JP2018200351A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＣ帯電方式を用いる場合に、非画像形成時に像担持体とクリーニング部材との当接部に十分にトナーを供給できると共に、そのトナーによるクリーニング不良の発生を抑制することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、非画像形成時に、像担持体１上の所定の領域に現像部材４１からトナーを移動させ該トナーをクリーニング位置ｄに供給する供給動作を実行させることが可能な制御部５０を有し、制御部５０が、上記所定の領域が帯電位置ａを通過する際の帯電ＡＣのＶｐｐをＶｐｐ１、画像形成時の帯電ＡＣのＶｐｐをＶｐｐ２、像担持体１と帯電部材２との間の放電開始電圧を２Ｖｔｈとしたとき、次式、Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ２、及び２Ｖｔｈ≦Ｖｐｐ１≦２Ｖｔｈ＋２００Ｖを満たす帯電電圧を帯電部材２に印加し、かつ、上記所定の領域が現像位置ｃを通過する際に現像部材４１に現像電圧を印加する供給動作を実行させる構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンター、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。

電子写真方式などを用いた画像形成装置では、像担持体から転写残トナーやジャム（記録材の詰まり）が発生した場合の未転写トナーなどを除去する方式として、像担持体に当接させて配置したクリーニング部材によって物理的に掻き取る方式がある。クリーニング部材としては、ウレタンゴムなどの弾性材料で形成されたクリーニングブレードが広く用いられ、このクリーニングブレードは、自由端部が像担持体の回転方向の上流側を向くカウンター方向で像担持体に当接させられる。

クリーニングブレードを用いる場合、像担持体へのトナーの供給が少ない状態で像担持体を回転させ続けると、像担持体とクリーニングブレードとの間の摩擦力が上昇する。これにより、微視的にクリーニングブレードがびびり（振動）を起こして、クリーニング不良が発生することがある。クリーニング不良は、トナーがクリーニングブレードによって掻き取られずにクリーニングブレードをすり抜けてしまう現象（以下、単に「すり抜け」ともいう。）である。像担持体へのトナーの供給が少ない状態で像担持体が回転する状況としては、低印字率の画像の印字が続く場合や、予備回転（画像形成工程の前後の前回転工程、後回転工程など）が行われる場合などが挙げられる。

これに対し、非画像形成時に像担持体とクリーニングブレードとの当接部にトナーを供給する供給動作を行うことで、トナーや外添剤による潤滑効果によって摩擦力を低減し、クリーニングブレードのびびりに起因するクリーニング不良を抑制する方法がある。特許文献１は、環境や印字率に応じて、供給動作におけるトナーの供給量や供給動作を実行する頻度を制御することを開示している。従来は、供給動作において、像担持体に所定の印字パターン（ベタ黒や細線）を形成し、この印字パターンのトナーを像担持体とクリーニングブレードとの当接部に供給している。

また、電子写真方式などを用いた画像形成装置では、像担持体を帯電させる方式として、像担持体に接触又は近接させて配置した帯電部材に帯電バイアスを印加することで像担持体を帯電させる方式がある。また、この帯電部材を用いた方式には、帯電バイアスとして直流電圧と交流電圧とが重畳された振動電圧を帯電部材に印加するＡＣ帯電方式がある。ＡＣ帯電方式は、ＡＣ放電による電位均し効果により帯電後の像担持体の表面電位の均一性が優れているという利点を有する。一方、ＡＣ帯電方式は、像担持体と帯電部材との間での放電による像担持体の表面の削れや放電生成物の発生量が比較的大きい。特許文献２は、非画像形成時に帯電部材に放電開始電圧以下のピーク間電圧値の交流電圧を印加することで、放電生成物の発生を抑えながらクリーニング不良を抑制する方法を開示している。

特開２０１０−１２２４６８号公報 特開２０１１−５９２１８号公報

しかしながら、従来のように供給動作において通常の印字パターン（ベタ黒や細線）を像担持体に形成すると、その印字パターンのトナー自体のすり抜けによりクリーニング不良が発生することがある。これは、印字パターンを構成するトナーは十分な電荷を保持しているものが多く、その高い鏡映力のためにクリーニングブレードによって掻き取られにくいことが原因の一つである。そして、この印字パターンのトナーによるクリーニング不良は、ＡＣ帯電方式を用いる場合に顕著になる傾向がある。これは、ＡＣ帯電方式を用いる場合、電気的な振動が物理的な振動として像担持体へ伝播することで、クリーニングブレードによるクリーニング性が低下することが原因であると考えられる。

したがって、本発明の目的は、ＡＣ帯電方式を用いる場合に、非画像形成時に像担持体とクリーニング部材との当接部に十分にトナーを供給できると共に、そのトナーによるクリーニング不良の発生を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する回転可能な像担持体と、前記像担持体の表面を帯電位置で帯電させる帯電部材と、前記帯電のための直流成分と交流成分とが重畳された帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電電源と、帯電した前記像担持体上に静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電像に現像位置でトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、前記現像のための少なくとも直流成分を含む現像電圧を前記現像部材に印加する現像電源と、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写位置で被転写体に転写させる転写手段と、前記像担持体の回転方向において前記転写位置より下流側かつ前記帯電位置より上流側のクリーニング位置で前記像担持体に当接し、前記像担持体上からトナーを除去するクリーニング部材と、非画像形成時に、前記像担持体上の所定の領域に前記現像部材からトナーを移動させ該トナーを前記クリーニング位置に供給する供給動作を実行させることが可能な制御部と、を有し、前記制御部は、前記所定の領域が前記帯電位置を通過する際の前記帯電電圧の交流成分のピーク間電圧をＶｐｐ１、画像形成時の前記帯電電圧の交流成分のピーク間電圧をＶｐｐ２、前記像担持体と前記帯電部材との間の放電開始電圧を２Ｖｔｈとしたとき、次式、Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ２、及び２Ｖｔｈ≦Ｖｐｐ１≦２Ｖｔｈ＋２００Ｖを満たす前記帯電電圧を前記帯電部材に印加し、かつ、前記所定の領域が前記現像位置を通過する際に前記現像部材に前記現像電圧を印加する前記供給動作を実行させることが可能であることを特徴とする画像形成装置である。

本発明の他の態様によると、トナー像を担持する回転可能な像担持体と、前記像担持体の表面を帯電位置で帯電させる帯電部材と、前記帯電のための直流成分と交流成分とが重畳された帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電電源と、帯電した前記像担持体上に静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電像に現像位置でトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、前記現像のための少なくとも直流成分を含む現像電圧を前記現像部材に印加する現像電源と、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写位置で被転写体に転写させる転写手段と、前記像担持体の回転方向において前記転写位置より下流側かつ前記帯電位置より上流側のクリーニング位置で前記像担持体に当接し、前記像担持体上からトナーを除去するクリーニング部材と、非画像形成時に、前記像担持体上の所定の領域に前記現像部材からトナーを移動させ該トナーを前記クリーニング位置に供給する供給動作を実行させることが可能な制御部と、を有し、前記制御部は、前記所定の領域が前記帯電位置を通過する際の前記帯電電圧の直流成分をＶｄｃ１、画像形成時の前記帯電電圧の直流成分をＶｄｃ２、前記所定の領域が前記現像位置を通過する際の前記現像電圧の直流成分をＶｄｅｖ１、画像形成時の前記現像電圧の直流成分をＶｄｅｖ２としたとき、次式、０Ｖ＜｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜＜｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜を満たす前記帯電電圧、前記現像電圧を、それぞれ前記帯電部材、前記現像部材に印加する前記供給動作を実行させることが可能であることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、ＡＣ帯電方式を用いる場合に、非画像形成時に像担持体とクリーニング部材との当接部に十分にトナーを供給できると共に、そのトナーによるクリーニング不良の発生を抑制することができる。

画像形成装置の概略断面図である。 感光ドラムの周りの部材の配置を示す模式図である。 画像形成装置の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。 帯電バイアスのピーク間電圧と放電電流量との関係を示すグラフ図である。 バックコントラストとカブリの発生程度との関係を示すグラフ図である。 感光ドラム上のトナーの電荷を説明するためのグラフ図である。 供給動作の実行の有無を判断する制御の一例のフローチャート図である。 前回転工程時の供給動作の一例のシーケンスチャート図である。 供給動作の実行の有無を判断する制御の他の例のフローチャート図である。 前回転工程時の供給動作の他の例のシーケンスチャート図である。 紙間工程時の供給動作の一例のシーケンスチャート図である。 後回転工程時の供給動作の一例のシーケンスチャート図である。 前回転工程時の供給動作の更に他の例のシーケンスチャート図である。 供給動作を行わない場合の前回転工程のシーケンスチャート図である。 カブリと帯電バイアスＶｐｐとの関係を示すグラフ図である。 帯電バイアスＶｐｐと供給動作の時間との関係を示すグラフ図である。 カブリとバックコントラストとの関係を示すグラフ図である。 バックコントラストと供給動作の時間との関係を示すグラフ図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたレーザービームプリンターである。

画像形成装置１００は、トナー像を担持する像担持体としての、回転可能なドラム型の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１を有する。回転体である感光ドラム１は、駆動手段としての駆動モータＭ１（図３）によって図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に帯電させられる。回転体である帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に接触しており、感光ドラム１の回転に伴って従動して回転する。帯電工程時に、帯電ローラ２には、帯電電源（高圧電源回路）Ｅ１（図３）から、直流電圧と交流電圧とが重畳された振動電圧である帯電バイアス（帯電電圧）が印加される。帯電した感光ドラム１の表面は、露光手段（静電像形成手段）としての露光装置３によって画像情報に応じて選択的に露光され、感光ドラム１上に静電像（静電潜像）が形成される。本実施例では、露光装置３は、レーザーをポリゴンミラーによって反射させて感光ドラム１の表面を走査露光するレーザースキャナーである。露光装置３は、主走査方向（回転軸線方向と略平行な方向）に沿って走査しながら、感光ドラム１の回転に伴って副走査方向（表面の移動方向）に沿って順次感光ドラム１を露光する。

感光ドラム１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置４によってトナーが供給されて現像（可視化）され、感光ドラム１上にトナー像が形成される。本実施例では、現像装置４は、現像剤として磁性一成分現像剤であるトナーＴを用いる。現像装置４は、トナーＴを収容する現像容器４２を有する。また、現像装置４は、現像容器４２に回転可能に設けられた現像剤担持体（現像部材）としての中空円筒状の現像スリーブ４１、現像スリーブ４１の中空部に配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ４３を有する。さらに、現像装置４は、現像スリーブ４１に担持されたトナーＴの量を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード４４、現像容器４２内のトナーを攪拌する攪拌部材４５を有する。現像容器４２内のトナーＴは、攪拌部材４５によって現像スリーブ４１の近傍に供給される。回転体である現像スリーブ４１は、図中矢印方向に回転駆動される。なお、本実施例では、現像スリーブ４１は、感光ドラム１を駆動する駆動モータＭ１からの駆動力が伝達されて、感光ドラム１と同期して回転駆動される。現像スリーブ４１の近傍に供給されたトナーＴは、マグネットローラ４３の磁力によって現像スリーブ４１の表面に担持される。現像スリーブ４１の表面に担持されたトナーＴは、現像スリーブ４１の回転に伴って、現像ブレード４４によってその量が規制されると共に摩擦により電荷を付与される。こうして現像スリーブ４１上にトナーＴの薄層が形成され、そのトナーＴが現像スリーブ４１の回転に伴って感光ドラム１との対向部へと搬送される。また、現像工程時に、現像スリーブ４１には、現像電源（高圧電源回路）Ｅ２（図３）から、直流電圧と交流電圧とが重畳された振動電圧である現像バイアス（現像電圧）が印加される。これによって、感光ドラム１上の静電像に応じて現像スリーブ４１から感光ドラム１へとトナーが供給される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部に、感光ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する。つまり、本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。

