(57)【要約】      （修正有）【課題】トナーの消費を抑えつつカブリを抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム４０と、感光体ドラム４０を帯電させる一次帯電装置４２と、一次帯電装置４２により帯電された感光体ドラム４０を画像情報に基いて露光して静電潜像を形成する露光装置１００と、トナーを用いて静電潜像をトナー像として現像する現像装置４４と、画像情報に基づいて露光装置１００の１画素あたりの露光面積を制御するパルス幅変調回路３５と、露光装置１００にて露光された露光部電位が、少なくとも現像装置４４に印加される直流バイアスよりも非画像部電位側であって、感光体ドラム４０の移動方向と直交する幅方向に関して、最大画像形成領域よりも小さい幅の制御用パッチ潜像を形成し、制御用パッチ潜像に付着するトナー量に基づいて、非画像部電位と現像装置４４に印加する直流バイアスとの電位を制御するＣＰＵ６７と、を有する。【選択図】図１
2014119493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された前記像担持体を画像情報に基いて露光して静電潜像を形成する露光手段と、
トナーを用いて前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
画像情報に基づいて前記露光手段の１画素あたりの露光面積を制御する露光面積制御手段と、
前記露光手段にて露光された露光電位が、少なくとも現像手段に印加される直流バイアスよりも非画像部の電位側であって、前記像担持体の移動方向と直交する幅方向に関して、最大画像形成領域よりも小さい幅の制御用パッチ潜像を形成し、該制御用パッチ潜像に付着するトナーの量に基づいて、非画像部の電位と前記現像手段に印加する直流バイアスとの電位を制御する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
画像情報に基づいて前記露光手段の露光量を制御する露光強度制御手段と、前記露光面積制御手段と、制御用パッチ潜像を形成する時の露光強度を前記露光強度制御手段により通常の画像形成時より抑え、制御用パッチ潜像を形成する前記像担持体の非画像部の一部分への露光面積を前記露光強度制御手段により通常の画像形成時より大きくするように露光量を切り替える切替手段と、からなる露光制御部と、
前記制御用パッチ潜像のカブリトナーの量を検出するカブリトナー検出部と、
前記カブリトナーの量の初期値を記憶する記憶部と、を有し、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された初期値と前記カブリトナー検出部により検出されたカブリトナーの量とを比較してカブリ制御パラメータを決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記カブリトナー検出部が検出するカブリトナーの量は、前記像担持体に形成された前記制御用パッチ潜像のカブリトナーの量であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像手段により現像されたトナー像が転写される中間転写体と、
前記トナー像を前記現像手段から前記中間転写体へ転写する転写手段と、を有し、
前記カブリトナー検出部が検出するカブリトナーの量は、前記中間転写体に転写された前記制御用パッチ潜像のカブリトナーの量であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御用パッチ潜像は、前記露光手段を全発光して形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御用パッチ潜像を形成する際の露光強度は、反転現像では、通常画像形成時の露光強度の４０％以下の出力であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御用パッチ潜像を形成する際の露光強度は、正規現像では、通常画像形成時の露光強度の６０％以上の出力であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御用パッチ潜像を形成する際の露光面積は、通常画像形成時の全発光時の５０％以上の出力であ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。
【請求項９】
