(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された感光体に光を照射し潜像を形成する光照射手段と、
潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、
前記現像手段により形成されたトナー像の濃度に関する値を検出する検出手段と、を備え、
前記光照射手段は、画像形成を行う画像のデータに応じて、前記感光体のトナーを付着させる画像部に対し第一露光量で光を照射し、前記感光体のトナーを付着させない非画像部に対し第二露光量で光を照射し、画像形成を行う画像形成装置において、
前記光照射手段の前記第二露光量を補正する補正手段を備え、
前記光照射手段は、前記第一露光量で光を照射した第一領域と前記第二露光量で光を照射した第二領域とが交互に並んだ潜像パターンを前記感光体に形成し、
前記検出手段は、前記潜像パターンを前記現像手段により現像して得られるトナー像を検出し、
前記補正手段は、検出した値に基づいて前記第二露光量の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された感光体に光を照射し潜像を形成する光照射手段と、
潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、
前記現像手段により形成されたトナー像の濃度に関する値を検出する検出手段と、を備え、
前記光照射手段は、画像形成を行う画像のデータに応じて、前記感光体のトナーを付着させる画像部に対し第一露光量で光を照射し、前記感光体のトナーを付着させない非画像部に対し第二露光量で光を照射し、画像形成を行う画像形成装置において、
前記光照射手段の前記第二露光量を補正する補正手段を備え、
前記光照射手段は、前記第一露光量で光を照射した第一領域を前記第二露光量で光を照射した第二領域が取り囲んだ部分を有する潜像パターンを前記感光体に形成し、
前記検出手段は、前記潜像パターンを前記現像手段により現像して得られるトナー像を検出し、
前記補正手段は、検出した値に基づいて前記第二露光量の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記潜像パターンを、前記第二露光量を異ならせて複数形成させ、前記検出手段により前記複数の潜像パターンに対応するトナー像を夫々検出した値に基づいて、前記第二露光量の補正を行う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。
【請求項４】
前記潜像パターンは、前記第一領域と前記第二領域との比率が等しいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補正手段は、更に前記第一露光量を補正し、
前記補正手段は、前記光照射手段に、前記第一露光量で光を照射させた前記第一領域のみからなる第二潜像パターンを前記感光体上に形成させ、前記第二潜像パターンを前記現像手段により現像して得られたトナー像を前記検出手段により検出し、検出した値に基づいて、前記第一露光量の補正を行う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】
前記補正手段は、前記第二潜像パターンを、前記第一露光量を異ならせて複数形成させ、前記検出手段により前記複数の第二潜像パターンに対応するトナー像を夫々検出した値に基づいて、前記第一露光量の補正を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記補正手段は、前記第一露光量の補正を行ったあとに、前記第二露光量の補正を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記補正手段は、所定枚数の記録材に画像形成を行うごとに前記補正を行う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】
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された感光体に光を照射し潜像を形成する光照射手段と、
潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、
前記現像手段により形成されたトナー像の濃度に関する値を検出する検出手段と、を備え、
前記光照射手段は、画像形成を行う画像のデータに応じて、前記感光体のトナーを付着させる画像部に対し第一露光量で光を照射し、前記感光体のトナーを付着させない非画像部に対し第二露光量で光を照射し、画像形成を行う画像形成装置において、