感光ドラム１と対向して、転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ５が配置されている。転写ローラ５は、感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と転写ローラ５とが接触する転写部（転写ニップ）Ｎを形成する。回転体である転写ローラ５は、感光ドラム１の回転に伴って従動して回転する。上述のように感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写部Ｎにおいて、感光ドラム１と転写ローラ５とに挟持されて搬送される記録用紙などの記録材（転写材、シート）Ｐに転写される。転写工程時に、転写ローラ５には、転写電源（高圧電源回路）Ｅ３（図３）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である転写バイアス（転写電圧）が印加される。被転写体である記録材Ｐは、収納部としてのカセット８に収納されており、搬送ローラ（図示せず）などによって、感光ドラム１上のトナー像とタイミングが合わされて転写部Ｎに供給される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着装置９へ搬送され、定着装置９によって加熱及び加圧されることでトナー像が定着（溶融固着）される。その後、記録材Ｐは、排出ローラ（図示せず）などによって、画像形成装置１００の装置本体１１０の上部に設けられた排出部１０に排出（出力）される。

一方、転写工程時に感光ドラム１の表面に残留したトナー（転写残トナー）は、クリーニング手段としてのクリーニング装置６によって感光ドラム１の表面から除去されて回収される。クリーニング装置６は、感光ドラム１に当接するクリーニングブレード６１と、クリーニング容器６２と、を有する。クリーニング装置６は、クリーニングブレード６１によって、回転する感光ドラム１の表面から転写残トナーを掻き取る。感光ドラム１の表面から掻き取られた転写残トナーは、クリーニング容器６２内に貯留される。

本実施例では、感光ドラム１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４及びクリーニング装置６とは、一体的に装置本体１１０に対して着脱可能なプロセスカートリッジ７を構成している。プロセスカートリッジ７は、例えば現像装置４の現像容器４２内のトナーが無くなった場合に新品に交換される。

ここで、図２は、感光ドラム１の周囲の部材の配置を示す模式図である。感光ドラム１の回転方向における帯電ローラ２による帯電処理が行われる位置が帯電位置ａである。本実施例では、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転方向における帯電ローラ２と感光ドラム１との接触部の上流側及び下流側に形成される帯電ローラ２と感光ドラム１との間の微小な間隙の少なくとも一方で生じる放電によって感光ドラム１を帯電処理する。ただし、簡単のため、帯電ローラ２と感光ドラム１との接触部が帯電位置ａであると擬制して考えてもよい。また、感光ドラム１の回転方向における露光装置３による露光が行われる位置が露光位置（像形成位置）ｂである。また、感光ドラム１の回転方向における現像スリーブ４１から感光ドラム１へのトナーの供給が行われる位置（本実施例では現像スリーブ４１と感光ドラム１との対向部）が現像位置ｃである。また、感光ドラム１の回転方向における感光ドラム１から記録材Ｐへのトナー像の転写が行われる位置（本実施例では感光ドラム１と転写ローラ５との接触部）が転写位置（転写部）Ｎである。また、感光ドラム１の回転方向におけるクリーニングブレード６１と感光ドラム１との当接部がクリーニング位置ｄである。本実施例では、上記各位置は、感光ドラム１の回転方向に沿って帯電位置ａ、露光位置ｂ、現像位置ｃ、転写位置Ｎ、クリーニング位置ｄの順番で配置されている。

画像形成装置１００は、一の開始指示により開始される、単一又は複数の記録材Ｐに画像を形成して出力する一連の動作であるジョブ（印刷動作）を実行する。ジョブは、一般に、画像形成工程、前回転工程、複数の記録材Ｐに画像を形成する場合の紙間工程、及び後回転工程を有する。画像形成工程は、実際に記録材Ｐに形成して出力する画像の静電像の形成、トナー像の形成、トナー像の転写を行う期間であり、画像形成時とはこの期間のことをいう。より詳細には、これら静電像の形成、トナー像の形成、トナー像の転写を行う位置で、画像形成時のタイミングは異なる。前回転工程は、開始指示が入力されてから実際に画像を形成し始めるまでの、画像形成工程の前の準備動作を行う期間である。紙間工程は、複数の記録材Ｐに対する画像形成を連続して行う際（連続画像形成）の記録材Ｐと記録材Ｐとの間に対応する期間である。後回転工程は、画像形成工程の後の整理動作（準備動作）を行う期間である。非画像形成時とは、画像形成時以外の期間であって、上記前回転工程、紙間工程、後回転工程、更には画像形成装置１００の電源投入時又はスリープ状態からの復帰時の準備動作である前多回転工程などが含まれる。本実施例では、後述する供給動作が非画像形成時に実行される。

図３は、画像形成装置１００の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。本実施例では、画像形成装置１００の装置本体１１０に設けられた制御手段としての制御部（制御回路）５０が、画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御する。制御部５０は、演算制御手段としてのＣＰＵ５１、記憶手段としてのＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３などを有して構成される。ＲＯＭ５２には、ＣＰＵ５１が実行するプログラムや各種データが格納される。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１の作業用のメモリとして使われる。制御部５０には、前述の帯電電源Ｅ１、現像電源Ｅ２、転写電源Ｅ３、駆動モータＭ１、露光装置３などが接続されている。また、制御部５０には、計数手段としての回転距離カウンタ（記憶部）１１が接続されている。制御部５０は、感光ドラム１を駆動するごとにその回転距離（回転方向の移動距離）を積算して回転距離カウンタ１１に記憶させる。本実施例との関係では、後述するように、制御部５０は、これら各部を制御して、非画像形成時に実行する供給動作の制御を行う。なお、図３には、便宜上、他の実施例で説明する要素も示されている。図３に示す印字率カウンタ１２及び温度センサ１３については実施例２で、トルクゲージ１４については実施例３で説明する。

２．現像剤
本実施例では、現像装置４が用いるトナーは、懸濁重合法により製造される重合トナーである。このトナーは次のようにして製造される。まず、スチレン系の重合性単量体及び着色剤（磁性粉体、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤）を均一に溶解又は分散させ、重合性単量体組成物とする。この重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有した連続層（例えば水相）中に適当な攪拌器を用いて分散させ、同時に重合反応を行わせ、重量平均粒径が８μｍであるトナー（トナー母体）を得る。こうして得られたトナーの表面に、流動性や荷電性を整えるために、数ｎｍ〜数十ｎｍのシリカなどの粉末（外添剤）を外添する。本実施例では、トナーの材料として、現像スリーブ４１にトナーをコートして薄層を形成する際にトナーが負帯電するような材料を選択している。

３．感光ドラム
本実施例では、感光ドラム１は、導電性材料で形成された支持体としてのアルミシリンダ上に、電気的バリア性を有する下引き層と、電荷発生層と、電荷輸送層と、がこの順番で積層されて構成されている。帯電ローラ２と接触する感光ドラム１の最表面を構成する電荷輸送層は、ポリカーボネート樹脂などを用いて形成されている。本実施例では、感光ドラム１は、２００ｍｍ／ｓの周速度（プロセススピード）で回転駆動される。また、本実施例では、帯電ローラ２により帯電処理されて形成される感光ドラム１の表面電位（以下、「暗電位」ともいう。）は−４００Ｖである。また、本実施例では、露光装置３により露光されて形成される感光ドラム１の表面電位（以下、「明電位」ともいう。）は−１００Ｖである。

４．クリーニングブレード
クリーニングブレード６１は、像担持体の回転方向において転写位置Ｎより下流側かつ帯電位置ａより上流側のクリーニング位置ｄで像担持体に当接し、像担持体上からトナーを除去するクリーニング部材の一例である。本実施例では、クリーニングブレード６１は、支持部材としての支持板金６１ｂと、弾性を有するゴム部６１ａと、を有して構成されている。支持板金６１ｂは、クリーニング容器６２に固定されている。ゴム部６１ａは、弾性材料としてのポリウレタンゴムで形成されている。ゴム部６１ａは、感光ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿って配置される長手方向と、該長手方向と略直交する短手方向とにそれぞれ所定の長さを有し、所定の厚さを有する板状の部材である。ゴム部６１ａの長手方向の長さは、感光ドラム１の回転軸線方向における画像形成可能領域（トナー像を形成することが可能な領域）の幅よりも長く、該画像形成可能領域はゴム部６１ａの長手方向の長さの範囲内に収まる。ゴム部６１ａは、短手方向の一方の端部が支持板金６１ｂに固定され、他方の端部である自由端部が感光ドラム１の表面に当接させられる。クリーニングブレード６１は、ゴム部６１ａの自由端部が感光ドラム１の回転方向の上流側を向くカウンター方向で感光ドラム１の表面に当接させられる。

本実施例では、ゴム部６１ａのウォーレス硬度は７５°、厚さは２ｍｍである。そして、本実施例では、このゴム部６１ａは、当接角３０°、当接圧（設定圧）３０ｇｆ／ｃｍの設定で感光ドラム１に当接させられる。なお、当接角は、感光ドラム１の回転軸線方向と略直交する断面において、感光ドラム１とゴム部６１ａとの当接部における感光ドラム１の接線と、感光ドラム１側のゴム部６１の側面とのなす角度（図２中のθ）である。また、当接圧は、クリーニングブレード６１の長手方向の単位長さ当たりの圧力（感光ドラム１に対するクリーニングブレード６１の当接圧の総圧を、感光ドラム１とクリーニングブレードブレード６１との当接部の長手方向の長さで割った値）である線圧で表す。この線圧は、感光ドラム１又は感光ドラム１に相当する測定具に荷重変換器を取り付けておき、クリーニングブレード６１を押し付け、その荷重を測定することで求めることができる。当接圧が低すぎると、クリーニング性が確保できず、クリーニング不良が発生することがある。逆に、当接圧が高すぎると、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の摩擦力が高くなりすぎる。そして、クリーニングブレ−ド６１のびびり（振動）、更にはクリーニングブレード６１のめくれ（ゴム部６１ａの自由端部が感光ドラム１の回転方向の下流側にめくれてしまう現象）が発生することがある。クリーニングブレード６１のびびりは、クリーニング不良の原因になる。また、クリーニングブレード６１のめくれは、クリーニング不良の原因になると共に、場合よっては装置の破損につながる。

また、当接角、当接圧が適切に設定された場合であっても、感光ドラム１へのトナーの供給が少ない状態で感光ドラム１を回転させ続けると、クリーニングブレード６１のびびり、更にはクリーニングブレード６１のめくれが発生することがある。本実施例の画像形成装置１００は、これを抑制するために後述する供給動作を実行する。

