、クリーニング位置を通過する感光体ドラム１１には、帯電プロセスにおいて第２帯電電流値Ｉ２に設定された直流帯電電流Ｉｃを供給していることに伴って多くの放電生成物が付着しており、この放電生成物が潮解性を有しているために、感光体ドラム１１とクリーニングブレード１６ａとの密着性が、帯電プロセスにおいて第１帯電電流値Ｉ１に設定された直流帯電電流Ｉｃを供給している場合よりも高くなっている。このため、クリーニング位置を通過することのできる外添剤Ａの量は減ることになり、クリーニング位置を通過したｎ周目の感光体ドラム１１は、外添剤Ａの多くが取り除かれた状態となる。

その後、図７（ｆ）に示すように、ｎ＋１周目の帯電プロセスにおいて、感光体ドラム１１は、再び、帯電ロール１２により、全面にわたって帯電電位ＶＨに帯電される。このとき、前周回（ｎ周目）の感光体ドラム１１に存在していた外添剤Ａの多くは、上述した直流帯電電流Ｉｃの設定に伴ってクリーニングブレード１６ａを通過することができなくなっていることから、帯電位置を通過する感光体ドラム１１に存在する外添剤Ａの量は少なくなっており、結果として、感光体ドラム１１の帯電むらが抑制される。

また、このとき、感光体ドラム１１には、直流帯電電流Ｉｃが第２帯電電流値Ｉ２よりも小さく設定された第１帯電電流値Ｉ１が供給されている。このため、帯電位置の周辺では、直流帯電電流Ｉｃとして第２帯電電流値Ｉ２が供給される場合と比べて、放電生成物（図示せず）の発生量は低下する。その結果、帯電位置を通過したｎ＋１周目の感光体ドラム１１の表面には、第２帯電電流値Ｉ２が供給される場合に比べて、より少ない放電生成物が付着する。

次に、図７（ｇ）に示すように、ｎ＋１周目の露光プロセスにおいて、感光体ドラム１１は、露光装置１３により、第２画像Ｇ２に対応した露光量にて、第１領域Ｄ１を含む第２領域Ｄ２が選択的に露光される。その結果、露光位置を通過したｎ＋１周目の感光体ドラム１１には、全面のうち第２領域Ｄ２が第２露光電位ＶＬ２（｜ＶＬ２｜＞｜ＶＬ１｜）となり残りの領域が帯電電位ＶＨとなる、第２画像Ｇ２に対応した静電潜像が形成される。

続いて、図７（ｈ）に示すように、ｎ＋１周目の現像プロセスにおいて、感光体ドラム１１は、現像装置１４により、第２領域Ｄ２が選択的に現像される。その結果、現像位置を通過したｎ＋１周目の感光体ドラム１１には、全面のうち第２領域Ｄ２にトナーＴが転移し残りの領域にはトナーＴが転移しないことで得られたトナー像（第２画像Ｇ２）が形成される。このとき、第２領域Ｄ２には、トナーＴとともに外添剤Ａ（図示せず）も転移する。

次いで、図７（ｉ）に示すように、ｎ＋１周目の転写プロセスにおいて、感光体ドラム１１の第２領域Ｄ２に形成された第２画像Ｇ２を構成するトナーＴおよびトナーＴに付着した外添剤Ａは、その多くが用紙Ｐに転写される。その結果、転写位置を通過したｎ＋１周目の感光体ドラム１１には、全面のうち第２領域Ｄ２に、付着物として一部のトナーＴおよび一部の外添剤Ａが存在する状態となる。ただし、ｎ＋１周目に形成する第２画像Ｇ２の濃度は、ｎ周目に形成した第１画像Ｇ１の濃度よりも低いため、付着物として感光体ドラム１１に付着する外添剤Ａの量は、ｎ周目よりも少なくなっている。

