JP4389611B2

JP4389611B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4389611B2
Application number: JP2004064444A
Authority: JP
Inventors: 豊金井; 靖晃渡辺; 康夫高山; 勉杉本; 琢福原; 康友石井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-03-08
Also published as: JP2005250387A

Description

本発明は、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来、レーザプリンタやファクシミリ装置、複写機等の画像形成装置には、像担持体としての感光体ドラムを備え、感光体ドラムの表面を均一に帯電させ、その後に画像データに基づく光ビームを照射して感光体ドラム上に静電潜像を形成し、トナーを用いて静電潜像を現像し、感光体ドラム上で現像された画像を記録媒体に転写して画像を形成するものがあった。

この種の画像形成装置では、感光体ドラム上の現像済みの画像を転写する際に、全てのトナーを転写させることができず、転写後の感光体ドラム上には、トナーがわずかに残留する（転写残トナー）。

また、一旦記録媒体に転写されたものの、再び感光体ドラムに付着するトナー（リトランスファートナー）も存在する。なお、カラー画像の形成に対応した画像形成装置では、異なる色の画像を重ねて転写することによってカラー画像を得るため、転写時に、既に転写済みの他色のトナーが感光体ドラム上に付着することもある。

このような、転写後に感光体ドラム上に付着しているトナーは、感光体ドラムの周囲に設けられる帯電器や露光装置に付着したり、現像器に混入することがあり、以後の良好な画像形成を妨げることになる。

このため、感光体ドラムの周囲には、転写位置の下流側に感光体ドラム上のトナーを回収する機構及び回収したトナーを廃棄する機構を備えたクリーナが配設されるのが一般的であった。

しかしながら、近年、このような画像形成装置の普及に伴ない、装置の低廉化、小型化が望まれており、上述したクリーナを簡略化させることが提案されている（クリーナレスシステムとも言われている）。

すなわち、トナーを廃棄する機構には、廃棄トナーの貯留スペースや廃棄作業用のスペースの確保等が必要である。よって、当該機構を省くことで、装置を効率よく小型化させることができる。なお、複数の感光体ドラムを備え、カラー画像に対応した画像形成装置においては、当該クリーナが各感光体の数だけ設けられているので、クリーナの簡略化は装置の小型化に特に有効である。

ところで、画像形成装置では、感光体ドラムを均一に帯電させるべく、接触型の帯電器を用い、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加して帯電させるようにしているものがある。これにより、感光体ドラムを均一に帯電させることができるものの、放電生成物が発生してしまう。当該放電生成物は、空気中の湿気を吸収しやすく、感光体ドラムの表面に付着したままにすると、感光体ドラム表面上における像流れの原因となる。

上述したクリーナレスシステムが適用された画像形成装置においては、感光体ドラムの表面が研磨されることがなく、これによって感光体ドラムの表面に放電生成物が堆積し、高湿度環境下では像流れが発生し易くなるので、当該放電生成物の発生を抑制する必要がある。

従来、当該放電生成物の発生を抑制させるべく、帯電開始電圧の２倍より大きいピーク間電圧である交流電圧Ｖａｃを感光体ドラムに印加する際に、交流電圧Ｖａｃに対して流れる交流電流を換算した値Ｉａｃ［Ａ・ｍｍ²／ｓ］との間で、ΔＩａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖａｃの関係式により与えられる値ΔＩａｃ［Ａ・ｍｍ²／ｓ］がΔＩａｃ≦２．６×１０^-9［Ａ・ｍｍ²／ｓ］を満たすようにすることで、が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

すなわち、放電生成物の発生を抑制可能なＡＣ電圧の電流値の最大値を規定している。
特開平１１−３４９３４８号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術を適用した場合、電流値の最大値を規定することで放電生成物の発生を抑制することはできるものの、前回形成された画像の濃度分布によっては、帯電の均一性が損なわれ、今回形成する画像に前回形成された画像がうっすら形成される、所謂ゴーストが発生しやすくなる、という問題点があった。

すなわち、図７に示されるように、電流値Ｉａｃが小さい場合、帯電器による帯電後の感光体上の帯電電位に、感光体上の前回露光された部分とされなかった部分とでは差が生じてしまう。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、放電生成物の発生を抑制しつつ、ゴーストの発生を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧を設定する交流電圧設定手段と、前記像担持体上に形成した画像の濃度情報を画像形成毎に更新記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かを判定する高濃度判定手段と、前記高濃度判定手段で高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧を、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更する交流電圧変更手段と、を備えている。

請求項１に記載の発明は、交流電圧設定手段により、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分（以下、放電生成物ともいう）の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧が設定される。