５．帯電ローラ
本実施例では、帯電ローラ２は、鉄、ステンレス（ＳＵＳ）などで形成された導電性の芯金（芯材）上に、ヒドリンゴムなどで形成された導電性弾性層が形成され、更にウレタンゴムなどで形成された表層（保護層）がコートされて構成されている。帯電ローラ２の芯金には、帯電電源Ｅ１が接続されている。帯電ローラ２には、この帯電電源Ｅ１から、芯金を介して、直流電圧（ＤＣ電圧、直流成分）と交流電圧（ＡＣ電圧、交流成分）とが重畳された振動電圧である帯電バイアスが印加される。本実施例では、画像形成時には、−４００Ｖの直流電圧と、ピーク間電圧値Ｖｐｐ（以下、単に「Ｖｐｐ」ともいう。）が１５００Ｖの交流電圧と、が重畳された帯電バイアスが帯電ローラ２に印加される。これにより、画像形成時には、感光ドラム１の表面は−４００Ｖの暗電位に略均一に帯電させられる。

６．帯電特性
次に、帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電特性について説明する。なお、帯電バイアスの直流成分を「帯電ＤＣ」、交流成分を「帯電ＡＣ」、現像バイアスの直流成分を「現像ＤＣ」、交流成分を「現像ＡＣ」ということがある。

図４は、本実施例における帯電ＡＣのＶｐｐと放電電流量Ｉｓとの関係を示すグラフ図である。図４に示すように、本実施例では、帯電ＡＣのＶｐｐが１１００Ｖに到達すると、放電電流量Ｉｓが上昇し始める。ここでは、この放電電流量Ｉｓが上昇し始める帯電ＡＣのＶｐｐを、感光ドラム１と帯電ローラ２との間の「放電開始電圧２Ｖｔｈ」と呼ぶ。なお、この放電開始電圧２Ｖｔｈは、帯電ローラ２に直流成分のみからなる電圧を印加した際に感光ドラム１と帯電ローラ２との間での放電が開始する電圧（放電閾値）であるＶｔｈの約２倍に相当する。放電開始電圧２Ｖｔｈは、パッシェンの法則に従い、帯電ローラ２と感光ドラム１との間の空隙距離と気圧によって増減する。

本実施例では、帯電ＡＣのＶｐｐが１１００Ｖ未満の場合、放電電流量Ｉｓはほぼ０μＡであり、放電現象は生じないため、感光ドラム１の表面を所望の状態（帯電ＤＣの電位に略均一に帯電した状態）に帯電させることができない。つまり、帯電位置ａを通過した後の感光ドラム１の表面電位は、帯電位置ａに到達する前の露光位置ｂでの露光や転写位置Ｎでの転写の影響を受けた状態の表面電位になる。帯電ＡＣのＶｐｐが１１００Ｖの場合、放電現象が生じ、感光ドラム１の表面をある程度帯電させることができる。しかし、比較的弱い放電しか発生しないので、帯電ムラが発生し、感光ドラム１の表面に所定電位（帯電ＤＣの電位）になっていない領域が発生する。これによって、後述する「地カブリ」の一種が発生する。帯電ＡＣのＶｐｐを、１１００Ｖを超えて大きくしていくと、放電電流量Ｉｓが増大し、より強い放電が発生して、感光ドラム１の表面を所望の状態に帯電させることができるようになる。

ここで、電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光ドラム１の表面の暗電位部分にトナーが付着してしまう現象がある。この現象を、「カブリ」と呼ぶ。一般に、カブリは、帯電処理後の感光ドラム１の暗電位と、現像スリーブ４１の電位（以下、「現像電位」ともいう。）との電位差によってコントロールされる。この電位差を、「バックコントラスト」と呼ぶ。通常、バックコントラストは、トナーの保持する電荷に対して、感光ドラム１と現像スリーブ４１との間に形成される電界が現像スリーブ４１側から感光ドラム１側にトナーを飛ばさない電界となるように設定される。

図５は、バックコントラストとカブリの発生程度との関係を示すグラフ図である。図５の横軸はバックコントラストを示し、縦軸はベタ白画像を白紙に印字（通紙）した場合の白紙の反射濃度を測定した値（東京電色反射濃度計 ＴＣ−６ＤＳ／Ａ３０）を示す。反射濃度の単位は％で、値が大きい程カブリが発生していることを示す。図５に示すように、バックコントラストには最適値が存在し、小さすぎても、大きすぎても、カブリの最小値は得られない。通常、画像形成時には、バックコントラストは、カブリが最小になるように設定される。

図６は、感光ドラム１上に付着したトナーの電荷分布を示すグラフ図であり、通常の明電位部分に付着したトナー（印字部のトナー）と後述する「砂地カブリ」を起こしたトナーとを比較したものである。図６の横軸は電荷を示し、縦軸は個数分布を測定した値（ホソカワミクロン Ｅｓｐａｒｔ ａｎａｌｙｚｅｒ ｍｏｄｅｌＥＳＴ−ＩＩＩ−ｃｓ）を示す。バックコントラストが最適値よりも小さい場合に現像スリーブ４１から感光ドラム１へと飛翔するトナーは、通常の明電位部分へと飛翔するトナーに比べて、電荷の絶対値が小さなトナーの比率が高い。このようにバックコントラストが最適値よりも小さい場合に暗電位部分にトナーが付着する現象を「地カブリ」と呼ぶ。一方、バックコントラストが最適値よりも大きい場合に現像スリーブ４１から感光ドラム１へと飛翔するトナーは、通常の明電位部分へと飛翔するトナーに比べ、正規の帯電極性とは逆極性の電荷を有するトナーの比率が高い。このようにバックコントラストが最適値よりも大きい場合に暗電位部分にトナーが付着する現象を「反転カブリ」と呼ぶ。

そして、前述のように帯電ＡＣのＶｐｐが小さいことで感光ドラム１の帯電ムラ（暗電位部分の電位ムラ）が発生すると、感光ドラム１の表面におけるミクロ的にバックコントラストが最適値よりも小さい領域にトナーが付着してカブリが発生することがある。この現象を、「砂地カブリ」と呼ぶ。「砂地カブリ」は上述の「地カブリ」の一種であり、砂地カブリを起こしたトナーは、通常の明電位部分に付着するトナーに比べて、電荷の絶対値が小さいトナーの比率が高い。本発明者の検討によれば、砂地カブリを目視で確認できない程度まで十分に低減させるには、帯電ＡＣのＶｐｐを２Ｖｔｈ＋２００Ｖより大きく設定する必要がある。換言すれば、帯電ＡＣのＶｐｐを、次式、
２Ｖｔｈ≦Ｖｐｐ≦２Ｖｔｈ＋２００Ｖ
を満たす範囲に設定することで、砂地カブリを積極的に発生させることができる。

７．供給動作
７−１．砂地カブリを用いた供給動作
前述のように、感光ドラム１へのトナーの供給が少ない状態で感光ドラム１を回転させ続けると、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の摩擦力が上昇する。そして、クリーニングブレード６１のびびり、更にはクリーニングブレード６１のめくれが発生することがある。クリーニングブレード６１の「びびり」や「めくれ」を抑制するためには、非画像形成時にクリーニング位置ｄにトナーを供給して、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の摩擦力を低減する供給動作（パージ）を実行することが有効である。

しかしながら、前述のように、供給動作において通常の印字パターン（ベタ黒や細線）を感光ドラム１に形成すると、その印字パターンのトナー自体のすり抜けによりクリーニング不良が発生することがある。

本発明者の検討によれば、このすり抜けの発生程度には、トナーの電荷量が影響することがわかった。供給動作でクリーニング位置ｄに供給されるトナーの電荷の絶対値は小さい程良い。つまり、電荷の絶対値が相対的に小さいトナーは、感光ドラム１との鏡映力が相対的に低く、電荷の絶対値が相対的に大きいトナーは、感光ドラム１との鏡映力が相対的に高い。電荷の絶対値が相対的に大きいトナーは、鏡映力が相対的に高いため、供給動作において感光ドラム１に貼り付いたままクリーニングブレード６１によって掻き取られずにクリーニングブレード６１をすり抜けやすい。そのため、供給動作において、電荷の絶対値が相対的に大きいトナーの比率が高い通常の印字パターンのトナーをクリーニング位置ｄに供給すると、そのトナーがクリーニングブレード６１をすり抜けてクリ−ニング不良が発生しやすい。一方、電荷の絶対値が相対的に小さいトナーは、鏡映力が相対的に低いため、クリーニングブレード６１によって掻き取られやすい。

そこで、本実施例では、供給動作において、電荷の絶対値が相対的に小さいトナーの比率が高いトナーが感光ドラム１の暗電位部分に付着する前述の「砂地カブリ」を積極的に発生させて、この砂地カブリを起こしたトナーをクリーニング位置ｄに供給する。具体的には、供給動作における帯電ＡＣのＶｐｐを十分に小さくして、電位均し効果を低下させることで、砂地カブリを積極的に発生させる。砂地カブリを起こしたトナーは、電荷の絶対値が相対的に小さく、鏡映力が相対的に低いため、クリーニングブレード６１によって容易に掻き取られて、その一部（トナーや外添剤）がクリーニングブレード６１の自由端部側の先端に滞留する。これによって、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間に潤滑性を付与して、クリーニングブレード６１の「びびり」や「めくれ」を抑制できると共に、トナーがクリーニングブレード６１をすり抜けることによるクリーニング不良を抑制できる。

また、帯電ＡＣのＶｐｐとクリーニング性には相関があり、帯電ＡＣのＶｐｐが小さい方がクリーニング性は向上する。つまり、ＡＣ帯電方式を用いる場合、電気的な振動が感光ドラム１を物理的に振動させることによって、すり抜けが発生しやすい。これに対し、供給動作において帯電ＡＣのＶｐｐを十分に小さくすることで、上述のような振動によるクリーニング性の低下を抑制することができる。

つまり、供給動作において帯電ＡＣのＶｐｐを十分に小さくすることによって、砂地カブリにより電荷の絶対値が相対的に小さいトナーをクリーニング位置ｄに供給することだけではなく、振動を減らすことによってもクリーニング不良を抑制することができる。

前述のように、砂地カブリを積極的に発生させるためには、帯電ＡＣのＶｐｐを、
２Ｖｔｈ≦Ｖｐｐ≦２Ｖｔｈ＋２００Ｖ
を満たす範囲に設定する。なお、Ｖｐｐは、２Ｖｔｈ＋１００Ｖ以下であることがより好ましい。

つまり、本実施例では、制御部５０は、非画像形成時に、感光ドラム１上の所定の領域に現像スリーブ４１からトナーを移動させ該トナーをクリーニング位置ｄに供給する供給動作を実行させることが可能である。制御部５０は、供給動作では、上記所定の領域が帯電位置ａを通過する際に帯電ローラ２に帯電バイアスを印加させ、かつ、上記所定の領域が現像位置ｃを通過する際に現像スリーブ４１に現像バイアスを印加させる。ここで、上記所定の領域が帯電位置ａを通過する際の帯電ＡＣのＶｐｐを「Ｖｐｐ１」、画像形成時の帯電電ＡＣのＶｐｐを「Ｖｐｐ２」、感光ドラム１と帯電ローラ２との間の放電開始電圧を「２Ｖｔｈ」とする。このとき、制御部５０は、供給動作では、次式、
Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ２、及び
２Ｖｔｈ≦Ｖｐｐ１≦２Ｖｔｈ＋２００Ｖ
を満たすように制御を行う。