前記カブリ制御パラメータは、前記帯電手段により帯電される前記像担持体の帯電電位であることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御用パッチ潜像は、紙間領域に形成され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。
【請求項１１】
前記制御用パッチ潜像は、通常画像形成部の主走査方向両端の非画像部に形成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置においては、静電潜像が形成された感光体に対して現像剤が担持された現像剤担持体を相対的に移動させて、感光体上の静電潜像を現像している。この際、カブリが生じないように、感光体の地肌部の表面電位と現像剤担持体のバイアス電位（現像バイアス）との電位差を設定している。カブリとは、本来トナーが付着すべきでない感光体の地肌部へのトナー付着をいう。
【０００３】
しかしながら、この電位差を適正な値に設定していたにもかかわらず、画像形成の繰り返しによる現像剤の劣化や経時変化、環境条件、放置時間等によりトナー帯電量や現像剤嵩密度等の現像剤特性が変化し、カブリが生じてしまう場合がある。
【０００４】
このため、特許文献１においては、現像バイアスを変化させながらトナーセンサによりカブリ濃度をチェックし、現像バイアスとカブリの関係を求め、トナー未付着時のカブリレベルを決定する。そして、カブリ濃度が基準値より高い場合には、現像バイアスを所定量高くして画像形成することで、カブリレベルの上昇に対応している。
【０００５】
また、特許文献２においては、画像調整モード時には、制御部はカブリ抑制電位差（＝｜帯電電位Ｖｈ−現像におけるＤＣバイアスＶｄｃ｜）を画像形成時より小さくとる。そして、白地部（非露光部）の濃度を測定してカブリ量を検知し、検知値に応じて現像条件を設定し画像形成を行っている。
【０００６】
特許文献２によれば、カブリマージンを小さく、例えば０として白地部の画像濃度を検知することによって、カブリ量を精度良く検知し、その値に応じて現像条件を変更することで、カブリを効果的に抑制することができる。また、カブリ検出用センサを余計に設けないで、画像濃度調整用センサを用いてカブリ量を検知できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２２４５１２号公報
【特許文献２】特開２００６−２５９１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１、２では、現像バイアスを変化させるため、感光体の全面にカブリトナーを作成することになり、トナーの消費が多くなってしまう。
【０００９】
そこで本発明は、トナーの消費を抑えつつカブリを抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体を画像情報に基いて露光して静電潜像を形成する露光手段と、トナーを用いて前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、画像情報に基づいて前記露光手段の１画素あたりの露光面積を制御する露光面積制御手段と、前記露光手段にて露光された露光電位が、少なくとも現像手段に印加される直流バイアスよりも非画像部の電位側であって、前記像担持体の移動方向と直交する幅方向に関して、最大画像形成領域よりも小さい幅の制御用パッチ潜像を形成し、該制御用パッチ潜像に付着するトナーの量に基づいて、非画像部の電位と前記現像手段に印加する直流バイアスとの電位を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トナーの消費を抑えつつカブリを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係るレーザ信号制御の概念図である。
【図３】第１実施形態に係る現像装置の構成図である。
【図４】（ａ）トナー帯電量分布の概略図である。（ｂ）カブリ濃度とＶｂａｃｋとの関係を示す図である。
【図５】（ａ）画像形成時のドラム電位の一例を示す概略図である。（ｂ）第１実施形態におけるカブリ用パッチ画像形成時のドラム電位概略図である。
【図６】第１実施形態に係るカブリ用パッチ画像位置を示す感光体ドラムの斜視図である。
【図７】トナー像形成時における中間調濃度の潜像電位を示す図である。
【図８】第１実施形態に係るレーザー強度とドラム電位の関係を示す図である。
【図９】通常画像形成時におけるパルス幅信号値と感光体ドラム電位を示す図である。
【図１０】第１実施形態におけるカブリ濃度結果と適正Ｖｂａｃｋの関係を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係るカブリ抑制制御のフローチャートである。