ここで、本発明では、前記像担持体上に形成した画像の濃度情報が画像形成毎に記憶手段に更新記憶され、前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かが高濃度判定手段によって判定されて、前記高濃度判定手段で高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧が、交流電圧変更手段によって、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更される。

すなわち、像担持体に形成された画像に高濃度の画像が含まれていた場合には、像担持体を帯電させるための交流電圧の電流値を通常よりも大きくしているので、通常は第１の電流値を用いて放電生成物の生成を抑制しつつ、ゴーストが発生する恐れがある場合のみ第２の電流値を用いて帯電後の像担持体上の表面電位を均一にすることで、放電生成物の発生を抑制しつつ、ゴーストの発生を防止できる。

なお、上記高濃度の画像としては、実験やシミュレーション等により予め導出した、ゴーストの原因となり得る画像の濃度範囲の画像を適用することができる。

このように、請求項１記載の発明によれば、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成するに際し、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧を設定し、前記像担持体上に形成した画像の濃度情報を画像形成毎に記憶手段に更新記憶すると共に、前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かを判定して、濃度情報に高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧を、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更するようにしているので、放電生成物の発生を抑制しつつ、ゴーストの発生を防止することができる。

さらに、上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧を設定する交流電圧設定手段と、前記像担持体上に形成する画像に中間調の画像が含まれているか否かを判定する中間調判定手段と、前記像担持体上に形成した画像の濃度情報を画像形成毎に更新記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かを判定する高濃度判定手段と、前記中間調判定手段で中間調の画像が含まれていると判定され、かつ前記高濃度判定手段で高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧を、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更する交流電圧変更手段と、を備えている。

ここで、本発明では、前記像担持体上に形成する画像に中間調の画像が含まれているか否かが中間調判定手段により判定され、前記像担持体上に形成した画像の濃度情報が記憶手段に画像形成毎に更新記憶され、前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かが高濃度判定手段により判定されて、前記中間調判定手段で中間調の画像が含まれていると判定され、かつ前記高濃度判定手段で高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧が、交流電圧変更手段によって、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更される。

すなわち、像担持体に形成する画像がゴーストの発生しやすい中間調の画像であり、かつ像担持体に形成された画像にゴーストが発生する原因となる高濃度の画像が含まれていた場合にだけ、像担持体を帯電させるための交流電圧の電流値を変更しているので、通常はできるだけ第１の電流値を用いて放電生成物の生成を抑制しつつ、ゴーストが発生する恐れがある場合のみ第２の電流値を用いて帯電後の像担持体上の表面電位を均一にすることで、放電生成物の発生を抑制しつつ、ゴーストの発生を防止できる。

また、中間調の画像とは、画像の濃度を例えば０〜２５５の８ビットで表現した場合の０と２５５を除く１〜２５４の値によって示される濃度の画像を指すが、本発明の、放電生成物の生成を最小限に留めつつ、ゴーストの発生を防止するという目的を考慮すれば、視認性に基づいてゴーストが発生しやすい濃度範囲を適宜設定し、当該濃度範囲の画像を中間調の画像として適用こともできる。

このように、請求項３記載の発明によれば、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成するに際し、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧を設定すると共に、前記像担持体上に形成する画像に中間調の画像が含まれているか否かを判定し、前記像担持体上に形成した画像の濃度情報を画像形成毎に更新記憶して、前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かを判定し、形成する画像に中間調の画像が含まれていると判定され、かつ濃度情報に高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧を、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更するようにしているので、放電生成物の発生を抑制しつつ、ゴーストの発生を防止することができる。

以上説明した如く本発明によれば、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成するに際し、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧を設定し、前記像担持体上に形成した画像の濃度情報を画像形成毎に記憶手段に更新記憶すると共に、前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かを判定して、高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧を、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更するようにしているので、放電生成物の発生を抑制しつつ、ゴーストの発生を防止することができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。

図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の構成が概略的に示されている。同図に示されるように、画像形成装置１０には、複数の巻きかけローラ１２に張架され、モータ（図示省略）の駆動により矢印Ｅ方向に搬送される無端ベルト状の中間転写体ベルト１４の長手方向に沿って、複数の画像形成ユニット１５（詳細は後述する）が配設されている。

なお、本実施の形態における画像形成装置１０は、カラー画像の形成にも対応しており、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応するトナー像を形成する画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ配設されている。以下、各色毎に設けられた部材については、符号の末尾に各々の色を示すアルファベット（Ｙ／Ｍ／Ｃ／Ｋ）を付与して示すが、特に色を区別せずに説明する場合は、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。