前記光照射手段の前記第二露光量を補正する補正手段を備え、
前記光照射手段は、前記第一露光量で光を照射した第一領域と前記第二露光量で光を照射した第二領域との比率が等しい潜像パターンを前記感光体に形成し、
前記検出手段は、前記潜像パターンを前記現像手段により現像して得られるトナー像を検出し、
前記補正手段は、検出した値に基づいて前記第二露光量の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式で像担持体上に形成したトナー像を転写材に転写し、その後定着することによって転写材上に定着画像を得るカラー複写機、カラープリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体表面に形成したトナー像を、紙等の転写材に転写する工程を含む周知の電子写真方式の画像形成装置がある。また、カラー画像形成装置としては、複数の感光ドラムを並列に配して、各感光ドラムで順次トナー像を形成し、そのトナー像を転写材に直接又は中間転写ベルトを介して転写する構成が実用化されている。このようなカラー画像形成装置では、一般にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成し、各色に対応した感光ドラムを備えている。また、１つの感光ドラム上にイエローから順にトナー像を形成し、順次、中間転写ベルト上に転写して、各色のトナー像を重ねることによりフルカラー画像を形成する構成も実用化されている。上記の構成では、いずれも、複数回の転写工程があり、既に中間転写ベルト上に転写されているトナー像に対し、感光ドラムから別のトナー像を重ねて転写する工程がある。ここで、複数回の転写工程のうち、２回目以降の転写工程では、既にベルト上に転写されているトナー像に、新たなトナー像を重ねて転写する感光ドラムが重なる。その際、感光ドラムのトナー像の無い部分が、その電位次第では、既にベルト上に転写されているトナー像に対して静電的な作用を及ぼし、既にベルト上に転写されているトナー像等を乱す虞がある。このため、感光ドラムのトナーを付着させない部分（背景部）に対して弱露光（微小露光）を行うことで、電位を安定させ、この静電的な作用を軽減して、画像乱れや転写効率低下を防ぐ装置が考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３１８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、感光ドラム等の装置内の部品の性質や特性は、使用量に応じて変化する。このため、上述した弱露光（微小露光）の露光量が常に一定に設定されていると、感光ドラムのトナーを付着させない部分（背景部）の電位を適切に保つことができない。その結果、装置の使用量によって画像の濃度や色度、文字の太さが変化したり、トナーを付着させない背景部にもトナーが付着して現像されてしまう、所謂かぶり画像等の画像不良が発生したりする虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、感光ドラムのトナーを付着させない背景部の電位を適正に保ち、安定した画質で画像形成を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的を達成するため、以下の構成を備える。
【０００７】
（１）感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体に光を照射し潜像を形成する光照射手段と、潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、前記現像手段により形成されたトナー像の濃度に関する値を検出する検出手段と、を備え、前記光照射手段は、画像形成を行う画像のデータに応じて、前記感光体のトナーを付着させる画像部に対し第一露光量で光を照射し、前記感光体のトナーを付着させない非画像部に対し第二露光量で光を照射し、画像形成を行う画像形成装置において、前記光照射手段の前記第二露光量を補正する補正手段を備え、前記光照射手段は、前記第一露光量で光を照射した第一領域と前記第二露光量で光を照射した第二領域とが交互に並んだ潜像パターンを前記感光体に形成し、前記検出手段は、前記潜像パターンを前記現像手段により現像して得られるトナー像を検出し、前記補正手段は、検出した値に基づいて前記第二露光量の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