【図１２】第１実施形態に係るカブリ抑制制御のタイミングチャートである。
【図１３】第２実施形態に係るカブリ用パッチ画像位置を示す感光体ドラムの斜視図である。
【図１４】第３実施形態におけるカブリ用パッチ画像形成時のドラム電位概略図である。
【図１５】第３実施形態におけるレーザー強度とドラム電位の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
本発明に係る画像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１において、帯電装置（帯電手段）４２により帯電された感光体ドラム（像担持体）４０は、画像情報に基づいて露光装置（露光手段）１００により露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像装置（現像手段）４４によりトナー及びキャリアを含む現像剤を用いてトナー像として反転現像される。ここで、反転現像とは、感光体ドラム４０の露光された領域に、静電潜像と同極性に帯電したトナーを付着させて、これを可視化する現像方法である。
【００１４】
一方、シートトレイ２０から搬送されたシートＰは、搬送ローラ２２、シート搬送ベルト４７により、感光体ドラム４０と転写帯電器（転写手段）４９とのニップ部（転写部）に搬送され、トナー像を転写される。トナー像を転写されたシートＰは、定着装置４５により加熱加圧されて、トナー像を定着され、装置本体外へ排出される。転写後に感光体ドラム４０上に残った転写残トナーは、クリーニング装置５０によって除去される。
【００１５】
（露光装置１００）
複写されるべき原稿３１の画像は、レンズ３２によってＣＣＤなどの撮像素子３３に投影される。撮像素子３３は原稿画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、画素ごとにその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号（入力画像濃度信号）に変換され、パルス幅変調回路（露光面積制御手段）３５に送られる。
【００１６】
露光装置１００にて、パルス幅変調回路３５は、入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを形成して出力する、所謂、面積（レーザ点灯時間）変調方式で静電潜像を形成する。すなわち、図２に示すように、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成する。
【００１７】
パルス幅変調回路３５から出力されたレーザ駆動パルスは、半導体レーザ３６に供給され、半導体レーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザ３６は、高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動される。そのため、感光体ドラム４０は、次に述べる光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。
【００１８】
半導体レーザ３６から照射されたレーザ光３６ａは、回転多面鏡３７によって掃引される。そして、ｆ／θレンズ等のレンズ３８、固定ミラー３９によって、感光体ドラム４０上にスポット結像される。固定ミラー３９は、レーザ光３６ａを感光体ドラム４０方向に指向させる。これにより、レーザ光３６ａは、感光体ドラム４０をその回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）に走査し、静電潜像を形成する。
【００１９】
（現像装置４４）
図３は現像装置４４の構成図である。図３に示すように、現像装置４４は、二成分現像剤２１を収容した現像容器２を備え、現像スリーブ（現像剤担持体）１０が感光体ドラム４０と所定の間隙を開けて回転自在に設置されている。
【００２０】
現像容器２内に収容された二成分現像剤２１は、搬送スクリュー４、６の撹拌、搬送により現像容器２内を循環されながら、現像スリーブ１０に供給される。現像スリーブ１０に供給された現像剤は、マグネットローラ１１の磁極Ｎ３により現像スリーブ１０上に汲み上げられる。現像剤は、現像スリーブ１０の回転に伴い、規制ブレード１２により層厚を規制されつつ、現像スリーブ１０と感光体ドラム４０とが対向した現像部Ａに搬送される。
【００２１】