７−２．帯電バイアス、現像バイアスの設定
本実施例における画像形成時及び供給動作時の帯電バイアス及び現像バイアスの設定は次の通りである。

＜画像形成時の設定＞
・帯電バイアス
直流成分：−４００Ｖ
交流成分：Ｖｐｐ＝１５００Ｖ（「Ｖｐｐ２」）、ｆ（周波数）＝１．５ｋＨｚ、正弦波
・現像バイアス
直流成分：−３００Ｖ
交流成分：Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、ｆ＝２．５ｋＨｚ、正弦波
この設定では、砂地カブリは実質的に無視できる反射濃度１％程度に抑制される。
＜供給動作時の設定＞
・帯電バイアス
直流成分：−４００Ｖ（画像形成時と同じ設定）
交流成分：Ｖｐｐ１＝１２００Ｖ（「Ｖｐｐ１」）、ｆ＝１．５ｋＨｚ、正弦波
・現像バイアス
直流成分：−３００Ｖ（画像形成時と同じ設定）
交流成分：Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、ｆ＝２．５ｋＨｚ、正弦波（画像形成時と同じ設定）
この設定では、反射濃度８％程度の砂地カブリが発生する。供給動作で感光ドラム１にトナーを付着させる時間は２００ｍｓｅｃ、トナーを付着させる感光ドラム１の回転方向の幅は４０ｍｍ、感光ドラム１に付着させるトナーの量は１２ｍｇである。なお、供給動作では、感光ドラム１の回転軸線方向における画像形成可能領域の略全域に、砂地カブリを起こしたトナーが付着する。

７−３．供給動作の実行制御
本実施例では、感光ドラム１の回転距離が、ＬＥＴＴＥＲサイズ換算で１００枚の印刷を連続して行った場合に相当する感光ドラム１の回転距離に達した後の、次のジョブの前回転工程において供給動作が実行される。

図７は、本実施例における供給動作を実行するか否かを判断する制御の手順の概略を示すフローチャート図である。制御部５０は、ジョブの開始が指示されると、前回転工程を開始させる（Ｓ１）。次に、制御部５０は、回転距離カウンタ１１から読み込んだ前回の供給動作を実行してからの回転距離が、閾値であるＬＥＴＴＥＲサイズ換算での１００枚連続印刷相当の回転距離以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。そして、制御部５０は、Ｓ２において閾値以上（“Ｙｅｓ”）であると判断した場合は、今回の前回転工程中に供給動作を実行することを決定し（Ｓ３）、回転距離カウンタ１１のカウント値を０にリセットする（Ｓ４）。一方、制御部５０は、Ｓ２において１００枚未満である（“Ｎｏ”）と判断した場合は、今回の前回転工程中に供給動作を実行しないことを決定する（Ｓ５）。なお、制御部５０は、その後、Ｓ２における判断に応じて供給動作を含むか又は含まない所定の前回転工程が終了し次第、画像形成工程を開始することになる。

７−４．シーケンス
図８は、本実施例における供給動作を実行する場合の各部の動作状態の一例を示すシーケンスチャート図である。

前回転工程が開始されると、まず、駆動モータＭ１の駆動が開始される（Ｔ１１１）。次に、帯電ＤＣ及び帯電ＡＣの印加が開始される（Ｔ１２１、Ｔ１３１）。このとき、帯電ＡＣのＶｐｐは「Ｖｐｐ１」に設定され、帯電ＤＣは画像形成時と同じ値に設定される。次に、「Ｖｐｐ１」の印加が開始された時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が現像位置ｃに到達するタイミングと同期させて、現像ＤＣ及び現像ＡＣ（現像ＤＣのみ図示）の印加が開始される（Ｔ１４１）。これにより、砂地カブリが発生し、感光ドラム１にトナーが付着する。

次に、「Ｖｐｐ１」の印加が開始された時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置（砂地カブリを起こしたトナー）が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、負極性の転写バイアス（本実施例では−５００Ｖ）の印加が開始される（Ｔ１５１）。これは、次のような理由によるものである。つまり、砂地カブリを起こしたトナーは、電荷の絶対値が相対的に小さい負極性に帯電したトナーの比率が高い。そのため、このトナーと同極性（画像形成時の転写バイアスとは逆極性）の転写バイアスを印加して、できるだけ多くのトナーを電気的に転写ローラ５から反発させて（つまり感光ドラム１に押し付ける側に付勢し）、クリーニング位置ｄに供給するためである。

次に、感光ドラム１上の砂地カブリを発生させるべき所定の領域が帯電位置ａを通過し終えた時以降のタイミングで、帯電ＡＣのＶｐｐが「Ｖｐｐ１」から「Ｖｐｐ２」に切り替えられ、画像形成工程に移行する（Ｔ１３２）。その後、「Ｖｐｐ２」に切り替えられた時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、正極性の転写バイアス（本実施例では＋１５００Ｖ）の印加が開始される（Ｔ１５２）。

なお、図１４は、供給動作を実行しない場合の各部の動作状態の一例を示すシーケンスチャート図である。

７−５．効果
次に、本実施例と、供給動作において通常の印字パターンのトナーをクリーニング位置ｄに供給した場合（比較例）とで、クリーニング不良の発生程度を比較した。比較例では、供給動作において、感光ドラム１の回転軸線方向における画像形成可能領域の略全域にわたる帯状のベタ黒画像を形成することで、本実施例と同じ量のトナーを感光ドラム１に付着させた。比較例の画像形成装置の構成及び動作は、上記の点を除いて本実施例の画像形成装置１００と実質的に同じである。クリーニング不良（すり抜け）は目視で確認し、無視できない程度に発生した場合を×（不良）、発生しないか無視できる程度の場合を○（良好）として評価した。評価結果を表１に示す。また、本実施例と比較例について、耐久試験（３０ｋ枚）を行って「びびり」や「めくれ」の発生の有無を確認した。

本実施例及び比較例のいずれにおいても、「びびり」や「めくれ」を十分に抑制することができることがわかった。しかし、表１に示すように、比較例ではすり抜けが発生した。これに対し、本実施例ではすり抜けは発生しなかった。

また、本実施例における帯電ＡＣのＶｐｐを変更した場合について同様の試験を行ったところ、Ｖｐｐが１３００Ｖ（すなわち、２Ｖｔｈ＋２００Ｖ）を越えると「びびり」に起因するクリーニング不良が発生することがあった。これは、供給動作において十分に砂地カブリを発生させることができず、十分な量のトナーをクリーニング位置ｄに供給できなかったためであると考えられる。

以上説明したように、本実施例によれば、ＡＣ帯電方式を用いる場合に、非画像形成時に感光ドラム１とクリーニングブレード６１との当接部に十分にトナーを供給できると共に、そのトナーによるクリーニング不良の発生を抑制することができる。

［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

１．本実施例の供給動作
本実施例では、ＬＥＴＴＥＲサイズ換算で１００枚の印刷を連続して行った場合に相当する感光ドラム１の回転距離ごとに、平均印字率がカウント（非画像形成時は０％としてカウント）される。この平均印字率は、概略、画像形成時に画像画素数を積算し、その積算値の、現時点までの感光ドラム１の回転距離に対応する画像形成可能領域の全画素数に対する割合（％）を算出することで求めることができる。そして、本実施例では、感光ドラム１の回転距離が上記１００枚連続印刷相当の回転距離に達した後の次のジョブの前回転工程において、平均印字率が閾値以下の場合に供給動作を実行する。

ここで、画像形成時の印字率は印字する画像によって変動する。また、感光ドラム１へのトナーの供給が無い時間、例えば前回転工程の時間は一定ではない。前回転工程は、例えば、次のような場合に長くなることがある。例えば、画像展開に時間がかかる場合が挙げられる。また、現像装置の攪拌部材と感光ドラムの駆動モータが共通化された構成において、現像装置内の現像剤を通常より長く攪拌する場合が挙げられる。また、定着装置と感光ドラムの駆動モータが共通化された構成において、定着装置の昇温に通常より長く時間がかかる場合が挙げられる。そのため、上述のように非画像形成時の感光ドラム１の回転距離も考慮した平均印字率に基づいて供給動作を実行するか否かを判断することで、より適切なタイミングで供給動作を行うことができる。

また、本実施例では、上記平均印字率の閾値は、環境の温度に応じて変更される。相対的に低温の場合には、クリーニングブレード６１が相対的に固くなり、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の摩擦力が上昇し、「びびり」や「めくれ」が発生しやすくなる。そのため、平均印字率の閾値は、低温環境ほど大きい値に変更される。

図３を参照して、本実施例では、制御部５０には、計数手段としての印字率カウンタ（記憶部）１２が接続されている。制御部５０は、上述のようにして算出した平均印字率を印字率カウンタ１２に記憶させる。また、本実施例では、制御部５０には、装置本体１１０の内部又は外部の少なくとも一方の温度を検知する温度検知手段としての、装置本体１１０の内部の温度を検知する温度センサ１３が接続されている。温度センサ１３の検知結果を示す信号は、制御部５０に入力される。

本実施例における、画像形成時及び供給動作時の帯電バイアス及び現像バイアスの設定、並びに供給動作において感光ドラム１に付着させるトナー量（時間、幅、質量）の設定は、実施例１と同じである。また、本実施例では、供給動作を実行する場合の各部の動作は、実施例１と同様に図８のシーケンスチャート図に従う。一方、本実施例では、供給動作を実行しない場合の各部の動作は、実施例１と同様に図１４のシーケンスチャート図に従う。

図９は、本実施例における供給動作を実行するか否かを判断する制御の手順の概略を示すフローチャート図である。制御部５０は、ジョブの開始が指示されると、前回転工程を開始させる（Ｓ１）。次に、制御部５０は、回転距離カウンタ１１から読み込んだ前回の供給動作を実行してからの回転距離が、閾値であるＬＥＴＴＥＲサイズ換算での１００枚連続印刷相当の回転距離以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。次に、制御部５０は、Ｓ２において閾値以上（“Ｙｅｓ”）であると判断した場合は、温度センサ１３から読み込んだ機内温度Ｘが、低温（０℃＜Ｘ≦１５℃）、常温（１５℃＜Ｘ≦２５℃）、高温（２５℃＜Ｘ）のいずれであるかを判断する（Ｓ３）。次に、制御部５０は、Ｓ３で低温であると判断した場合、印字率カウンタ１２から読み込んだ前回の供給動作を実行してからの平均印字率が、第１の閾値としての１０％以下であるか否かを判断する（Ｓ４）。また、制御部５０は、Ｓ３で常温であると判断した場合、印字率カウンタ１２から読み込んだ前回の供給動作を実行してからの平均印字率が、第２の閾値としての４％以下であるか否かを判断する（Ｓ５）。また、制御部５０は、Ｓ３で高温であると判断した場合、印字率カウンタ１２から読み込んだ前回の供給動作を実行してからの平均印字率が、第３の閾値としての２％以下であるか否かを判断する（Ｓ６）。そして、制御部５０は、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６において閾値以下（“Ｙｅｓ”）であると判断した場合は、今回の前回転工程中に供給動作を実行することを決定し（Ｓ７）、印刷枚数カウンタ１１、印字率カウンタ１２のカウント値を０にリセットする（Ｓ８）。一方、制御部５０は、Ｓ２において閾値未満である（“Ｎｏ”）と判断した場合、あるいはＳ４、Ｓ５、Ｓ６において閾値より大きいと判断した場合は、今回の前回転工程中に供給動作を実行しないことを決定する（Ｓ９）。