各画像形成ユニット１５により形成された互いに異なる色のトナー像は、中間転写体ベルト１４のベルト面上で、互いに重なり合うように中間転写体ベルト１４に各々転写される。これにより、中間転写体ベルト１４上にカラーのトナー像が形成される。なお、本実施の形態では、このようにして４色のトナー像が重ねて転写されたトナー像を最終トナー像と称する。

４つの画像形成ユニット１５よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、対向する２つのローラ２６Ａ、２６Ｂからなる転写装置２６が配設されている。中間転写体ベルト１４上に形成された最終トナー像は、このローラ２６Ａ、２６Ｂの間に送り込まれ、画像形成装置１０の底部に設けられた用紙トレイ２９から取り出されて、同じくローラ２６Ａ、２６Ｂの間に搬送されてきた用紙２８に転写される。

また、最終トナー像が転写された用紙２８の搬送経路には、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂとからなる定着装置３０が配設されている。定着装置３０に搬送された用紙２８は、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂとによって挟持搬送されることにより用紙２８上のトナーが溶融すると共に用紙２８に圧着されて、定着される。これにより、用紙２８上に所望の画像（カラー画像）が形成される。画像が形成された用紙２８は装置外へ排出される。

一方、転写装置２６よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、転写装置２６によって用紙２８に転写されずに中間転写体ベルト上に残留したトナーを回収するクリーナ３２が配設されている。クリーナ３２には、中間転写体ベルト１４に接するようにブレード３４が備えられており、残留したトナーを擦り取ることによって回収する。

なお、画像形成ユニット１５の中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、中間転写体ベルト１４上の画像形成領域以外の所定位置に転写されたトナーの濃度検出等を行なうセンサユニット３６が設けられている。

図２には、画像形成ユニット１５の構成が示されている。なお、各画像形成ユニット１５の構成は同様であるので、ここでは各々の色を示す末尾の符号を省略して説明する。

同図に示されるように、画像形成ユニット１５は、中間転写体ベルト１４に接するように配設され、矢印Ｆ方向に所定速度で回転する感光体ドラム１６を備えている。

各感光体ドラム１６の周面には、感光体ドラム１６を帯電させるための帯電ローラ１８が配置されている。帯電ローラ１８は、導電性のローラであり、その周面が感光体ドラム１６の周面に接触し、かつ帯電ローラ１８の軸線方向と感光体ドラム１６の軸線方向とが一致するように配設されている。

帯電ローラ１８には、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳された所定の電圧（本実施の形態では、ＤＣ電圧−５００Ｖ）が印加され、感光体ドラム１６の回転に追従するように回転しながら、感光体ドラム１６の表面を所定の電位（本実施の形態では、約−５００Ｖ）に一様に帯電させる。

また、各感光体ドラム１６の回転方向Ｆの帯電ローラ１８よりも下流側の周面には、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成するための露光器２０が備えられている。露光器２０は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が配列されたＬＥＤアレイを含んで構成されており、帯電ローラ１８により一様に帯電された感光体ドラム１６の軸線方向に、画像データに基づく光ビームを走査しながら照射する。露光器２０により光ビームが照射された領域の電位は上昇し（本実施の形態では、約−２００Ｖ）、感光体ドラム１６上に静電潜像が形成される。なお、ここでは、「光ビームが照射された領域の電位は上昇する」と記載したが、帯電電位が０Ｖに近くなるという意味で絶対値だけを取出して、「光ビームが照射された領域の電位が落ちる」ともいう。

さらに、各感光体ドラム１６の回転方向Ｆの露光器２０よりも下流側の周囲には、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像を所定色（イエロー／マゼンタ／シアン／ブラック）のトナーによって現像してトナー像を形成させる現像器２２が配設されている。なお、本実施の形態では、負極性であるトナー及び正極性であるキャリアの二成分を含む現像剤が適用されている。また、現像効率及び後述する転写効率を向上させるためには、トナーの粒状は球形であることが好ましい。

現像器２２は、同図に示されるように、感光体ドラム１６に近接配置された現像ローラ３８及びブレード４０を含んで構成されている。現像ローラ３８は、感光体ドラム１６の表面と同極性（本実施の形態では、負極性）に帯電され、現像器２２内に装填された正極性のキャリアによってトナーが周面に付着される。また、現像ローラ３８は、感光体ドラム１６の回転方向Ｆと同じ方向（図中矢印Ｇの方向）に回転駆動され、現像ローラ３８に余分に付着したトナーがブレード４０によって落とされて現像ローラ３８に均一に付着される。