現像部Ａに搬送された現像剤は、磁極Ｎ１によって穂立ちして感光体ドラム４０の表面に接触し、感光体ドラム４０の表面に形成された静電潜像を現像する。潜像を現像した現像剤は、現像スリーブ１０の回転に伴い現像部Ａを通過し、搬送極Ｓ１を経て現像容器２内に戻され、磁極Ｎ２、Ｎ３の反発磁界により現像スリーブ１０から除去され、回収される。
【００２２】
（トナー補給）
現像装置４４でトナーを消費した分、現像装置４４内の現像剤２１にトナーを補給し、現像装置４４内の現像剤のＴ／Ｄ比（現像剤に含まれるトナーの重量比）若しくはトリボ（トナー帯電量）を一定に制御する。
【００２３】
本実施形態では、図１に示すように、トナー補給槽６０を現像装置４４の上部に設けている。ＣＰＵ６７によりトナー補給槽６０内のトナー搬送スクリュー６２を回転駆動することにより、トナー補給槽６０内の補給用トナー６３を現像容器２内へ補給している。
【００２４】
トナー補給制御の手法として、直接的にＴ／Ｄ比を測定する手法（所謂、光ＡＴＲ、インダクタンス制御など）もある。しかし、この手法では、Ｔ／Ｄ比は安定するものの、キャリアの帯電能力の変化や、長時間放置、或いは画像形成装置の設置環境の急激な変化等によるトリボの変化に追従することができなくなる場合がある。
【００２５】
周知のように、現像工程では、感光体ドラム上に形成された露光電位（Ｖｌ）と現像電位（Ｖｄｃ；現像装置に印加される直流バイアス）の現像コントラスト電位差（Ｖｃｏｎｔ）をトナー電荷で埋めている。従って、トナーのトリボが変化すると、所定Ｖｃｏｎｔに対してのトナー載り量（濃度）が変化する。濃度変動を防ぐために、トリボの変化に応じてＶｃｏｎｔを変化させることで感光体ドラム上のトナー載り量を安定化させることは可能である。しかし、トリボ変化は、現像後に続く転写工程における転写性にも多大な影響を与えるために、結果としてシート上の画像に多大な影響を与えることになる。
【００２６】
そこで本実施形態では、感光体ドラム上にある基準パッチ（参照用トナー像）を適宜形成し、形成した基準パッチの濃度（カブリトナーの量）を画像濃度センサ（カブリトナー検出部）７３により検出する。検出した基準パッチの濃度を初期値と比較し、比較結果に応じてトナー補給量を制御している（パッチ検ＡＴＲ）。これにより、現像装置内のトナーのトリボを安定化でき、画像濃度を適正化できる。
【００２７】
パッチ検ＡＴＲでは、トナートリボそのものを検知して行なっているのではなく、所定Ｖｃｏｎｔにおける感光体ドラム上のパッチ濃度をパッチ検センサで検知して、その検知データからトナートリボを推察してトナー補給制御を行なっている。
【００２８】
パッチ検ＡＴＲは、Ｖｃｏｎｔ電位差＝トナートリボ（Ｑ／Ｍ）×トナー載り量（Ｍ／Ｓ）になることが前提になっている。すなわち、パッチ濃度が予め設定された基準濃度に対して低い場合、トリボが基準値に比べて高いと推察して、トリボを下げるためにトナーを補給して現像剤のＴ／Ｄ比を上げている。逆にパッチ濃度が基準濃度に対して高い場合、トリボが基準値に比べて低いと推察して、トリボを上げるためにトナー補給を停止して、その後の画像形成によるトナー消費によって現像剤のＴ／Ｄ比を下げている。
【００２９】
（カブリ現象）
現像スリーブ１０に担持されるトナーの帯電分布は、通常は図４（ａ）に示す帯電分布Ａのように、ある一定の帯電分布が存在している。図５（ａ）は感光体ドラム４０上の電位（ドラム電位）と、現像バイアス（ＤＣ値）との相関を示す図である。図５（ａ）に示すように、現像ニップ（現像スリーブ１０と感光体ドラム４０との間）の現像剤中のトナーは、非画像部では現像スリーブ１０に押し付けられる電界（カブリ取り電位；Ｖｂａｃｋ）を受ける。これにより、感光体ドラム４０にカブリトナーが付着することを防止している。
【００３０】
図４（ｂ）はカブリ取り電位Ｖｂａｃｋとカブリ濃度との関係を示す図である。図４（ａ）の帯電分布Ａを持つトナーは、図４（ｂ）のＡに示すように、Ｖｂａｃｋが小さくなるにつれ、カブリ濃度が増加している。これは、Ｖｂａｃｋが小さくなるにつれ、現像ニップ内のトナーを現像スリーブ１０に押し付ける力が小さくなるため、感光体ドラム４０上に付着したトナーのうち、現像スリーブ１０に引き戻されないカブリトナーの量が増加するためである。
【００３１】
本実施形態では、Ｖｂａｃｋ＝１５０Ｖと設定することで、カブリ濃度を抑えている。なお、本実施形態では、図５（ａ）におけるＶｌ＝−１５０Ｖ、Ｖｄｃ＝−３５０Ｖ、帯電電位Ｖｄ＝−５００Ｖとし、Ｖｂａｃｋ＝１５０Ｖ、Ｖｃｏｎｔ＝２００Ｖとした。
【００３２】
一方、図４（ａ）の帯電分布Ｂを持つトナーは、図４（ｂ）のＢに示すように、図４（ａ）の帯電分布Ａを持つトナーに対し、同じカブリ取り電位でもカブリ濃度が異なっている。これは、図４（ａ）の帯電分布Ｂが帯電分布Ａに比べ低い（トリボが低い）方向にシフトしているため、帯電量の低いトナーの存在が増加したためである。トナーのトリボが低いと、同じカブリ取り電位下においても、現像スリーブ１０へ引き戻される力が弱まる。