２０℃環境において１枚間欠で３０ｋ枚の印刷を、印字率を異ならせてそれぞれ行った場合の、プロセスカートリッジ７の寿命までの供給動作によるトナーの総消費量は、それぞれ次の通りである。なお、１枚間欠とは、１枚印刷するごとに前回転工程、画像形成工程、後回転工程が行われるジョブを繰り返す運転状態である。印字率５％の場合は、供給動作が必要と見なされず、供給動作によるトナーの消費は無い。一方、印字率１％の場合は、供給動作により３６００ｍｇのトナーが消費される。

このように、本実施例によれば、必要に応じて適切なタイミングで供給動作を実行することで、良好なクリーニング性能を確保しつつ、トナーを節約することができる。

２．変形例
ここで、供給動作の実行の有無を判断する制御の変形例について説明する。制御部５０は、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の摩擦力と相関する指標値が所定の条件を満たす場合に、非画像形成時に供給動作を実行させることができる。

例えば、実施例１では、回転距離カウンタ１１による、感光ドラム１の回転方向の移動距離と相関する指標値としての回転距離の計数結果が、閾値以上の場合に、非画像形成時に供給動作を実行させた。前述のように、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の摩擦力は、感光ドラム１へのトナーの供給が少ない状態で感光ドラム１を回転させることで上昇する。そのため、回転距離カウンタ１１による、非画像形成時の感光ドラム１の回転方向の移動距離と相関する指標値としての回転距離の計数結果が、閾値以上の場合に、非画像形成時に供給動作を実行させるようにしてもよい。

また、実施例１のように感光ドラム１の回転距離に応じて供給動作の実行の有無を判断する場合に、本実施例と同様に、回転距離の閾値を、環境の温度に応じて変更することができる。この場合、制御部５０は、第１の温度の場合よりも、第１の温度よりも高い第２の温度の場合の閾値の方を大きくするように変更する。これは、上述のように、相対的に低温の場合に、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の摩擦力が上昇しやすいからである。別法として、回転距離の閾値を、現像装置４の使用量に応じて変更することができる。現像装置４の使用量と相関する指標値としては、現像スリーブ４１の回転回数や回転時間、攪拌部材４５の回転回数や回転時間、印刷枚数などの任意の値を用いることができる。この場合、画像形成装置１００に、該指標値を計数する使用量計数手段としてカウンタ（記憶部）を設ければよい。そして、この場合、制御部５０は、使用量の計数結果が第１の値の場合よりも、第１の値よりも大きい第２の値の場合の閾値の方を小さくするように変更する。これは、現像装置４の消耗が進むにつれ、現像剤の流動性が低下し、供給動作時に感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間に与えられる潤滑性が低下しやすいからである。

また、感光ドラム１の回転方向の移動距離と相関する指標値は、感光ドラム１の回転距離に限定されるものではなく、回転数や回転時間などを用いてもよい。また、「びびり」や「めくれ」の所望の抑制程度などに応じて、例えば印刷枚数（所定のサイズ換算での印刷枚数など）を用いてもよい。

また、本実施例では、印字率カウンタ１２による、感光ドラム１が回転方向に所定の距離だけ移動する間に感光ドラム１に供給されたトナーの量と相関する指標値としての平均印字率の計数結果が、閾値以下の場合に、非画像形成時に供給動作を実行させた。そして、平均印字率の閾値を、環境の温度に応じて変更した。このとき、制御部５０は、第１の温度の場合よりも、第１の温度よりも高い第２の温度の場合の閾値を小さくするように変更した。これは、上述のように、相対的に低温の場合に、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の摩擦力が上昇しやすいからである。別法として、平均印字率の閾値を、上記同様、現像装置４の使用量に応じて変更することができる。この場合、制御部５０は、使用量の計数結果が第１の値の場合よりも、第１の値よりも大きい第２の値の場合の閾値の方を大きくするように変更する。これは、上述のように、現像装置４の消耗が進むにつれ、現像剤の流動性が低下し、供給動作時に感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間に与えられる潤滑性が低下しやすいからである。

また、例えば毎回の前回転工程などの所定のタイミングで、供給動作の実行の有無を環境の温度や現像装置４の使用量によって判断するようにしてもよい。環境の温度によって判断する場合、制御部５０は、温度が閾値以下の場合に、非画像形成時に供給動作を実行させるように制御することができる。また、現像装置４の使用量によって判断する場合、制御部５０は、使用量の計数結果が閾値以上の場合に、非画像形成時に供給動作を実行させるように制御することができる。

［実施例３］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、前回転工程において、感光ドラム１の駆動モ−タＭ１の回転トルクが閾値以上の場合に、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の潤滑性が不足していると判断し、帯電ＡＣのＶｐｐを小さくして砂地カブリを積極的に発生させる。また、前回転工程において、砂地カブリを積極的に発生させた結果、回転トルクが閾値未満に低下した場合に、帯電ＡＣのＶｐｐを再び大きくする。このように、実際に感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の潤滑性が損なわれているタイミングで供給動作を実行することで、供給動作によるトナーの消費を減らすことができる。

つまり、制御部５０は、非画像形成時に、帯電ＡＣのＶｐｐの切り替えを行うことが可能である。ここで、非画像形成時に感光ドラム１上の砂地カブリを発生させる所定の領域とは別の領域が帯電位置ａを通過する際の帯電ＡＣのＶｐｐを「Ｖｐｐ３」とする。このとき、制御部５０は、次式、
Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ３＜Ｖｐｐ２
を満たすように上記Ｖｐｐの切り替えの制御を行う。実施例１で説明したように、「Ｖｐｐ１」は、積極的に砂地カブリを発生させ、トナーをクリーニング位置ｄに供給するための設定である。「Ｖｐｐ２」は、砂地カブリを無視できる程度に抑制し、帯電ムラの無い略均一な帯電を行うための設定である。そして、「Ｖｐｐ３」は、砂地カブリを無視できる程度に抑制すると共に、若干の帯電ムラの発生は許容しつつ感光ドラム１の表面の削れを抑制するための設定である。

なお、本実施例では、実施例１と同様に、「Ｖｐｐ１」の印加時に帯電位置ａを通過した感光ドラム１上の領域が現像位置ｃを通過する時には現像バイアスが印加され、転写位置Ｎを通過する時には画像形成時とは逆極性の転写バイアスが印加される。一方、本実施例では、「Ｖｐｐ３」の印加時に帯電位置ａを通過した感光ドラム１上の領域が現像位置ｃを通過する時には現像バイアスの印加は停止され、転写位置Ｎを通過する時には転写バイアスの印加は停止される。つまり、「Ｖｐｐ３」の印加時に帯電位置ａを通過した感光ドラム１上の領域に対しては、積極的にはトナーを供給しない。

図３を参照して、本実施例では、制御部５０には、感光ドラム１の駆動モータＭ１に内蔵された、トルク検知手段としてのトルクゲージ１４が接続されている。トルクゲージ１４の検知結果を示す信号は、制御部５０に入力される。

本実施例における画像形成時及び前回転工程時の帯電バイアス及び現像バイアスの設定は次の通りである。

＜画像形成時の設定＞
・帯電バイアス
直流成分：−４００Ｖ
交流成分：Ｖｐｐ＝１５００Ｖ（「Ｖｐｐ２」）、ｆ＝１．５ｋＨｚ、正弦波
・現像バイアス
直流成分：−３００Ｖ
交流成分：Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、ｆ＝２．５ｋＨｚ、正弦波
＜前回転工程時の設定＞
・帯電バイアス
直流成分：−４００Ｖ（画像形成時と同じ設定）
交流成分：供給動作時以外のＶｐｐ＝１４００Ｖ（「Ｖｐｐ３」）、
供給動作時のＶｐｐ＝１２００Ｖ（「Ｖｐｐ１」）、
ｆ＝１．５ｋＨｚ、正弦波
・現像バイアス
直流成分：−３００Ｖ（画像形成時と同じ設定）
交流成分：Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、ｆ＝２．５ｋＨｚ、正弦波（画像形成時と同じ設定）

本実施例では、前回転工程中に、駆動モータＭ１の回転トルクの値が閾値である５ｋｇｃｍ以上になった場合は、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の潤滑性が低下していると見なし、帯電ＡＣのＶｐｐを「Ｖｐｐ１」に設定する。これにより、反射濃度８％程度の砂地カブリが発生する。また、前回転工程中に、駆動モータＭ１の回転トルクの値が閾値である５ｋｇｃｍ未満になった場合は、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の潤滑性が十分であると見なし、帯電ＡＣのＶｐｐを「Ｖｐｐ３」に設定する。この設定で、供給動作において感光ドラム１に付着するトナー量（時間、幅、質量）は、約２００ｍｓｅｃ、約４０ｍｍ、約１２ｍｇであった。

図１０は、本実施例における供給動作を実行する場合の各部の動作状態の一例を示すシーケンスチャート図である。ここでは、前回転工程は、例えば、定着装置９を温めるあるいは現像装置４内の現像剤をほぐすなどのために、供給動作とは別の要因で決められる時間の間だけ行われるものとする。

前回転工程が開始されると、まず、駆動モータＭ１の駆動が開始される（Ｔ２１１）。次に、帯電ＤＣ及び帯電ＡＣの印加が開始される（Ｔ２２１、Ｔ２３１）。このとき、帯電ＡＣのＶｐｐは「Ｖｐｐ３」に設定され、帯電ＤＣは画像形成時と同じ値に設定される。また、前回転工程の開始直後からトルクゲージ１４の検知結果がモニターされながら、前回転工程が続けられる。そして、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の潤滑性が次第に損なわれていき、トルクゲージ１４の検知結果が５ｋｇｃｍ以上になったタイミングで、帯電ＡＣのＶｐｐが「Ｖｐｐ３」から「Ｖｐｐ１」に切り替えられる（Ｔ２３２）。次に、「Ｖｐｐ１」の印加が開始された時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が現像位置ｃに到達するタイミングと同期させて、現像ＤＣ及び現像ＡＣ（現像ＤＣのみ図示）の印加が開始される（Ｔ２４１）。次に、「Ｖｐｐ１」の印加が開始された時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置（砂地カブリを起こしたトナー）が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、負極性の転写バイアス（本実施例では−５００Ｖ）の印加が開始される（Ｔ２５１）。