現像ローラの回転方向Ｇの回転により、現像ローラ３８に付着されたトナーが感光体ドラム１６の表面に搬送され、感光体ドラム１６の表面とトナーとが逆方向に移動される。これにより、トナーが感光体ドラム１６に擦りつけられるので、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像が効率よく現像される。

なお、感光体ドラム１６の露光されていない部位の表面電位Ｖｈを−５００Ｖ、露光された部位の表面電位Ｖｌを−２００Ｖとすると、現像ローラ３８にバイアス電圧をかけて現像ローラ３８の表面電位Ｖｄｅｖｅを−４００Ｖにした場合、現像ローラ３８に付着していたトナーは感光体ドラム１６上の露光された部位に付着する。よって、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像は、反転現像される。

また、各感光体ドラム１６の回転方向Ｆの現像器２２よりも下流側の周囲には、各感光体ドラム１６上のトナー像を中間転写体ベルト１４に転写する転写ローラ２５が備えられている。転写ローラ２５は、矢印Ｈで示す方向に回転して中間転写体ベルト１４を所定の速度で搬送して感光体ドラム１６に順次対向させる。また、転写ローラ２５は、正極性に帯電され、感光体ドラム１６上のトナーを中間転写体ベルト１４上に転写させる。

ここで、転写ローラ２５では、感光体ドラム１６上の全てのトナーを中間転写体ベルト１４に転写させることはできず、転写ローラ２５を通過した感光体ドラム１６上には、トナーがわずかに残留する（転写残トナー）。

また、転写ローラ２５によって極性がプラスに反転され、感光体ドラム１６上に再び付着するトナー（リトランスファートナー）も存在する。なお、転写ローラ２５を通過する際に、中間転写体ベルト１４上に他色のトナー像が既に転写されている場合には、リトランスファートナーには、他色のトナーも含まれる。

そこで、感光体ドラム１６の周面の転写ローラ２５よりも下流側には、感光体ドラム１６上の転写残トナー又はリトランスファートナーを一時的に保持するクリーニングロール２４が配置されている。クリーニングロール２４は、表面に導電性のブラシ毛が植毛されており、当該ブラシ毛が感光体ドラム１６と接触するように配設されており、ブラシ毛が帯電されると共に、回転駆動されるようになっている。

クリーニングロール２４は、画像形成が行なわれている期間は負極性（本実施の形態では、−５００Ｖ）に帯電されると共に、感光体ドラム１６の回転方向と同方向に回転される。これにより、感光体ドラム１６の表面に付着している正極性のリトランスファートナーをブラシ毛に吸着させて回収する。

なお、負極性の転写残トナーについては、クリーニングロール２４では回収されず、感光体ドラム１６上に付着したまま感光体ドラム１６に対する帯電及び露光が行なわれ、感光体ドラム１６上の非画像部に付着している転写残トナーについては、現像器２２の現像ローラ３８に付着したキャリア及びトナーとの摺擦により現像器２２内に回収される。

クリーニングロール２４によって回収されたリトランスファートナーは、ジョブが終了した場合等の非画像形成時に実行されるクリーニングモードによって、感光体ドラム１６上に吐き出される。

クリーニングモードでは、クリーニングロール２４は正極性（本実施の形態では、＋５００Ｖ）に帯電されると共に、感光体ドラム１６の回転方向とは異なる方向に（感光体ドラム１６の回転に追従するように）回転される。これにより、クリーニングロール２４に保持されていた正極性のリトランスファートナーが感光体ドラム１６上に吐き出される。

このようにして感光体ドラム１６上に吐き出されたリトランスファートナーは、感光体ドラム１６の回転により転写位置まで搬送される。

クリーニングモードでは、転写ローラ２５は負極性に帯電されるようになっており、転写位置まで搬送されたリトランスファートナーは、転写ローラ２５によって中間転写体ベルト１４上に転写され、中間転写体ベルト１４によってクリーナ３２へと搬送され、クリーナ３２のブレード３４によって擦り取られる。

ところで、上述した帯電ローラ１８に印加される電圧に含まれるＡＣ電圧の電流値は、帯電時に放電生成物が発生する原因となる。当該放電生成物は、高湿度化において像流れを誘発させるため、ＡＣ電圧の電流値を放電生成物の発生を抑制可能な値に設定することが好ましい。

図３（Ａ）には、一例として、帯電幅３１０［ｍｍ］の帯電ローラを用い、プロセススピード１００［ｍｍ／ｓ］で印加電圧Ｖｐｐ［Ｖ］を変化させたときのＡＣ電圧の電流値Ｉａｃ［ｍＡ］が、黒丸印で示されている。また、同図には、像流れの防止に有効な電流値Ｉａｃ［ｍＡ］の上限値の理論値が実線で示されている。同図から、当該条件下において放電生成物の発生を抑制するためには、電流値Ｉａｃ［ｍＡ］は０．８［ｍＡ］以下とすることが好ましいことがわかる。