【００３３】
なお、帯電分布Ａと帯電分布Ｂのトリボ差がカブリに与える影響は、Ｖｂａｃｋが１５０Ｖの中心設定に比べて小さいＶｂａｃｋ（例えば５０Ｖ）の方が大きい。これは、Ｖｂａｃｋが大きい方が、カブリのレベルがよくなるため、ＡとＢの差が小さくなるためと考えられる。
【００３４】
（従来のカブリ抑制方法）
特許文献２（特開２００６−２５９１０１号公報）では、画像調整モード時には、制御部はカブリ抑制電位差（｜帯電電位Ｖｈ−現像におけるＤＣバイアスＶｄｃ｜）を画像形成時より小さくし、カブリ濃度を増幅し、感度良くカブリを測定する提案がなされている。
【００３５】
しかしながら、特許文献２は、カブリ抑制電位差を小さくするために帯電電位を変化させている。このため、主走査方向全域においてカブリ抑制電位差が小さくなり、カブリ濃度は増幅されるものの、トナー消費量が増えてしまう。
【００３６】
（本実施形態のカブリ抑制方法）
そこで本実施形態では、カブリ測定用のパッチを形成する際に、特定の一部分（制御用パッチ潜像部分）のみカブリ抑制電位差を小さくしてカブリ濃度を増幅することで、トナー消費量を抑制しつつ、感度良くカブリを測定する。即ち、本実施例では、感光体ドラム４０の軸線方向（感光体ドラム４０の移動方向に対して直交する幅方向）に関して、最大画像形成領域よりも小さい幅の制御用パッチ潜像を形成する。こうすることで、従来のように感光ドラムの全域にかぶりトナーを形成する場合に比べてトナー消費量を抑制できる。
【００３７】
通常画像形成時は、上述したように、画素ごとにその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号（入力画像濃度信号）に変換され、パルス幅変調回路３５に送られ、面積（レーザ点灯時間）変調方式で静電潜像を形成する。
【００３８】
この面積変調方式は、階調表現に有利なため最も広く複写機等の画像形成装置に用いられている。なお、露光強度（レーザ強度）は全画素で一律同じ強度にしている。各画素でレーザ強度（レーザパワー）を切り替えて階調表現を行なうことは、レーザ強度切り替え速度が１画素の走査時間に対して間に合わないため、高解像度や高速化している昨今の画像形成装置には困難な方式である。
【００３９】
制御用パッチ潜像の画像形成時は、通常画像形成時のレーザ強度よりも小さい強度で静電潜像を形成している。このように、非画像部の一部分（制御用パッチ潜像部分）のみカブリ抑制電位差が小さくなるように潜像形成し、その部分のカブリ濃度を測定することで、感度良くカブリを測定できる。また、カブリ用パッチ潜像形成部内を、通常の中間調画像形成の時とは異なり、なるべく一様な電位状態にできる。
【００４０】
図６は本実施形態に係るカブリ用パッチ画像位置を示す感光体ドラム４０の斜視図である。図６に示すように、感光体ドラム４０上には、ページ毎に画像形成するため、ページとページとの間にある一定領域の非画像部（紙間領域）が存在する。この紙間領域にカブリ用パッチを形成している。カブリ用パッチは、主走査方向２ｃｍ、副走査方向３ｃｍの長方形で形成している。
【００４１】
図５（ｂ）は図６の線分ＸＹ上の感光体ドラム４０の表面電位と、現像バイアス（ＤＣ）との相関を示す図である。図５（ｂ）に示すように、線分ＸＹ下における感光体ドラム４０の表面電位は、カブリ用パッチ潜像形成部以外（非画像部）は、通常画像形成と同様Ｖｄになっている。しかし、カブリ用パッチ形成部のみ、レーザ強度を落として潜像形成を行うため、非画像部に比べ、一様に電位が上がっている。本実施形態では、カブリ用パッチ形成部の表面電位と現像電位Ｖｄｃとの電位差が５０Ｖとなるようにレーザ強度を設定した。
【００４２】
図７に示すように、通常画像形成時における中間調電位は、感光体ドラム表面では微視的に凹凸の電位状態である。この場合、概略としては微視的な露光部（Ｖ（１））と非露光部（Ｖ（２））による電界の重ね合わせによって電位は略一様になり、トナー電荷は凹凸電位の平均電位Ｖａの方向に電界の力を受ける。なお、ここで平均電位Ｖａとは、図７の凹凸電位のＡ面積とＢ面積が等しくなる電位を指す。Ｖｄｃは現像バイアスの電位を示す。
【００４３】