（２）感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体に光を照射し潜像を形成する光照射手段と、潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、前記現像手段により形成されたトナー像の濃度に関する値を検出する検出手段と、を備え、前記光照射手段は、画像形成を行う画像のデータに応じて、前記感光体のトナーを付着させる画像部に対し第一露光量で光を照射し、前記感光体のトナーを付着させない非画像部に対し第二露光量で光を照射し、画像形成を行う画像形成装置において、前記光照射手段の前記第二露光量を補正する補正手段を備え、前記光照射手段は、前記第一露光量で光を照射した第一領域を前記第二露光量で光を照射した第二領域が取り囲んだ部分を有する潜像パターンを前記感光体に形成し、前記検出手段は、前記潜像パターンを前記現像手段により現像して得られるトナー像を検出し、前記補正手段は、検出した値に基づいて前記第二露光量の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
（３）感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体に光を照射し潜像を形成する光照射手段と、潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、前記現像手段により形成されたトナー像の濃度に関する値を検出する検出手段と、を備え、前記光照射手段は、画像形成を行う画像のデータに応じて、前記感光体のトナーを付着させる画像部に対し第一露光量で光を照射し、前記感光体のトナーを付着させない非画像部に対し第二露光量で光を照射し、画像形成を行う画像形成装置において、前記光照射手段の前記第二露光量を補正する補正手段を備え、前記光照射手段は、前記第一露光量で光を照射した第一領域と前記第二露光量で光を照射した第二領域との比率が等しい潜像パターンを前記感光体に形成し、前記検出手段は、前記潜像パターンを前記現像手段により現像して得られるトナー像を検出し、前記補正手段は、検出した値に基づいて前記第二露光量の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、感光ドラムのトナーを付着させない背景部の電位を適正に保ち、安定した画質で画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の画像形成システム図、画像形成装置の構成図
【図２】実施例１の感光ドラムの層構成図、感光ドラムのＥＶカーブを示すグラフ
【図３】実施例１の露光を説明するブロック図、静電潜像を説明する図
【図４】実施例１の微小露光補正を説明するフローチャート
【図５】実施例１の微小露光補正とパッチ画像濃度との関係を示す図
【図６】実施例１の通紙枚数と微小露光量、背景部電位との関係を示す図
【図７】実施例２の微小露光補正を説明するフローチャート
【図８】実施例３の微小露光補正を説明するフローチャート
【図９】実施例３の比較実験結果を示すグラフ及び表
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１１】
［画像形成システム図］
図１（ａ）は画像形成装置と画像送信装置の接続を示す画像形成システム図である。実施例１の画像形成装置１００は、外部機器である画像送信装置としてのパーソナルコンピュータ（以下ＰＣとする）１０１と、例えばケーブル１０２を介して有線により接続される。尚、画像形成装置１００は、無線通信により画像送信装置と接続される構成であってもよい。画像情報は、ＰＣ１０１からケーブル１０２を経由してコントローラ１０３に送信され、後述する画像データ処理を実施した後に、プリンタエンジン制御部１０４に送信される。
【００１２】
［画像形成装置の構成図］
図１（ｂ）は本実施例の画像形成装置１００を示す断面図である。本実施例の画像形成装置として、感光体である感光ドラムを４つ備え、第一の像担持体である中間転写ベルト（中間転写体）を介して、最終的な像担持体である記録材に転写する中間転写方式のタンデム方式のフルカラープリンタを用いて説明する。ここでは画像解像度が６００ｄｐｉ（１インチ当たり６００画素）で画像形成速度（感光ドラムの回転周速）が１００ｍｍ／ｓの例を用いる。本実施例の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色の画像形成手段である画像形成ステーションを有し、中間転写ベルト１を含む転写装置及び定着器（定着装置）３を有する。尚、４色の画像形成装置に必ずしも限定されることはなく、例えば、薄シアン、薄マゼンタなどを更に加えた６色画像形成装置であっても良い。