従来は、この点のみを考慮し、図４（Ａ）に示されるように、前回感光体ドラム上に形成された画像の濃度が高いか低いかに拘わらず、電流値Ｉａｃ［ｍＡ］を一定（０．７０［ｍＡ］）とし、放電生成物の発生を抑制するようにしていた。

しかしながら、電流値Ｉａｃ［ｍＡ］が小さいと、形成する画像の濃度分布によっては、画像形成後の帯電において均一性が損なわれ（図７参照）、この状態で中間調の画像が形成されると、画像に前回の画像がうっすらと形成されてしまう、所謂ゴーストが発生しやすくなる。

なお、中間調の画像とは、画像の濃度を例えば０〜２５５の８ビットで表現した場合の０と２５５を除く１〜２５４の値によって示される濃度の画像を指すが、本実施の形態では、放電生成物の生成を最小限に留めつつ、ゴーストの発生を防止するという目的を考慮して、視認性に基づいて中間調の画像とみなすことができる濃度範囲を適宜設定し、当該濃度範囲の画像を中間調の画像として適用している。

ここで、図３（Ｂ）には、一例として、図３（Ａ）と同じ条件下において、所定面積以上連続して高濃度の画像（所謂、ベタ）を形成した後、同一の領域に中間調の画像を形成した場合のゴーストの度合い（ゴーストレベル）を、当該領域を帯電させる際の電流値Ｉａｃ［ｍＡ］を変えて測定した結果が示されている。なお、ゴーストレベルは、ゴーストの視認性を５段階で示すものであり、数値が大きくなるほどゴーストの視認性が高いことを示す。また、ゴーストレベル１は、肉眼ではほとんどゴーストが視認できず、ゴーストレベル２は、かすかに視認できる。これらのレベルでのゴースト発生は、特に問題とはならないが、ゴーストレベル３以上になると、何らかの対応が必要であるとみなすことができる。同図から、当該条件下においてゴーストの発生を抑制するためには、電流値Ｉａｃ［ｍＡ］をおよそ０．８５［ｍＡ］以上とすることが好ましいことがわかる。

そこで、本発明では、通常はＡＣ電圧の電流値を第１の電流値（例えば、Ｉａｃ＝０．７０［ｍＡ］）として帯電処理を行ない、感光体ドラム１６上の、前回、ベタが形成された領域に、今回、中間調の画像を形成する場合は、当該領域については第２の電流値（例えば、Ｉａｃ＝０．８５［ｍＡ］）として帯電処理を行うようにして、像流れを防止及びゴーストの発生の抑制を図っている。

より具体的には、図４（Ｂ）にＡで示されるように、感光体ドラム１６上にベタが形成された場合、次に感光体ドラム１６上に形成する画像が中間調の画像であるときには、当該領域Ａにおけるゴーストの発生を抑制するためにＡＣ電圧の電流値を第２の電流値として帯電処理を行う。

また、同図にＢで示されるように、感光体ドラム１６上にベタが形成された場合であって、次回、インターイメージ（画像が形成されない期間）となる領域ｂ１については、放電生成物の発生を抑制するために、感光体ドラムに前回形成された画像がベタであるか否かに拘わらずＡＣ電圧の電流値を第１の電流値として帯電処理を行ない、次に中間調の画像が形成される領域ｂ２については、ゴーストの発生を抑制するためにＡＣ電圧の電流値を第２の電流値として帯電処理を行う。

図５には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の帯電処理に関する機能ブロック図が示されている。なお、同図には、本発明に特に関係する部分のみが示されている。

同図に示されるように、画像形成装置１０は、ＣＰＵ５０を備えており、当該ＣＰＵ５０によって全体の動作が制御されるようになっている。

ＣＰＵ５０は、上述した感光体ドラム１６、露光器２０、現像器２２等を制御する各部（図示省略）及び帯電ローラ１８を制御する帯電処理制御部５２に対して画像形成装置１０で行なう処理の内容を示す指示信号や画像データ等を必要に応じて入力するようになっており、各部を介して画像形成装置１０全体を制御する。

なお、本実施の形態では、ＣＰＵ５０は、帯電処理制御部５２に対して画像形成を実行する旨を示す指示信号及び画像形成の対象となる画像データを入力する。

帯電処理制御部５２は、ＣＰＵ５０に接続されており、帯電ローラ１８の回転状態を制御するための回転制御部５６と、帯電ロール１８に印加する電圧の電圧レベル、電流値及び印加状態を制御する電圧印加制御部５８と、ＣＰＵ５０から入力される指示信号に応じて上記回転制御部５６及び電圧印加制御部５８を制御するための帯電ローラ制御部５４と、を含んで構成されている。