局所的に露光部Ｖ（１）部でＶｄｃを超えている部分では、現像ニップ部内のトナーが感光体上に押し付けられる力が働き、トナーが現像されてしまう。ここで、局所的に露光部Ｖ（１）部でＶｄｃを超えている部分とは、電位が、現像直流バイアスＶｄｃに対して画像部電位側であることをいう。即ち、露光部Ｖ（１）部でＶｄｃを超えている部分とは、ドラム表面電位が微視的に現像電位Ｖｄｃに対して画像部電位側となっている部分である（図７のＢ部の一部）。本実施形態のような反転現像の場合、｜Ｖｄｃ｜＞｜微視的に現像電位Ｖｄｃより高い電位｜となる部分をいい、例えば、｜−４００Ｖ｜＞｜−３５０Ｖ｜が該当する。よって、図７のような中間調潜像では、部分的にトナーが現像されるため、カブリを増幅したいという本来の目的とは異なったトナーが感光体上に現像されることになるため、好ましくなかった。
【００４４】
そこで本実施形態では、カブリ用パッチ潜像として、図５（ｂ）のカブリ用パッチ潜像形成部のように、パッチ潜像形成部の平均電位はもちろん、微視的な電位もＶｄｃを超えることがない様な略一様な潜像を形成することで、上記目的を達成している。
【００４５】
以上の理由から、本実施形態ではカブリ用パッチ画像形成時には、一様な潜像電位にするべくレーザ強度を通常画像形成時に比べて強度を落として潜像形成を行なっている。
【００４６】
図８は本実施形態でのレーザパワーと感光体表面電位との関係を示す図である。図８で示すように、レーザパワー１００％での潜像形成時には、レーザ全発光（ＦＦｈ）時に露光電位Ｖｌ＝−１５０Ｖである。図５（ａ）におけるＶｌを形成する際も、レーザ全発光で形成している。
【００４７】
図９は１画素当たりのパルス幅変調により露光される面積と信号値の関係を示す図である。図９において、パルス幅変調Ｆｆｈｅｘ（ＦＦｈ）はフル点灯時を示し、０ｈｅｘ（０ｈ）は無点灯を示す。
【００４８】
本実施形態では、画像形成中はレーザパワー１００％でかつ、図９におけるパルス幅変調による露光面積を信号値によって制御することにより、階調性再現を行っている。
【００４９】
一方、カブリ用パッチ画像形成時は、レーザパワーを約１４％（４８ｈ）点灯にまで低下させ、かつパルス幅変調をＦｆｈｅｘ（フル点灯）とすることにより、カブリ用パッチ潜像電位を−４００Ｖとしている。レーザパワーを小さくし、パルス幅を大きくして露光面積を広くすることにより、電位振幅の小さな電位を形成することができる。これにより、図５（ｂ）のカブリ用パッチ潜像で示したような、平均的にも微視的にも、Ｖｄｃを超えることのない潜像を形成することができる。
【００５０】
なお、図５（ｂ）で示したカブリ用パッチ潜像は、平均的にも微視的にもＶｄｃを超えなければよいため、本実施形態の条件以外でも目的を達成できるものであればよい。例えば、レーザパワーを約３１％（５０ｈ）とし、かつパルス幅変調を９０ｈとすることにより、微視的には図７と似たような凹凸のある電位になるものの、その凹凸のうちの露光部にあたる部分もＶｄｃを超えることがなかった。
【００５１】
また、レーザパワーは画像形成時のレーザパワーを１００％としたときの１％〜４０％、より好ましくは２〜３０％、パルス幅変調は５０％以上、より好ましくは９０ｈｅｘ〜Ｆｆｈｅｘが好ましい。すなわち、制御用パッチ潜像を形成する際の露光面積は、通常画像形成時の全発光時の５０％以上の出力が好ましい。これにより、図５（ｂ）に示したような、微視的に、Ｖｄｃを超えることのないカブリ用パッチ潜像を形成できる。レーザー強度が４０％より大きいと、微視的に、Ｖｄｃを超えてしまう可能性がある。レーザー強度が１％未満だと、レーザーパワーが足りない、大きすぎるため、カブリ用パッチ潜像の形成ができない可能性がある。
【００５２】
フル点灯（Ｆｆｈｅｘ）した時のＶｌ電位がＶｄｃと等しくなるレーザーパワーを仮にｘ％とすると、かぶり用パッチ潜像を形成する際のレーザーパワーは少なくともｘ％以下が必要となる。これは、現像電位Ｖｄｃを超えてしまうと、カブリを増幅したいという本来の目的とは異なったトナーが感光体上に現像されることになるため、好ましないためである。
【００５３】
なお、感光体ドラム４０の電位は、Ｔｒｅｋ製（モデル３３４）の表面電位計により測定したものであり、本実施形態の電位は全てこの表面電位計の測定値を用いている。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、カブリ用パッチ画像を形成する際には、以下のように通常画像形成時に比べて露光量を切り替える制御を実行している。即ち、図１に示す、パルス幅変調回路３５、参照用画像信号発生回路（切替手段）７２、レーザー強度変調回路（露光強度制御手段）７１により通常画像形成時に比べてレーザパワーを落とし、１画素あたりの露光面積が大きくなるように露光量を変更する。そして、カブリ用パッチ潜像形成を行なっている。パルス幅変調回路３５、レーザー強度変調回路７１、参照用画像信号発生回路７２は、露光制御部を構成する。本実施形態では、Ａ４換算で１００枚毎に、カブリ用パッチ画像測定を行っている。