次に、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の潤滑性が次第に復帰していき、トルクゲージ１４の検知結果が５ｋｇｃｍ未満になったタイミングで、帯電ＡＣのＶｐｐが「Ｖｐｐ１」から再び「Ｖｐｐ３」に切り替えられる（Ｔ２３３）。次に、再度「Ｖｐｐ３」に切り替えられた時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が現像位置ｃに到達するタイミングと同期させて、現像ＤＣ及び現像ＡＣの印加が停止される（Ｔ２４２）。また、再度「Ｖｐｐ３」に切り替えられた時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、転写バイアスの印加が停止される（Ｔ２５２）。

次に、前回転工程の終了後に、帯電ＡＣのＶｐｐが「Ｖｐｐ３」から「Ｖｐｐ２」に切り替えられ、画像形成工程に移行する（Ｔ２３４）。次に、「Ｖｐｐ２」に切り替えられた時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が現像位置ｃに到達するタイミングと同期させて、現像ＤＣ及び現像ＡＣの印加が開始される（Ｔ２４３）。その後、「Ｖｐｐ２」に切り替えられた時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、正極性の転写バイアス（本実施例では＋１５００Ｖ）の印加が開始される（Ｔ２５３）。

表２は、２０℃環境において１枚間欠で３０ｋ枚の印刷を、実施例１と本実施例の画像形成装置で行った場合の、プロセスカートリッジ７の寿命までの供給動作によるトナーの総消費量の違いを示している。

表２に示すように、本実施例では、実施例１よりも供給動作によるトナーの消費を減らすことができる。なお、本実施例について、実施例１で説明したのと同様に、クリーニング不良（すり抜け）の発生、及び「びびり」や「めくれ」の発生程度を調べたが、クリーニング不良、及び「びびり」や「めくれ」は十分に抑制することができた。

このように、本実施例によれば、良好なクリーニング性能を確保しつつ、トナーを節約することができる。

なお、トルク検知手段は、トルク値自体に限らず、駆動モータＭ１の回転トルクと相関する指標値を検知するものであればよく、制御部５０は、その指標値の検知結果が閾値以上の場合に、非画像形成時に供給動作を実行させるようになっていればよい。

［実施例４］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

実施例１〜３では、前回転工程時に供給動作を実行する例を説明した。本実施例では、紙間工程時に供給動作を実行する例を説明する。

本実施例における、画像形成時及び紙間工程時（供給動作時）の帯電バイアス及び現像バイアスの設定、並びに供給動作において感光ドラム１に付着させるトナー量（時間、幅、質量）の設定は、実施例１と同じである。

通常汎用されるＡ４サイズやＬＥＴＴＥＲサイズの記録材Ｐよりも小サイズの記録材Ｐを用いる場合、あるいは両面印刷を行う場合には、紙間工程の時間が長く設定されることがある。なお、紙間工程の時間は、概略、感光ドラム１上の先行する画像形成工程のための画像形成可能領域と、後続の画像形成工程のための画像形成可能領域との間の領域が、感光ドラム１の回転方向の所定位置を通過するのにかかる時間である。このような場合、感光ドラム１へトナーが供給されない時間が長いため、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の潤滑性が損なわれやすい。そこで、本実施例では、上述のように小サイズの記録材Ｐを用いる場合及び両面印刷を行う場合に、紙間工程時に供給動作を実行する。

図１１は、本実施例における供給動作を実行する場合の各部の動作状態の一例を示すシーケンスチャート図である。

駆動モータＭ１は、先行する画像形成工程、紙間工程、及び後続の画像形成工程を通して駆動されている。また、帯電ＤＣ、並びに、現像ＤＣ及び現像ＡＣ（現像ＤＣのみ図示）は、先行する画像形成工程、紙間工程、及び後続の画像形成工程を通して同じ値とされる。そして、帯電ＡＣのＶｐｐは、紙間工程が開始されるタイミングで、「Ｖｐｐ２」から「Ｖｐｐ１」に切り替えられる（Ｔ３３１）。また、「Ｖｐｐ１」の印加が開始された時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置（砂地カブリを起こしたトナー）が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、転写バイアスは正極性から負極性に切り替えられる（Ｔ３５１）。本実施例では、正極性の転写バイアスは＋１５００Ｖ、負極性の転写バイアスは−５００Ｖである。また、紙間工程中に感光ドラム１上の砂地カブリを発生させるべき所定の領域が帯電位置ａを通過し終えた時以降のタイミングで、次の画像形成工程に備えて帯電ＡＣのＶｐｐが「Ｖｐｐ１」から再度「Ｖｐｐ２」に切り替えられる（Ｔ３３２）。その後、「Ｖｐｐ２」に切り替えられた時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、転写バイアスが負極性から再度正極性に切り替えられる（Ｔ３５２）。

なお、実施例１〜３で説明した供給動作の実行の有無を判断する手法は、本実施例のように紙間工程中に供給動作を行う場合にも任意に適用することができる。

［実施例５］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

実施例１〜３では前回転工程時、実施例４では紙間工程時に供給動作を実行する例を説明した。本実施例では、後回転工程時に供給動作を実行する例を説明する。

本実施例における、画像形成時及び後回転工程時（供給動作時）の帯電バイアス及び現像バイアスの設定、並びに供給動作において感光ドラム１に付着させるトナー量（時間、幅、質量）の設定は、実施例１と同じである。

本実施例では、感光ドラム１の回転距離が、ＬＥＴＴＥＲサイズ換算で１００枚の印刷を連続して行った場合に相当する感光ドラム１の回転距離に到達した後（典型的には直後）の後回転工程において供給動作が実行される。

図１２は、本実施例における供給動作を実行する場合の各部の動作状態の一例を示すシーケンスチャート図である。

画像形成時は駆動モータＭ１は駆動されている。そして、帯電ＡＣのＶｐｐは、後回転工程が開始されるタイミングで、「Ｖｐｐ２」から「Ｖｐｐ１」に切り替えられる（Ｔ４３１）。帯電ＤＣ、並びに、現像ＤＣ及び現像ＡＣ（現像ＤＣのみ図示）は、画像形成工程時と同じ値に維持される。転写バイアスは、「Ｖｐｐ１」の印加が開始されたタイミングと同期させて、正極性（本実施例では＋１５００Ｖ）から負極性（本実施例では−５００Ｖ）に切り替えられる（Ｔ４５１）。次に、後回転中に感光ドラム１上の砂地カブリを発生させるべき所定の領域が現像位置ｃを通過し終えた時以降のタイミングで、現像ＤＣ及び現像ＡＣの印加が停止される（Ｔ４４１）。次に、帯電ＤＣ及び帯電ＡＣの印加が停止されると共に（Ｔ４２１、Ｔ４３２）、転写バイアスの印加が停止される（Ｔ４５２）。その後、駆動モータＭ１の駆動が停止される（Ｔ４１１）。

なお、実施例１〜３で説明した供給動作の実行の有無を判断する手法は、本実施例のように後回転工程中に供給動作を行う場合にも任意に適用することができる。

［実施例６］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

実施例１〜５では、供給動作において帯電ＡＣのＶｐｐを十分に小さくすることで積極的に砂地カブリを発生させて感光ドラム１にトナーを付着させた。前述のように、帯電ＡＣのＶｐｐを十分に小さくすることによって、砂地カブリにより電荷の絶対値が相対的に小さいトナーをクリーニング位置ｄに供給できるだけでなく、振動を減らしてクリーニングブレード６１の挙動を安定化することができる。しかし、帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分を小さくすることでバックコントラストを小さくすることによっても、地カブリを発生させて、電荷の絶対値が相対的に小さいトナーを感光ドラム１に付着させることができる。この方法は、例えば高圧基盤の構成などによって帯電ＡＣのＶｐｐを変更できない場合などに有効である。

ここで、供給動作において現像スリーブ４１からトナーを移動させる感光ドラム１上の所定の領域が帯電位置ａを通過する際の帯電ＤＣを「Ｖｄｃ１」、画像形成時の帯電ＤＣを「Ｖｄｃ２」とする。また、上記所定の領域が現像位置ｃを通過する際の現像ＤＣを「Ｖｄｅｖ１」、画像形成時の現像ＤＣを「Ｖｄｅｖ２」とする。本発明者の検討によれば、供給動作において感光ドラム１にトナーが付着しすぎることによるクリーニング不良の発生などを十分に抑制するためには、｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜は、０Ｖより大きくする必要がある。つまり、｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜＝０Ｖの場合、Ｖｄｃ１＝Ｖｄｅｖ１である。このため、供給動作において帯電位置ａで電位Ｖｄｃ１に帯電された感光ドラム１上の領域が現像位置ｃで電位Ｖｄｅｖ１の現像スリーブ４１と対向することになるため、トナーが感光ドラム１に付着しすぎてしまう。なお、現像ＤＣよりも帯電ＤＣの方がトナーの正規の帯電極性と同極性側に高い電位になるようにする。通常、帯電ＤＣ及び現像ＤＣはトナーの正規の帯電極性と同極性であり、現像ＤＣの絶対値よりも帯電ＤＣの絶対値の方を大きくすればよい。つまり、制御部５０は、供給動作では、次式、
０Ｖ＜｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜＜｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜
を満たすように制御を行う。なお、十分に短い時間の供給動作でカブリにより十分な量のトナーを供給するためには、｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜は、｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜−３０Ｖ以下であることが好ましく、｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜−５０Ｖ以下であることがより好ましい。つまり、本実施例の構成では、０Ｖ＜｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜≦７０Ｖを満たすことが好ましく、０Ｖ＜｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜≦５０Ｖを満たすことがより好ましい。このバックコントラストの上限、下限については実施例７で更に説明する。

本実施例における画像形成時及び供給動作時の帯電バイアス及び現像バイアスの設定は次の通りである。

＜画像形成時の設定＞
・帯電バイアス
直流成分：−４００Ｖ（「Ｖｄｃ２」）
交流成分：Ｖｐｐ＝１５００Ｖ、ｆ＝１．５ｋＨｚ、正弦波
・現像バイアス
直流成分：−３００Ｖ（「Ｖｄｅｖ２」）
交流成分：Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、ｆ＝２．５ｋＨｚ、正弦波
・帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分
｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜＝１００Ｖ
この設定では、地カブリは実質的に無視できる反射濃度１％程度に抑制される。
＜供給動作時の設定＞
・帯電バイアス
直流成分：−３６０Ｖ（「Ｖｄｃ１」）
交流成分：Ｖｐｐ＝１５００Ｖ、ｆ＝１．５ｋＨｚ、正弦波（画像形成時と同じ設定）
・現像バイアス
直流成分：−３３０Ｖ（「Ｖｄｅｖ１」）
交流成分：Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、ｆ＝２．５ｋＨｚ、正弦波（画像形成時と同じ設定）
・帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分
｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜＝３０Ｖ
この設定では、反射濃度８％程度の地カブリが発生する。供給動作で感光ドラム１にトナーを付着させる時間は２００ｍｓｅｃ、トナーを付着させる感光ドラム１の回転方向の幅は４０ｍｍ、感光ドラム１に付着させるトナーの量は１２ｍｇである。なお、供給動作では、感光ドラム１の回転軸線方向における画像形成可能領域の略全域に、地カブリを起こしたトナーが付着する。

本実施例では、実施例１と同様に、感光ドラム１の回転距離が、ＬＥＴＴＥＲサイズ換算で１００枚の印刷を連続して行った場合に相当する感光ドラム１の回転距離に達した後の、次の前回転工程において供給動作が実行される。