本実施の形態に係る帯電処理部５２は、書き換え可能なメモリにより構成された画像データ記憶部６２を含んで構成されており、ＣＰＵ５０から入力された画像データは、当該画像データ記憶部６２に一時的に記憶される。

帯電ローラ制御部５４は、濃度解析部６５を含んで構成されており、帯電ローラ１８により帯電処理を施す感光体ドラム１６の領域に形成される画像を示す画像データの画像データ記憶部６２から読み出し、読み出した画像データにより示される画像の濃度分布の解析を行なう。当該濃度解析部６５によって解析された濃度分布を示す情報は、濃度情報生成更新部６６及び濃度判定部６７に出力される。

濃度情報生成更新部６６では、帯電処理を施す領域に形成される画像の中に、ベタが存在するか否かを判定し、判定結果を示す情報を濃度情報として生成すると共に、濃度情報を書き換え可能なメモリにより構成された濃度情報記憶部６４に記憶して更新する。

ベタが存在するか否かの判定は、画像の濃度を示す情報（濃度階調）を８ビットのデータを用いて０〜２５５の値で表わすした場合、濃度値が２５５であれば、濃度値が最大であり、所定値以上の濃度値の画素のＲＵＮ数を計数し、ＲＵＮ数が所定数以上か否かを判定することにより行なうことができる。

ここで、ＲＵＮ数は、条件に適合する画素群（ここでは、ベタ）を構成する画素の数である。すなわち、条件に適合した画素の累積総数を示すものではなく、それまで条件に適合した画素のうち、互いに垂直方向又は水平方向に隣接する画素の数を示すものである。

一方、濃度判定部６７では、解析により得られた濃度分布に基づいて、読み出した画像データに中間調の画像を示す画像データが含まれているか否かを判定し、判定結果を電流値設定部６８に出力する。

なお、中間調の画像が含まれているか否かの判定は、例えば、視認性に基づいて中間調の画像とみなすことができる濃度範囲を予め定めておき、濃度値が当該濃度範囲内の画素のＲＵＮ数を計数し、ＲＵＮ数が所定数以上となった場合に中間調の画像が含まれているか否かを判定することにより行なうことができる。

電流値設定部６８では、濃度判定部６７による判定結果及び前記濃度情報記憶部６４に記憶された濃度情報に基づいて、帯電ローラ１８に印加する電圧の電流値Ｉａｃ［ｍＡ］を、第１の電流値又は第２の電流値に設定する。

帯電ローラ１８は、モータ７０の駆動力に応じて感光体ドラム１６に追従するように回転されると共に、画像形成装置１０の駆動用の電源から供給された電力が、電圧レベル及び電流値を変換可能な電圧印加部７２を介して印加され、帯電されるようになっている。

そして、モータ７０及び電圧印加部７２は、上述した帯電処理制御部５２に接続されており、帯電処理制御部５２は、モータ７０の回転状態及び電圧印加部７２で変換する電圧レベル、電流値及び変換した電圧の印加状態を制御することによって帯電ローラ１８による帯電処理を制御する。

ここで、上述した濃度情報は、感光体ドラム１６の予め定められた位置を基準にして１周毎に生成されるようになっており、帯電ローラ制御部５４では、感光体ドラム１６の当該位置を基準位置として１周毎に帯電ローラ１８を制御するようにしている。このため、濃度解析部６５では、感光体ドラム１６が１周する毎に、以後の１周に形成される画像を示す画像データを読み出して濃度分布の解析を行なっている。

また、濃度情報生成更新部６６では、感光体ドラム１６の１周単位毎に、今回形成された画像にベタが含まれているか否かを示す情報を濃度情報として生成して更新するようにしている。

以下に、本実施の形態の作用を説明する。

画像形成装置１０では、画像データ及び画像形成指示が入力されると、画像形成処理が実行され、ＣＰＵ５０により各部位に画像形成処理を実行することを示す指示信号及び画像データが必要に応じて入力される。

これにより、転写装置２６及び定着装置３０の駆動、中間転写体ベルト１４の搬送及び感光体ドラム１６の回転が開始されると共に、帯電ローラ１８による感光体ドラム１６表面の帯電、露光器２０による画像データに基づく光ビームの照射、現像器２２による感光体ドラム１６上の静電潜像の現像及び転写ローラ２５によるトナー像の中間転写体ベルト１４への転写が行なわれ、画像形成が実行される。