【００５５】
このように形成されたカブリ用パッチ潜像（カブリ画像）は、図１に示すように、濃度センサ７３により検知され、カブリ画像の実際のカブリ濃度が検知される。この検知結果に基づいて濃度センサ７３から発信された出力信号は、比較器７５の一方の入力に供給される。比較器７５の他方の入力には、ＲＡＭ（記憶部）６８に記憶されたカブリ画像の初期画像濃度（目標値）に対応する基準信号が基準電圧信号源７６から入力されている。カブリ画像の初期画像濃度とは、すなわち画像形成を行わない状況下での測定値である。比較器７５はカブリ画像濃度と初期画像濃度とを比較してその濃度差を求め、カブリ濃度差の出力信号をＣＰＵ（制御部）６７に供給する。
【００５６】
このカブリ濃度差の出力信号を受けたＣＰＵ６７は、図１０の関係に従って、カブリ濃度差に応じた適正なＶｂａｃｋを算出する。その際、その時点でのＶｂａｃｋ値と算出されたＶｂａｃｋ値とを比較し、比較結果が＋５Ｖ（又は−５Ｖ）を超えた場合は、変化量を＋５Ｖ（又は−５Ｖ）としてＶｂａｃｋを算出する。これは、一度に変更するＶｂａｃｋ値に上限値（＋５Ｖ又は−５Ｖ）を設けることで、画像形成条件を急激に変化させないためである。その後、算出されたＶｂａｃｋ値を実現するために必要な帯電電位（カブリ制御パラメータ）Ｖｄを算出（決定）し、一次帯電装置４２を制御して、帯電電位Ｖｄを変更する。
【００５７】
なお、カブリ濃度測定値が０．０５〜０．１０の間に入る場合は、Ｖｂａｃｋを１５０Ｖ〜２００Ｖの間で制御し、カブリ濃度が０．１０を超えた場合は、Ｖｂａｃｋ値を２００Ｖに固定とする。Ｖｂａｃｋに上限値（２００ｖ）を設けることで、キャリア付着の発生を抑制できる。また、帯電電位Ｖｄを変更した後には、軽微な濃度変動が発生する場合があるので、適宜画像濃度調整等を行うことがより好ましい。
【００５８】
図１１は本実施形態のカブリ抑制制御のフローチャートである。図１２は本実施形態のカブリ抑制制御のタイミングチャートである。図１１に示すように、画像形成スタートと同時にカブリ用パッチ形成用のカウンタ６６（図１参照）をリセットし（Ｓ１）、画像形成を行う（Ｓ２）。その後、カウンタ値が１００枚を超えたら（Ｓ３）、図１２のタイミングチャートに従い、ＣＰＵ６７から現像バイアスＡＣ、現像バイアスＤＣ、現像スリーブ駆動、帯電、露光、感光体ドラム駆動をＯＦＦ／ＯＮする信号が送られる。これにより、カブリ用パッチ画像形成を紙間で行う（Ｓ４）。
【００５９】
そして、形成されたカブリ用パッチ画像上のカブリ濃度をセンサ７３によって測定し（Ｓ５）、カブリ濃度値をＣＰＵ６７が初期値と比較したうえで、適正なＶｂａｃｋ値を算出する（Ｓ６）。算出されたＶｂａｃｋ値に基づいて、ＣＰＵ６７が適正なＶｄ値を算出する（Ｓ７）。算出されたＶｄ値に基づいて、ＣＰＵ６７が所望のＶｄになるように一次帯電装置４２を制御する（Ｓ８）。そして、画像形成が終了する場合は、カブリ抑制制御を終了する（Ｓ９）。画像形成が続く場合は、Ｓ１に戻って枚数カウンタ６６をリセットし、次のカブリ用パッチ画像形成を行う（Ｓ９）。
【００６０】
なお、本実施形態の画像形成装置では、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの４色分の画像形成ステーションを備えている。従って、各色の画像形成ステーションにおいて、上記のようにして、各色のカブリ用パッチ画像のカブリ濃度検知及び初期画像濃度との比較が行なわれる。そして、各色のカブリ用パッチ画像における実際の濃度と初期画像濃度との濃度差が求められて、濃度差の出力信号がＣＰＵ６７に供給される。
【００６１】
なお、本実施形態では、カブリ用パッチ形成部のＶｂａｃｋ値を５０Ｖとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、カブリ用パッチ形成部のＶｂａｃｋ値を略０Ｖとしてもよい。だたし、０Ｖの場合は、現像電位と同じとなってしまい、カブリ取り電位と言えないため、含まない。
【００６２】
また、本実施形態ではカブリ抑制手段として一次帯電装置４２の制御を行い、Ｖｄ値を適正化したが、本発明はこの手法に限定されるものではない。例えば、カブリ制御パラメータとして、現像バイアス（ＤＣ値）を制御してもよいし、現像バイアスのうちＡＣ部分の条件（周波数変更、Ｖｐｐ等）を変更してもよい。
【００６３】
また、本実施形態では感光体ドラム上のカブリ濃度を測定したが、中間転写ベルト（中間転写体）上のカブリ濃度を測定しても良い。
【００６４】
［第２実施形態］