そして、図７（ｊ）に示すように、ｎ＋１周目のクリーニングプロセスにおいて、感光体ドラム１１の第２領域Ｄ２に付着する付着物（トナーＴおよび外添剤Ａ）は、クリーニング位置に置いて感光体ドラム１１に突き当てられたクリーニングブレード１６ａに堰き止められ、感光体ドラム１１から取り除かれる。このとき、クリーニング位置を通過する感光体ドラム１１には、帯電プロセスにおいて第１帯電電流値Ｉ１に設定された直流帯電電流Ｉｃを供給していることに伴って、ｎ周目よりも少ない放電生成物が付着している。ただし、ｎ＋１周目の感光体ドラム１１では、ｎ周目の感光体ドラム１１に比べて付着物に含まれる外添剤Ａの量が少なくなっているため、感光体ドラム１１とクリーニングブレード１６ａとの密着性をｎ周目のレベルまで高くしなくても、感光体ドラム１１に付着している外添剤Ａの多くを、クリーニングブレード１６ａを用いて取り除くことが可能になる。このため、この場合においても、クリーニング位置を通過することのできる外添剤Ａの量は減ることになり、クリーニング位置を通過したｎ周目の感光体ドラム１１は、外添剤Ａの多くが取り除かれた状態となる。また、感光体ドラム１１とクリーニングブレード１６ａとの密着性を高めることに起因する、感光体ドラム１１（感光層）の摩耗およびクリーニングブレード１６ａの摩耗が抑制される。

なお、本実施の形態では、ｎ周目の感光体ドラム１１に供給する直流帯電電流Ｉｃの大きさを、１周にわたって第２帯電電流値Ｉ２に維持するようにしていたが、これに限られるものではない。
図８は、本実施の形態の変形例を説明するための図であり、図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図６（ａ）〜（ｃ）に対応するものとなっている。
図８（ｂ）に示したように、ｎ周目の感光体ドラム１１に供給する直流帯電電流Ｉｃの大きさを、初期値として第２帯電電流値Ｉ２に設定した後、１周にわたって順次第１帯電電流値Ｉ１に近づくように低減させるようにしてもかまわない。この場合には、感光体ドラム１１およびクリーニングブレード１６ａの摩耗をさらに抑制することが可能になる。

ここで、本発明者が行った各種実験について説明を行う。

本発明者は、感光体ドラム１１上に図６（ａ）に示す画像（第１画像Ｇ１および第２画像Ｇ２）を形成する場合において、感光体ドラム１１に供給する直流帯電電流Ｉｃの大きさと、感光体ドラム１１上に形成された第２画像Ｇ２における、第１画像Ｇ１と重なる領域および重ならない領域の明度差との関係について調査を行った。なお、この実験では、第１画像Ｇ１の濃度を、第２画像Ｇ２の濃度よりも高くなるように設定した。

図９は、この実験の結果を示すものであって、直流帯電電流Ｉｃと得られる明度差との関係を示すグラフ図である。ここで、横軸に示す直流帯電電流Ｉｃの大きさは、帯電むらに起因する白点が消失する白点消失電流（この例では−１．０ｍＡ程度）との差で表されている。また、縦軸に示す明度差は、得られる第２画像Ｇ２内に第１画像Ｇ１の残像が存在しているか否かを示す尺度であって、この実験では、明度差が２以下となる場合を許容範囲内とした。

図９に示したように、直流帯電電流Ｉｃを小さくするほど、第２画像Ｇ２における明度差が大きくなり、直流帯電電流Ｉｃを大きくするほど、第２画像Ｇ２における明度差が小さくなることが分かる。つまり、直流帯電電流Ｉｃを大きくすることで、第２画像Ｇ２において第１画像Ｇ１の残像が判別しづらくなることが分かる。そして、この例では、白点消失電流との差が０．５ｍＡ以上に設定された直流帯電電流Ｉｃを用いることで、明度差が２以下となる第２画像Ｇ２が得られることが判明した。

また、本発明者は、感光体ドラム１１上に図６（ａ）に示す画像（第１画像Ｇ１および第２画像Ｇ２）を形成する場合において、第１画像Ｇ１および第２画像Ｇ２の濃度差と、感光体ドラム１１上に形成された第２画像Ｇ２における、第１画像Ｇ１と重なる領域および重ならない領域の明度差との関係について調査を行った。なお、この実験では、第１画像Ｇ１の濃度を、第２画像Ｇ２の濃度以上となるように設定した。

図１０は、この実験の結果を示すものであって、第１画像Ｇ１の濃度をパラメータとしたときの、第２画像Ｇ２の濃度と得られる明度差との関係を示すグラフ図である。なお、この実験でも、明度差が２以下となる場合を許容範囲内とした。

図１０に示したように、第２画像Ｇ２に比べて第１画像Ｇ１の濃度が大きくなることに伴って第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２との濃度差が大きくなるほど、第２画像Ｇ２における明度差は大きくなることが分かる。これを逆の観点からみれば、第２画像Ｇ２に比べて第１画像Ｇ１の濃度が大きくても、第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２との濃度差が小さい場合には、第２画像Ｇ２における明度差は小さくなるということになる。そして、図１０から明らかなように、第２画像Ｇ２の濃度よりも第１画像Ｇ１の濃度が３０％以上大きい場合に、第２画像Ｇ２における明度差が２を超えていることが分かる。このため、本実施の形態では、第２画像Ｇ２の濃度よりも第１画像Ｇ１の濃度が３０％以上大きい場合に、直流帯電電流Ｉｃの大きさを、第１帯電電流値Ｉ１から第２帯電電流値Ｉ２に変更することとした。