図６は、画像形成実行時にＣＰＵ５０から指示信号及び画像データが入力されたタイミングで、帯電処理制御部５２で実行される帯電処理の流れを示すフローチャートであり、以下、同図を参照して本実施の形態に係る帯電処理について説明する。

まず、ステップ１００では、画像データを画像データ記憶部６２に記憶し、次のステップ１０２では、帯電ローラ１８に印加するＡＣ電圧の電流値を第１の電流値として回転制御部５６及び電圧印加制御部５８を介してモータ７０及び電圧印加部７２を制御して帯電ローラ１８の回転駆動及び電圧印加を開始する。

次のステップ１０４では、画像データ記憶部６２に記憶され、まだ本処理の対象とされていない画像データのうち、感光体ドラム１６上の所定の基準位置までの領域に形成されるもの（最大感光体ドラム１６の１周に形成される分）だけを読み出し、その後にステップ１０６に移行して、読み出した画像データの濃度値に基づいて、中間調の画像を示す画像データが存在するか否かを判定する。

ステップ１０６で肯定判定となった場合はステップ１０８に移行して、濃度情報記憶部６４から濃度情報を読み出し、その後にステップ１１０に移行し、濃度情報が「ベタあり」を示すものであったか否かを判定する。当該判定が肯定判定となった場合はステップ１１２に移行して、次の基準位置までの領域を、帯電ローラ１８に印加するＡＣ電圧の電流値を第２の電流値として帯電させるように電圧印加部７２を設定し、その後にステップ１１６に移行する。

一方、ステップ１０６及びステップ１１０が否定判定となった場合は、ゴーストの発生の恐れがないと判断してステップ１１４に移行し、次の基準位置までの領域に対し、帯電ローラ１８に印加するＡＣ電圧の電流値を第１の放電電流として帯電を行なうように電圧印加部７２に対する設定を行ない、その後にステップ１１６に移行する。

ステップ１１６では濃度情報を生成し、その後にステップ１１８に移行して、濃度情報を更新する。

次のステップ１２０では、１ページ分の画像データに対するステップ１０４乃至ステップ１１８の処理が終了したか否かを判定し、当該判定が否定判定となった場合は再びステップ１０４に戻る。

一方、ステップ１２０で肯定判定となった場合は、次の領域がインターイメージであると判断してステップ１２２に移行し、帯電ローラ１８に印加するＡＣ電圧の電流値を第１の電流値として帯電を行なうように電圧印加部７２に対する設定を行ない、その後にステップ１２４に移行して、全ての画像データに対する処理が終了したか否かを判定する。当該判定が否定判定となった場合はステップ１２６に移行する。

ステップ１２６では、インターイメージが感光体ドラム１６の１周分以上か否かを判定し、当該判定が肯定判定とされた場合はステップ１２８に移行して、濃度情報として「ベタなし」を示す情報を生成し、次のステップ１３０で濃度情報を更新し、その後、次の基準位置までに形成される画像を示す画像データに対する処理を行なうべく、再びステップ１０４に戻る。

また、ステップ１２６が否定判定となった場合は、次の基準位置までの間に高濃度の画像が形成される可能性があると判断して、ステップ１２８及びステップ１３０の処理を行なうことなく、再びステップ１０４に戻る。

また、ステップ１２４で肯定判定となった場合は、画像形成処理を終了するものと判断して、ステップ１３２に移行して、回転制御部５６及び電圧印加制御部５８を介してモータ７０及び電圧印加部７２を制御して帯電ローラ１８の回転駆動及び電圧印加を終了し、その後に本帯電処理を終了する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって感光体ドラム１６表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該感光体ドラム１６に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この感光体ドラム１６上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を中間転写体ベルト１４に転写して画像を形成するに際し、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧を設定すると共に、前記感光体ドラム１６上に形成する画像に中間調の画像が含まれているか否かを判定し、前記感光体ドラム１６上に形成した画像の濃度情報を濃度情報記憶部６４に画像形成毎に更新記憶して、濃度情報記憶部６４に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かを判定し、形成する画像に中間調の画像が含まれていると判定され、かつ濃度情報に高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧を、ゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更するようにしているので、放電生成物の発生を抑制しつつ、ゴーストの発生を防止することができる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１６上に今回形成する画像に中間調の画像が含まれ、かつ、感光体ドラム１６上に前回形成した画像に高濃度の画像が含まれる場合にのみ、印加電圧のＡＣ電圧の電流値を第２の電流値に変更する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、今回形成する画像に中間調の画像が含まれる場合に、前回形成した画像の内容に拘わらず第２の電流値に変更するようにしても良いし、前回形成した画像に高濃度の画像が含まれる場合に、前回形成した画像の内容に拘わらず第２の電流値に変更するようにしても良い。