【００１３】
各画像形成ステーションは画像形成ユニット１０ａ〜１０ｄとしてユニット化され、それぞれ感光ドラム（ドラム状電子写真感光体）１１ａ〜１１ｄが矢印方向（時計周り方向）に回転可能に設置される。尚、符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに対応しており、以下、必要な場合を除き省略する。感光ドラム１１の外周表面上に、それぞれ感光ドラム表面を一様に帯電する帯電装置である帯電ローラ１２が配置される。帯電ローラ１２の感光ドラム回転方向下流側には、プリンタエンジン制御部１０４により変調されたレーザ光を感光ドラム表面に発光（照射）し感光ドラム表面を露光する露光装置であるレーザ露光器１３（光照射手段）が配置される。更にレーザ露光器１３の下流側には、レーザ露光により形成された感光ドラム表面上の各色の静電潜像を、対応する色のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて現像する現像装置である現像器１４が配置される。各現像器１４ａ〜１４ｄには、それぞれイエロートナーｔＹ、マゼンタトナーｔＭ、シアントナーｔＣ、ブラックトナーｔＢｋが充填されている。
【００１４】
感光ドラム１１の中間転写ベルト１を挟んだ位置（転写位置）には、感光ドラム１１とともに一次転写部を形成する一次転写ローラ１５が対向設置される。この一次転写ローラ１５には、一次転写電源１６が接続され、一次転写電圧が印加される。中間転写ベルト１は、駆動ローラ１ａ、テンションローラ１ｂ、二次転写対向ローラ１ｃの３本のローラに張架して設置され、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄを縦貫して、感光ドラム１１ａ〜１１ｄに接触配置される。中間転写ベルト１は、駆動ローラ１ａにより図の矢印方向（反時計回り方向）に回転駆動される。感光ドラム１１の一次転写ローラ１５の下流側には、ドラムクリーナ１７が設置される。また中間転写ベルト１の表面には、ベルトクリーナ４が当接配置される。
【００１５】
プリンタエンジン制御部１０４は、コントローラ１０３から受信した画像情報や各種指示に従い、プリンタエンジンの各部を制御する。尚、ここでのプリンタエンジンとは、概ね図１（ｂ）の画像形成装置１００におけるコントローラ１０３を除く画像形成に係る動作を行う部分を指す。
【００１６】
以上のように構成された画像形成装置の画像形成動作について、イエローの画像形成ステーション１０ａを例にして説明する。イエロー画像形成ステーション１０ａの感光ドラム１１ａは、アルミニウムの円筒体表面に光導電層が形成されており、矢印方向へ回転する過程で帯電電源１９より帯電電圧が印加された帯電ローラ１２ａにより、表面を一様にマイナス帯電される。ついで、コントローラ１０３が、ＰＣ１０１から送られた画像情報に対して画像データ処理を実行しレーザ露光量に対応する信号に変換してレーザ露光器１３ａに信号を出力する。レーザ露光器１３ａは、コントローラ１０３から出力されたレーザ露光量に対応する信号に基づいて画像露光を行う。その結果、トナー像部（画像部）の電位は背景部（非画像部）より減衰して電位差が形成され、感光ドラム１１ａの表面に元画像のイエロー画像成分に対応した静電潜像が形成される。尚、本実施例では帯電及び現像において負極性の電圧を用いており、便宜上、これら負極性の電圧に関しては、電圧の絶対値が大きい場合を高いと表現し、絶対値が小さい場合に低いと表現する。
【００１７】
現像器１４ａでは、感光ドラム表面のトナー像部より高く、背景部より低い電圧（現像電圧）を現像電源１８からトナー供給部に供給する。これにより、マイナス帯電したイエロートナーが、感光ドラム１１ａのトナー像部のみへ選択的に移動し、静電潜像に対応する現像が行われて、イエロートナー像として可視化される。得られたイエロートナー像は、一次転写ローラ１５ａに一次転写電源１６から一次転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト１上（中間転写体上）に転写される（以下、一次転写という）。転写後の感光ドラム１１ａは、表面に付着しているトナー（以下、転写残トナーという）がドラムクリーナ１７ａによって除去され、次の画像形成に供される。
【００１８】