さらに、本発明者は、感光体ドラム１１上に図６（ａ）に示す画像（第１画像Ｇ１および第２画像Ｇ２）を形成する場合において、画像形成動作が行われる環境（より具体的には相対湿度）と、感光体ドラム１１上に形成された第２画像Ｇ２における、第１画像Ｇ１と重なる領域および重ならない領域の明度差との関係について調査を行った。なお、この実験では、第１画像Ｇ１の濃度を、第２画像Ｇ２の濃度よりも高くなるように設定した。

図１１は、この実験の結果を示すものであって、相対湿度と得られる明度差との関係を示すグラフ図である。なお、この実験でも、明度差が２以下となる場合を許容範囲内とした。

図１１に示したように、相対湿度が３５％以下となる環境下において、第２画像Ｇ２における明度差が大きくなることが分かる。これを逆の観点からみれば、相対湿度が３５％を超える環境下では、第２画像Ｇ２における明度差が許容範囲内に収まるということになる。このため、本実施の形態では、環境測定によって得られた相対湿度が３５％以下となる場合に、直流帯電電流Ｉｃの大きさを、第１帯電電流値Ｉ１から第２帯電電流値Ｉ２に変更することとした。

ここで、相対湿度が３５％を超える場合に、第２画像Ｇ２における明度差が小さくなるのは、感光体ドラム１１に付着した水分が放電生成物と似た役割を果たすこと、すなわち、水分が感光体ドラム１１とクリーニングブレード１６ａとの密着性を高める機能を有していること、に起因するものと考えられる。

１…画像形成装置、１０…画像形成部、１１…感光体ドラム、１２…帯電ロール、１３…露光装置、１４…現像装置、１４ａ…現像ロール、１５…転写ロール、１６…清掃装置、１６ａ…クリーニングブレード、２０…用紙供給部、３０…定着部、４０…画像処理部、５０…環境測定部、１００…制御装置、Ｄ…現像剤、Ｃ…キャリア、Ｔ…トナー、Ａ…外添剤

Claims (5)

1. 回転する像保持体に接触して配置される帯電部材と、
   前記帯電部材に帯電電流を供給する供給部と、
   前記像保持体の第ｎ周回（ｎは１以上の整数）において当該像保持体上の特定の領域に画像濃度が第１濃度に設定された第１画像を形成し、当該第ｎ周回に続く第ｎ＋１周回において当該特定の領域に当該第１画像よりも画像濃度が低い第２濃度に設定された第２画像を形成する場合に、当該第１画像の形成における前記帯電電流の大きさを、当該第２画像の形成における当該帯電電流の大きさよりも増加させる設定を行う設定部と
   を含む帯電装置。
2. 前記設定部は、前記第１画像の形成における前記帯電電流の大きさを、前記第２画像の形成における当該帯電電流の大きさに近づけるように徐々に減少させることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
3. 前記設定部は、前記第１濃度よりも前記第２濃度が３０％以上低い場合に前記設定を行うことを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置。
4. 前記設定部は、相対湿度が３５％以下となる場合に前記設定を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の帯電装置。
5. 回転する像保持体と、
   前記像保持体に接触して当該像保持体を帯電する帯電部材と、
   帯電された前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成部と、
   前記像保持体に形成された前記静電潜像を、トナーおよび当該トナーに添加された外添剤を含む現像剤で現像する現像部と、
   前記像保持体に現像された画像を記録材に転写する転写部と、
   前記像保持体に接触して転写後の前記像保持体を清掃する清掃部材と、
   前記帯電部材に帯電電流を供給する供給部と、
   前記像保持体の第ｎ周回（ｎは１以上の整数）において当該像保持体上の特定の領域に画像濃度が第１濃度に設定された第１画像を形成し、当該第ｎ周回に続く当該像保持体の第ｎ＋１周回において当該特定の領域に当該第１画像よりも画像濃度が低い第２濃度に設定された第２画像を形成する場合に、当該第１画像の形成における前記帯電電流の大きさを、当該第２画像の形成における当該帯電電流の大きさよりも増加させる設定を行う設定部と
   を含む画像形成装置。

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