また、本実施の形態において一例として記載した第１の電流値及び第２の電流値を示す数値は、帯電幅やプロセススピード、帯電ロールの径等によって異なる。なお、図３及び図８に示す特性についても一例であることは言うまでもない。

さらに、濃度情報生成更新部６６を、濃度情報として前回形成された画像の濃度分布を示す情報を生成して更新するようにし、帯電ローラ制御部５４において、感光体ドラム１６上の前回高濃度の画像が形成された領域を特定して、一例として図８に示すように、帯電ローラ１８により当該領域を帯電させる際にだけ、前記ＡＣ電圧の電流値を前記第２の電流値とするように電圧印加部７２を制御するようにしてもよい。

図８に示されるように、高濃度の画像が形成された領域Ａ及び領域Ｂを特定することができれば、次に当該領域Ａ及び領域Ｂに対応する領域ａ及び領域ｂ２に対して帯電処理を行う期間だけ、第２の電流値を用いるように制御することができるので、第２の電流値を用いることによる放電生成物の生成を最小限に留めることができる。

このように、濃度情報として前回形成された画像の濃度分布が記憶されているので、高濃度の画像が形成された領域が特定可能であり、当該領域を帯電させる場合にのみ、第２の電流値を用いて帯電されることになり、木目細やかな制御を行うことができる。

また、濃度情報生成更新部６６は、濃度情報記憶部６４に、前記像担持体のトナー像形成面を等分して得られた複数の領域毎に前記濃度情報を記憶させるようにしてもよい。

これにより、各領域単位で電流値を制御することができるので、濃度分布から高濃度の領域を特定しなくても木目細やかな制御を行うことができる。

なお、以上の画像形成装置１０の構成（図１、図２及び図５参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、本実施の実施の形態で説明したフローチャート（図６参照）の処理の流れは一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。実施の形態に係る画像形成ユニットの概略構成図である。（Ａ）は電流値Ｉａｃと印加電圧Ｖｐｐとの関係を示す図であり、（Ｂ）はゴーストの発生度合い（ゴーストレベル）と電流値Ｉａｃとの関係を示す図である。（Ａ）は従来の帯電制御に係る感光体ドラム上の位置と、各位置に形成される画像及び各位置の帯電時における電流値と、の関係を示す図であり、（Ｂ）は実施の形態に係る帯電制御に係る感光体ドラム上の位置と、各位置に形成される画像及び各位置の帯電時における電流値と、の関係を示す図である。実施の形態に係る画像形成装置の帯電処理に関する機能ブロック図である。実施の形態に係る帯電処理の処理の流れを示すフローチャートである。帯電ローラに印加する電圧のＡＣ電圧の電流値と、帯電後のドラム表面における帯電電位差と、の関係を示す図である。他の形態に係る帯電制御に係る感光体ドラム上の位置と、各位置に形成される画像及び各位置の帯電時における電流値と、の関係を示す図である。

符号の説明

１０画像形成装置
１４中間転写体ベルト（記録媒体）
１５画像形成ユニット
１６感光体ドラム（像担持体）
１８帯電ローラ（帯電手段）
５４帯電ローラ制御部（交流電圧設定手段、交流電圧変更手段）
６４濃度情報記憶部（記憶手段）
６７濃度判定部（中間調判定手段）
６８電流値設定部（高濃度判定手段）

Claims

直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧を設定する交流電圧設定手段と、
前記像担持体上に形成した画像の濃度情報を画像形成毎に更新記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かを判定する高濃度判定手段と、
前記高濃度判定手段で高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧を、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更する交流電圧変更手段と、
を備えた画像形成装置。
直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧として、放電による画質低下成分の生成の低下を目的とした第１の電流値に基づいた交流電圧を設定する交流電圧設定手段と、
前記像担持体上に形成する画像に中間調の画像が含まれているか否かを判定する中間調判定手段と、
前記像担持体上に形成した画像の濃度情報を画像形成毎に更新記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された最新の濃度情報に、予め設定した濃度値よりも高濃度の情報が含まれているか否かを判定する高濃度判定手段と、
前記中間調判定手段で中間調の画像が含まれていると判定され、かつ前記高濃度判定手段で高濃度の情報が含まれていると判定された場合に、前記帯電バイアス電圧の前記交流電圧を、前記第１の電流値よりも大きく、かつゴーストによる画質低下の低減を目的とした第２の電流値に基づいた交流電圧に変更する交流電圧変更手段と、
を備えた画像形成装置。