以上の画像形成動作を、他の画像形成ステーション１０ｂ〜１０ｄにおいて所定のタイミングで行い、感光ドラム１１ｂ〜１１ｄ上のトナー像をそれぞれの一次転写部で中間転写ベルト１上に順次重ねて一次転写する。フルカラーモードの場合は、中間転写ベルト１に対してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順でトナー像を順次転写し、モノカラーモードの場合は、例えばブラックトナー像が上記と同じ工程で形成されて転写される。その後、中間転写ベルト１上の４色のトナー像は、中間転写ベルト１の矢印方向の回動に伴い、二次転写ニップ部に移動される。二次転写ニップ部とは、二次転写ローラ２が中間転写ベルト１を挟んで、接地された二次転写対向ローラ１ｃと当接された部分である。そこに転写材Ｐがカセット５から給紙され給送ローラ９により所定のタイミングで搬送される。二次転写電源２１は、二次転写ニップ部に搬送された転写材Ｐ上に接する二次転写ローラ２に、二次転写電圧を印加する。これによりトナー像は一括して転写材Ｐに転写される（以下、二次転写という）。二次転写後の中間転写ベルト１表面に付着している転写残トナーはベルトクリーナ４によって除去され、次の画像形成に供される。
【００１９】
二次転写ニップ部を通過した未定着トナー像を担持した転写材Ｐは、定着器３の定着フィルム３０と加圧ローラ３１とのニップ部へと搬送され、加熱・加圧されて定着画像となる。また、定着器３を通過した転写材Ｐは、画像形成装置外の不図示の排出トレイに排出される。濃度センサ４０は、中間転写ベルト１上に形成された後述する補正用画像のトナー濃度に関する値を検出する。
【００２０】
［感光ドラムについて］
図２（ａ）を用いて本実施例の感光ドラム１１ａを説明する。感光ドラム１１ａは、導電性支持基体２２ａ上に電荷発生層２３ａ、電荷輸送層２４ａを積層させたもので、通紙寿命５０００枚に対応している。ここで、通紙寿命とは、感光ドラムの使用可能な保証期間を通紙枚数で表したものである。導電性支持基体２２ａは外径３０ｍｍ、厚み１ｍｍのアルミシリンダーである。電荷発生層２３ａは、厚み０．２μｍのフタロシアニン系顔料である。電荷輸送層２４ａは、厚み２０μｍのポリカーボネイトを結着樹脂として電荷輸送物質としてアミン化合物を配合したものである。
【００２１】
尚、本実施例で示す構成は特に限定されるものではなく、導電性支持基体２２ａは、アルミニウム、ＳＵＳなどの金属を用いてもよい。また、電荷発生層２３ａとしては、例えばアゾ系顔料（例えば、モノアゾ、ビスアゾ、トリスアゾなど）、金属及び無金属のフタロシアニン系顔料、インジゴ系顔料（例えば、インジゴ、チオインジゴなど）などが挙げられる。更に電荷発生層２３ａとしては、キノン系顔料（例えば、アントアントロン、ピレンキノンなど）、ペリレン系顔料（例えば、ペリレン酸無水物、ペリレン酸イミドなど）、スクワリウム系色素などが挙げられる。更に電荷発生層２３ａとしては、ピリリウム、チアピリリウム塩類、トリフェニルメタン系色素などが挙げられる。電荷輸送層２４ａの結着樹脂としては、例えばポリビニルアセタール、ポリカーボネイト、ポリアリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリ酢酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、アクリル樹脂、セルロース系樹脂などが好ましく用いられる。電荷輸送物質としては、例えば多環芳香族化合物（例えば、ピレン、アントラセンなど）などが挙げられる。更に電荷輸送物質としては、例えば複素環化合物（例えば、カルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、トリアゾールなど）などが挙げられる。更に電荷輸送物質としては、例えばヒドラゾン系化合物（例えば、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒド−Ｎ、Ｎ−ジフェニルヒドラゾン、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９−エチルカルバゾールなど）などが挙げられる。更に電荷輸送物質としては、例えばスチリル系化合物（例えば、α−フェニル−４′−Ｎ，Ｎ−ジアミノスチルベン、５−［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）ベンジリデン］−５Ｈ−ジベンゾ［ａ，ｄ］ジシクロヘプテンなど）などが挙げられる。更に電荷輸送物質としては、例えばベンジジン系化合物、トリアリールアミン系化合物などが挙げられる。
【００２２】
電荷発生層２３ａの厚みは０．００１〜５μｍ、更には０．０５〜２μｍが好ましく、電荷輸送層２４ａの厚みは５〜４０μｍ、更には１０〜３０μｍが好ましい。電荷発生層２３ａには、電荷発生物質を１０〜１００質量％、更には４０〜１００質量％含有するのが好ましい。電荷輸送層２４ａには、電荷輸送物質を２０〜８０質量％、更には３０〜７０質量％含有するのが好ましい。