図１３は、本実施における供給動作を実行する場合の各部の動作状態の一例を示すシーケンスチャート図である。

前回転工程が開始されると、まず、駆動モータＭ１の駆動が開始される（Ｔ５１１）。次に、帯電ＤＣ及び帯電ＡＣの印加が開始される（Ｔ５２１、Ｔ５３１）。このとき、帯電ＡＣは画像形成時と同じ設定とされ、帯電ＤＣは「Ｖｄｃ１」に設定される。次に、「Ｖｄｃ１」の印加が開始された時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が現像位置ｃに到達するタイミングと同期させて、現像ＤＣ及び現像ＡＣ（現像ＤＣのみ図示）の印加が開始される（Ｔ５４１）。このとき、現像ＡＣは画像形成時と同じ設定とされ、現像ＤＣは「Ｖｄｅｖ１」に設定される。これにより、地カブリが発生し、感光ドラム１にトナーが付着する。次に、「Ｖｄｃ１」の印加が開始された時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置（地カブリを起こしたトナー）が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、負極性の転写バイアス（本実施例では−５００Ｖ）の印加が開始される（Ｔ５５１）。

次に、感光ドラム１上の地カブリを発生させるべき所定の領域が帯電位置ａを通過し終えた時以降のタイミングで、帯電ＤＣが「Ｖｄｃ２」に、現像ＤＣが「Ｖｄｅｖ２」に切り替えられ、画像形成工程に移行する（Ｔ５５２、Ｔ５４２）。その後、「Ｖｄｃ２」、「Ｖｄｅｖ２」に切り替えられた時に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が転写位置Ｎに到達するタイミングと同期させて、正極性の転写バイアス（本実施例では＋１５００Ｖ）の印加が開始される（Ｔ５５２）。

本実施例について、実施例１で説明したのと同様に、クリーニング不良（すり抜け）の発生、及び「びびり」や「めくれ」の発生程度を調べたが、クリーニング不良、及び「びびり」や「めくれ」は十分に抑制することができた。なお、帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分を変更して同様の試験を行った。その結果、該差分が７０Ｖ（すなわち、｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜−３０Ｖ）を越えると、十分に短い時間の供給動作で「びびり」に起因するクリーニング不良を十分に抑制することは難しかった。これは、供給動作において十分に地カブリを発生させることができず、十分な量のトナーをクリーニング位置ｄに供給できなかったためであると考えられる。

以上説明したように、帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分を変更することによっても、非画像形成時に感光ドラム１とクリーニングブレード６１との当接部に十分にトナーを供給できると共に、そのトナーによるクリーニング不良の発生を抑制することができる。

なお、例えば実施例３で説明したように、感光ドラム１の駆動モ−タＭ１の回転トルクを検知して、感光ドラム１とクリーニングブレード６１との間の潤滑性が不足している場合に供給動作を実行するようにしてもよい。つまり、制御部５０は、非画像形成時に、帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分の切り替えを行うことが可能である。ここで、非画像形成時に感光ドラム１上の地カブリを発生させる所定の領域とは別の領域が帯電位置ａを通過する際の帯電ＤＣを「Ｖｄｃ３」、該別の領域が現像位置ｃを通過する際の現像ＤＣを「Ｖｄｅｖ３」とする。このとき、制御部５０は、次式、
｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜＜｜Ｖｄｃ３−Ｖｄｅｖ３｜＜｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜
を満たすように上記差分の切り替えの制御を行う。｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜は、積極的に地カブリを発生させ、トナーをクリーニング位置ｄに供給するための設定である。｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜は、地カブリを無視できる程度に抑制すると共に、画像形成時の所望の暗電位を形成するための設定である。そして、｜Ｖｄｃ３−Ｖｄｅｖ３｜は、地カブリを無視できる程度に抑制すると共に、出力電圧を抑えつつ感光ドラム１の表面電位を画像形成時の設定に近づけるための設定である。

また、本実施例では、帯電ＤＣと現像ＤＣとの両方を変更して帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分を変更したが、帯電ＤＣ又は現像ＤＣの少なくとも一方変更して帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分を変更することができる。

また、実施例１〜３で説明した供給動作の実行の有無を判断する手法は、本実施例のように供給動作において帯電ＤＣと現像ＤＣとの差分の設定によって感光ドラム１にトナーを付着させる場合にも任意に適用することができる。

［実施例７］
本実施例では、制御の容易性、ユーザーのメリットを考慮した供給動作における高圧設定の最適化について説明する。

供給動作でカブリにより供給するトナーの量（ここでは、「供給量」ともいう。）は、供給動作の時間（カブリを生じさせる時間）と単位面積当たりのカブリを起こしたトナーの量（ここでは、カブリ量（反射濃度％）ともいう。）との積で表される。

まず、実施例１に基づいて説明する。実施例１中の帯電ＡＣのＶｐｐは単位面積当たりのカブリ量をコントロールするための手段である。ある帯電ＡＣのＶｐｐの値に対して、適正な供給動作の時間が存在する。この適正な時間で供給動作を行うことが、トナーの消費量の低減とダウンタイム（調整動作などのために画像出力ができない時間）の低減を実現するために望ましい。

図１５は、帯電ＡＣのＶｐｐとカブリ量との関係を示すグラフ図である。図１５の横軸は帯電ＡＣのＶｐｐ（便宜上、放電開始電圧２Ｖｔｈを差し引いた値を示している。）、縦軸はカブリ量である。図１６は、図１５に示す帯電ＡＣのＶｐｐとカブリ量との関係が成り立つ場合における、実施例１と同様の供給量（１２ｍｇ）を確保するために必要な帯電ＡＣのＶｐｐと供給動作の時間との関係を示す。図１６の横軸は帯電ＡＣのＶｐｐ（便宜上、放電開始電圧２Ｖｔｈを差し引いた値を示している。）、縦軸は供給動作の時間である。図１６中の供給量１２ｍｇのラインよりも左側の領域は供給量過多の領域であり、右側の領域は供給量過少の領域である。

ここで、図１５に示すように、カブリ量は帯電ＡＣのＶｐｐが小さくなると急峻に立ち上がる。そして、その立ち上がり具合は、画像形成装置の状態、より詳細にはトナーの状態で変化し易い。そのため、このカブリ量が急峻に立ち上がる領域では、カブリ量の制御が難しい。そこで、カブリ量が急峻に上昇する直前の帯電ＡＣのＶｐｐの値を閾値として、帯電ＡＣのＶｐｐの下限を設定することで、カブリ量をコントロールし易くすることができる。つまり、図１５から、制御の容易性の観点からは、供給動作における帯電ＡＣのＶｐｐ１は、２Ｖｔｈ＋５０Ｖ≦Ｖｐｐ１を満たすように設定することが好ましいことがわかる。

一方、図１６中の破線で示す値よりも帯電ＡＣのＶｐｐが大きい場合には、カブリ量が少なくなるため、供給動作の時間を長くする必要がある。そこで、供給動作がダウンタイムに与える影響を十分に少なくできるように帯電ＡＣのＶｐｐの上限を設定することで、ユーザーのメリットを向上することができる。例えば、供給動作の時間が５００ｍｓｅｃ以下であれば、供給動作がダウンタイムに与える影響が少ないと見なせる。つまり、図１６から、ユーザーのメッリト（ダウンタイムの低減）の観点からは、供給動作における帯電ＡＣのＶｐｐ１は、Ｖｐｐ１≦２Ｖｔｈ＋１７０Ｖを満たすように設定することが好ましいことがわかる。

同様に、実施例６における単位面積当たりのカブリ量をコントロールするための手段であるバックコントラストに関して、制御の容易性、ユーザーのメリットの観点から上限、下限を設定することができる。図１７は、バックコントラストとカブリ量との関係を示すグラフ図である。図１７から、制御の容易性の観点からは、カブリ量が急峻に立ち上がる直前のバックコントラストの値を閾値として、１０Ｖ≦｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜を満たすように供給動作におけるバックコントラストを設定することが好ましいことがわかる。また、図１８は、図１７に示すバックコントラストとカブリ量との関係が成り立つ場合における、実施例６と同様の供給量（１２ｍｇ）を確保するために必要なバックコントラストと供給動作の時間との関係を示す。図１８から、ユーザーのメリット（ダウンタイムの低減）の観点からは、５００ｍｓｅｃを閾値として、｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜≦７０Ｖを満たすように供給動作におけるバックコントラストを設定することが好ましいことがわかる。

［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

供給動作において帯電ＡＣのＶｐｐを小さくして砂地カブリを発生させる場合、供給動作を行う直前の感光ドラムの表面電位は画像形成可能領域の略全域で略０Ｖであることが好ましい。これは、帯電ＡＣのＶｐｐを小さくして電位均し効果を低下させて砂地カブリを発生させる場合、画像形成時と同様の略均一の暗電位が形成されている感光ドラムの表面に対してＶｐｐを小さくしても、電位均し効果の低下が望めないからである。この観点から、供給動作を行う直前の感光ドラムの表面電位が画像形成可能領域の略全域で略０Ｖである前回転工程時（実施例１など）に供給動作を行うことが好ましい。ただし、感光ドラムの回転方向において転写位置の下流側かつ帯電位置の上流側の除電位置において感光ドラムの表面の電荷の少なくとも一部を除去する除電手段を設けてもよい。除電手段としては、例えば除電位置で感光ドラムに光を照射する前露光手段を用いることができる。そして、供給動作において砂地カブリを発生させる感光ドラム上の領域が帯電位置に到達する際の表面電位を、好ましくは画像形成可能領域の略全域で略０Ｖにする。これにより、砂地カブリを発生させるべき感光ドラム上の所定の領域が帯電位置を通過する際に、感光ドラムと帯電ローラとの間で放電が生じ、適度な帯電ムラを生じさせることができる。この場合、紙間工程（実施例４）、後回転工程（実施例５）に供給動作を実行する場合でも、より確実に十分な量のトナーを砂地カブリにより感光ドラムに付着させることができる。