次に本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図１３は本実施形態に係るカブリ用パッチ画像位置を示す感光体ドラムの斜視図である。
【００６５】
図１３に示すように、本実施形態の画像形成装置は、上記第１実施形態の図６に示す紙間に変えて、通常画像形成部の主走査方向両端の非画像部に、カブリ用パッチ画像を形成するものである。この場合、パッチ画像に対応した主走査方向の位置に、濃度センサ７３を設ければよい。
【００６６】
この構成により、画像形成を行いながら同時にカブリ濃度を精度良く測定することが可能となる。このため、画像形成をより高速化するために、紙間を極限まで小さくした場合や、ロール紙を画像形成する際等にも何ら影響を受けること無く、良好にカブリ濃度を測定できる。
【００６７】
また、画像形成部の主走査方向の両端にそれぞれカブリ用画像パッチを形成し、２つのカブリ用画像パッチのカブリ濃度を測定することにより、より精度の高いカブリ濃度測定を行うことができる。例えば、両端のカブリ濃度を平均する、或いは２つのカブリを比較して、よりカブリ濃度の高い方を採用する手法が考えられる。
【００６８】
［第３実施形態］
次に本発明に係る画像形成装置の第３実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
本実施形態の画像形成装置では、感光体ドラム４０としてアモルファスシリコンを用い、ポジ帯電／ＢＡＥ（Background Area Exposure：背景部露光）方式を採用した。ＢＡＥは周知のごとくアナログ方式の複写機等の画像形成装置において広く用いられている。ＢＡＥ方式では、画像明部（白部）の電位がＶｌ、そして、画像暗部（黒部）の電位がＶｄとなり（ただし｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｌ｜）となる。本実施形態のＢＡＥ方式は、デジタル方式によって画像情報領域以外の白地部分の電位の絶対値をレーザー光により低下させることで実現できる。従って、本実施形態では、現像装置４４で現像スリーブ１０と逆極性に帯電したトナーを正規現像することでトナー像を形成する。
【００７０】
ＢＡＥ方式の場合、前述の通り白地部分（非画像部）の電位の絶対値を、レーザー光等により低下させることによって実現している。図１４に本実施形態での電位の関係図を示す。第１実施形態を説明するために用いた図５（ｂ）の場合と異なり、画像部がＶｄ、非画像部が露光部、すなわちＶｌとなる。それ以外の電位関係は、図５（ｂ）と同様である。また、図１５に本実施形態でのレーザパワーと感光体電位との関係を示した。
【００７１】
従って、第１実施形態と同様にカブリ用パッチ測定を行うために、本実施形態では、非画像部のレーザパワーを１００％とした場合の、６０％〜９０％のレーザー強度でカブリ用パッチ形成部の露光を行った。また、パルス幅変調は第１実施形態と同様、５０％以上（例えば、９０ｈｅｘ〜Ｆｆｈｅｘ）の間が好ましいとわかった。これにより、図５（ｂ）に示したような、微視的に、Ｖｄｃを超えることのないカブリ用パッチ潜像を形成できる。レーザー強度が６０％未満だと、微視的に、Ｖｄｃを超えてしまう可能性がある。レーザー強度が９０％より大きいと、レーザーパワーが足りない、大きすぎるため、カブリ用パッチ潜像の形成ができない可能性がある。
【００７２】
以上より、本実施形態により、トナー消費量を最小限に抑えた状態で、非画像部のカブリを精度良く検知し、カブリを抑制することができ、安定した画像を長期にわたって形成することができる。
【符号の説明】
【００７３】
Ａ    …現像部
Ｐ    …シート
１    …画像形成装置
２    …現像容器
１０  …現像スリーブ
２１  …二成分現像剤
２２  …搬送ローラ
３３  …撮像素子
３４  …画像信号処理回路
３５  …パルス幅変調回路（露光面積制御手段）
３６  …半導体レーザ
３６ａ …レーザ光
４０  …感光体ドラム（像担持体）
４２  …一次帯電装置（帯電手段）
４４  …現像装置（現像手段）
６０  …トナー補給槽
６６  …カウンタ
６７  …ＣＰＵ（制御部）
６８  …ＲＡＭ（記憶部）
７１  …レーザー強度変調回路
７２  …参照用画像信号発生回路（切替手段）
７３  …濃度センサ（カブリトナー検出部）
７５  …比較器
７６  …基準電圧信号源
１００ …露光装置（露光手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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