また、放電開始電圧２Ｖｔｈは、画像形成装置の設置環境、あるいは繰り返し使用による帯電ローラの電気抵抗値の変化や感光ドラムの膜厚の変化などの種々の要因に応じて変化することがある。ここで、画像形成装置の設置環境は、例えば温度又は湿度（相対湿度あるいは絶対水分量）の少なくとも一方である。したがって、上述のＶｐｐ１の範囲は、画像形成装置が使用され得る任意の環境において十分に上述の範囲を満たすように予め設定しておくことができる。あるいは、種々の要因に応じて変化する放電開始電圧２Ｖｔｈの特性を予め実験などによって求めておき、画像形成や供給動作に先立ってその特性に基づいて放電開始電圧２Ｖｔｈを予測することができる。そして、画像形成時や供給動作時には、その予測される放電開始電圧２Ｖｔｈに応じて変更した帯電ＡＣのＶｐｐ（供給動作時のＶｐｐ１は予測した２Ｖｔｈに対し上述の範囲を満たすようにする。）を用いることができる。さらに、画像形成装置において、帯電ローラに複数の試験電圧を印加した時の電流を測定して電流電圧特性を求め、その特性から放電開始電圧２Ｖｔｈを求めることができる。典型的には、放電開始電圧２Ｖｔｈより小さい少なくとも１点の電圧と、放電開始電圧２Ｖｔｈより大きい少なくとも１点の電圧とを印加して、それぞれの電圧を印加した際に帯電電源に流れる電流を測定する。これにより、図４に示すような電流電圧特性を得ることができる。そして、例えば得られた特性の変曲点（概略、放電開始電圧２Ｖｔｈより大きい電圧範囲における電流電圧特性を示す特性において、放電電流量が０μＡの場合のＶｐｐに相当する。）から放電開始電圧２Ｖｔｈを求めることができる。この放電開始電圧２Ｖｔｈを求める動作は、所定のタイミングで非画像形成時に行うことができる。上記所定のタイミングは、環境（温度又は湿度の少なくとも一方）が所定の範囲以上に変化した場合、帯電ローラ又は感光ドラムの使用量と相関する指標値が所定の閾値を超えた場合などとすることができる。また、帯電ローラ又は感光ドラムの使用量と相関する指標値としては、回転回数、回転時間、帯電処理を行った時間、画像形成枚数などの任意の値を利用できる。

また、上述の実施例では、単色の画像形成装置の例を説明したが、本発明はカラー画像形成装置にも適用できるものである。例えば、複数の感光ドラムにそれぞれ異なる色のトナー像を形成し、各色のトナー像を中間転写体に順次一次転写した後に記録材に二次転写する中間転写方式や、記録材担持体に担持された記録材に順次転写する直接転写方式のカラー画像形成装置が周知である。これらの画像形成装置では、各感光ドラムに対応して、上述の実施例のものと同様の帯電ローラ、現像装置、転写ローラ（一次転写ローラ）、クリーニング装置などが設けられる。

また、上述の実施例では、電荷の絶対値が相対的に小さいカブリを起こしたトナーを、転写位置を通過させてクリーニング位置に供給するために、転写ローラに該トナーと同極性の電圧を印加した。別法として、該トナーが転写位置を通過する際に感光ドラムから転写ローラ（あるいは中間転写体や記録材担持体）を離間させてもよい。

また、本発明は、クリーニング部材としてクリーニングブレードが用いられる場合に好ましく適用できるものである。ただし、感光ドラムに当接させて配置するクリーニング部材であって、感光ドラムとの間の摩擦力の上昇によるクリーニング不良の発生が懸念されるクリーニング部材が用いる場合には、本発明を適用することで上述の実施例と同様の効果が期待できる。

また、上述の実施例では、帯電部材が被帯電体である感光ドラムの表面に接触している場合を例に説明したが、帯電部材は必ずしも感光ドラムの表面に接触している必要はない。帯電部材と感光ドラムとの間にパッシェンの法則に基づく放電可能領域が設けられていれば、例えば数１０μｍの空隙（間隙）を有して非接触に近接配置されていてもよい。

また、帯電部材はローラ状の部材に限定されるものではなく、複数の張架ローラに張架された無端状のベルトやブレード状の部材であってもよい。また、像担持体はドラム状の感光体（感光ドラム）に限定されるものではなく、無端ベルト状の感光体（感光体ベルト）であってもよい。静電記録方式の画像形成装置であれば、像担持体はドラム状や無端ベルト状の静電記録誘電体であってよい。

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電部材）
４ 現像装置
５ 転写ローラ（転写部材）
６ クリーニング装置
４１ 現像スリーブ（現像部材）
６１ クリーニングブレード（クリーニング部材）

Claims (21)

1. トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電位置で帯電させる帯電部材と、
   前記帯電のための直流成分と交流成分とが重畳された帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電電源と、
   帯電した前記像担持体上に静電像を形成する静電像形成手段と、
   前記像担持体上に形成された静電像に現像位置でトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、
   前記現像のための少なくとも直流成分を含む現像電圧を前記現像部材に印加する現像電源と、
   前記像担持体上に形成されたトナー像を転写位置で被転写体に転写させる転写手段と、
   前記像担持体の回転方向において前記転写位置より下流側かつ前記帯電位置より上流側のクリーニング位置で前記像担持体に当接し、前記像担持体上からトナーを除去するクリーニング部材と、
   非画像形成時に、前記像担持体上の所定の領域に前記現像部材からトナーを移動させ該トナーを前記クリーニング位置に供給する供給動作を実行させることが可能な制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記所定の領域が前記帯電位置を通過する際の前記帯電電圧の交流成分のピーク間電圧をＶｐｐ１、画像形成時の前記帯電電圧の交流成分のピーク間電圧をＶｐｐ２、前記像担持体と前記帯電部材との間の放電開始電圧を２Ｖｔｈとしたとき、次式、
   Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ２、及び
   ２Ｖｔｈ≦Ｖｐｐ１≦２Ｖｔｈ＋２００Ｖ
   を満たす前記帯電電圧を前記帯電部材に印加し、かつ、前記所定の領域が前記現像位置を通過する際に前記現像部材に前記現像電圧を印加する前記供給動作を実行させることが可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、非画像形成時に、前記帯電電圧の交流成分のピーク間電圧の切り替えを行うことが可能であり、前記像担持体上の前記所定の領域とは別の領域が前記帯電位置を通過する際の前記帯電電圧の交流成分のピーク間電圧をＶｐｐ３としたとき、次式、
   Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ３＜Ｖｐｐ２
   を満たすように前記切り替えの制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記Ｖｐｐ１は、次式、
   ２Ｖｔｈ＋５０Ｖ≦Ｖｐｐ１≦２Ｖｔｈ＋１７０Ｖ
   を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電位置で帯電させる帯電部材と、
   前記帯電のための直流成分と交流成分とが重畳された帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電電源と、
   帯電した前記像担持体上に静電像を形成する静電像形成手段と、
   前記像担持体上に形成された静電像に現像位置でトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、
   前記現像のための少なくとも直流成分を含む現像電圧を前記現像部材に印加する現像電源と、
   前記像担持体上に形成されたトナー像を転写位置で被転写体に転写させる転写手段と、
   前記像担持体の回転方向において前記転写位置より下流側かつ前記帯電位置より上流側のクリーニング位置で前記像担持体に当接し、前記像担持体上からトナーを除去するクリーニング部材と、
   非画像形成時に、前記像担持体上の所定の領域に前記現像部材からトナーを移動させ該トナーを前記クリーニング位置に供給する供給動作を実行させることが可能な制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記所定の領域が前記帯電位置を通過する際の前記帯電電圧の直流成分をＶｄｃ１、画像形成時の前記帯電電圧の直流成分をＶｄｃ２、前記所定の領域が前記現像位置を通過する際の前記現像電圧の直流成分をＶｄｅｖ１、画像形成時の前記現像電圧の直流成分をＶｄｅｖ２としたとき、次式、
   ０Ｖ＜｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜＜｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜
   を満たす前記帯電電圧、前記現像電圧を、それぞれ前記帯電部材、前記現像部材に印加する前記供給動作を実行させることが可能であることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記制御部は、非画像形成時に、前記帯電電圧の直流成分と前記現像電圧の直流成分との差分の切り替えを行うことが可能であり、前記像担持体上の前記所定の領域とは別の領域が前記帯電位置を通過する際の前記帯電電圧の直流成分をＶｄｃ３、前記別の領域が前記現像位置を通過する際の前記現像電圧の直流成分をＶｄｅｖ３としたとき、次式、
   ｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜＜｜Ｖｄｃ３−Ｖｄｅｖ３｜＜｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜
   を満たすように前記切り替えの制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜は、次式、
   １０Ｖ≦｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｅｖ１｜≦｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｅｖ２｜−３０Ｖ
   を満たすことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記転写手段に直流電圧を印加する転写電源を有し、
   前記制御部は、前記所定の領域が前記転写位置を通過する際に前記転写手段に画像形成時とは逆極性の電圧を印加するように制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記所定の領域が前記帯電位置を通過する際に、前記像担持体と前記帯電部材との間で放電が生じることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記帯電位置に到達する前記所定の領域の電位は、略０Ｖであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、画像形成工程の前の前回転工程において前記供給動作を実行させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、前記像担持体と前記クリーニング部材との間の摩擦力と相関する指標値が所定の条件を満たす場合に、非画像形成時に前記供給動作を実行させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記像担持体の回転方向の移動距離と相関する指標値を計数する計数手段を有し、
    前記制御部は、前記計数手段の計数結果が閾値以上の場合に、非画像形成時に前記供給動作を実行させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. 前記計数手段は、非画像形成時の前記像担持体の回転方向の移動距離と相関する指標値を計数することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 当該画像形成装置の装置本体の内部又は外部の温度を検知する温度検知手段を有し、
    前記制御部は、前記温度検知手段により検知された温度が第１の温度の場合の前記閾値よりも、前記温度検知手段により検知された温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度の場合の前記閾値を大きくするように、前記温度検知手段の検知結果に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。
15. 前記現像部材と、トナーを収容する現像容器と、を備えた現像装置と、
    前記現像装置の使用量と相関する指標値を計数する使用量計数手段と、
    を有し、
    前記制御部は、前記使用量計数手段の計数結果が第１の値の場合の前記閾値よりも、前記使用量計数手段の計数結果が前記第１の値よりも大きい第２の値の場合の前記閾値を小さくするように、前記使用量計数手段の計数結果に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。
16. 前記像担持体が回転方向に所定の距離だけ移動する間に前記像担持体に供給されたトナーの量と相関する指標値を計数する計数手段を有し、
    前記制御部は、前記計数手段の計数結果が閾値以下の場合に、非画像形成時に前記供給動作を実行させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
17. 当該画像形成装置の装置本体の内部又は外部の温度を検知する温度検知手段を有し、
    前記制御部は、前記温度検知手段により検知された温度が第１の温度の場合の前記閾値よりも、前記温度検知手段により検知された温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度の場合の前記閾値を小さくするように、前記温度検知手段の検知結果に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 前記現像部材と、トナーを収容する現像容器と、を備えた現像装置と、
    前記現像装置の使用量と相関する指標値を計数する使用量計数手段と、
    を有し、
    前記制御部は、前記使用量計数手段の計数結果が第１の値の場合の前記閾値よりも、前記使用量計数手段の計数結果が前記第１の値よりも大きい第２の値の場合の前記閾値を大きくするように、前記使用量計数手段の計数結果に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
19. 当該画像形成装置の装置本体の内部又は外部の温度を検知する温度検知手段を有し、
    前記制御部は、前記温度検知手段により検知された温度が閾値以下の場合に、非画像形成時に前記供給動作を実行させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
20. 前記現像部材と、トナーを収容する現像容器と、を備えた現像装置と、
    前記現像装置の使用量と相関する指標値を計数する使用量計数手段と、
    を有し、
    前記制御部は、前記使用量計数手段の計数結果が閾値以上の場合に、非画像形成時に前記供給動作を実行させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
21. 前記像担持体を駆動する駆動モータの回転トルクと相関する指標値を検知するトルク検知手段を有し、
    前記制御部は、前記トルク検知手段の検知結果が閾値以上の場合に、非画像形成時に前記供給動作を実行させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。

Images