【００２３】
図２（ｂ）は本実施例で用いる感光ドラムのＥＶカーブと呼ばれるもので、表面をＶ０に帯電させた感光ドラム１１に対して、露光量Ｅ（μＪ／ｃｍ２）のレーザ光で露光した場合の電位減衰を示すもので、感光特性を示すグラフである。図２（ｂ）のグラフの横軸は露光量Ｅ（μＪ／ｃｍ２）、縦軸は帯電電源１９により直流電圧Ｖａ＝−１１８０Ｖを帯電ローラ１２に印加した際の感光ドラム電位Ｖ（Ｖ）である。このＥＶカーブは感光ドラムにより異なるものの、露光量Ｅを増やすことで、より大きな電位減衰が得られる傾向がある。また、高電位部では強電界によりキャリアの再結合が発生しにくいため、低い露光量でも大きな電位減衰を示す。これに対し、低電位部は発生キャリアが再結合しやすいため、高い露光量の露光に対しても電位減衰が小さいという傾向が見られ、図２（ｂ）に示すような曲線になるのが一般的である。尚、実線は感光ドラム１１の初期、破線は感光ドラム１１の寿命到達時のＥＶカーブを示す。
【００２４】
［帯電について］
本実施例の帯電ローラ１２は芯金上に、厚み３ｍｍのニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）からなる弾性層を形成し、その上に厚み１０μｍのポリウレタン樹脂からなる表面層を形成したものを用いている。弾性層の体積抵抗率は１０４Ω・ｃｍ、表面層の体積抵抗率は１０１１Ω・ｃｍに調整している。これらの帯電ローラ１２は６Ｎの加圧力で感光ドラム１１に当接され、従動回転する。
【００２５】
尚、本実施例で示す構成は特に限定されるものではなく、弾性層の材質としてはポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフエン等の導電性高分子、カーボン、導電性金属酸化物、金属、イオン導電性物質等を分散させて導電性処理したヒドリンゴムを用いてもよい。更に、弾性層の材質としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）を用いてもよい。更に、弾性層の材質としては、シリコーンゴム及びフッ素ゴム等のゴム材料、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル及びポリアミド系等の熱可塑性エラストマー等）を用いてもよい。また、表面層の材質としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などや、それらに導電性処理材を分散させたものを用いることができる。表面層の膜厚は柔軟性と耐久性を損なわない程度の０．１〜５００μｍ、特には０．２〜２５０μｍの範囲が好ましい。弾性層の体積抵抗率としては、良好な帯電を得るために１０２〜１０１１Ω・ｃｍ、特には１０２〜１０１０Ω・ｃｍの範囲が好ましく、表面層の体積抵抗率は同様に１０６〜１０１３Ω・ｃｍの範囲が好ましい。
【００２６】
本実施例では帯電ローラ１２の芯金に、帯電電源１９より直流電圧Ｖａ＝−１１８０Ｖを定電圧供給する。帯電ローラ１２と感光ドラム表面の微小空隙をｚ（μｍ）、感光ドラム１１の誘電体の厚みをｄ（μｍ）、帯電後の感光ドラム表面の電位（上述した感光ドラム電位）をＶ０、空気と感光ドラム１１の誘電率比をｋ（≒３）とする。そうすると、微小空隙にかかる電位差Ｖｇは式１で表わされる。
Ｖｇ＝（Ｖａ−Ｖ０）・ｚ／（ｄ／ｋ＋ｚ）    （式１）
【００２７】
一方、パッシェン則に従って空隙ｚに対して放電が発生し、ｚ≧８μｍの領域では空隙電圧Ｖｇは式２で近似される。
−Ｖｇ＝３１２＋６．２・ｚ    （式２）
従ってこれらより、放電開始点において式３により与えられる電位に収束する。
Ｖ０＝Ｖａ＋（３１２＋６．２・ｄ／ｋ）＋（７７３７．６・ｄ／ｋ）１／２
≒−８６８＋２・ｄ＋５１√ｄ    （式３）
式３から、感光ドラム１１の膜厚ｄが使用により摩耗する場合には、感光ドラム１１の表面電位Ｖ０の絶対値は上昇することがわかる。
【００２８】
また、本実施例で用いている直流電圧による帯電は、交流電圧による帯電に比較して、振動や音が発生しない点や放電量が抑えられて感光ドラム１１の劣化が抑えられる点で優れている。しかし、直流電圧による帯電は、放電が一方向で行われるために、収束電位より高い部位に対して均し作用に乏しく、帯電状態が不均一になりやすい傾向がある。下流側の画像形成ステーションの転写部においては、そのステーションの背景部が、上流ステーションのトナー像部と重ねられる場合がある。そのようなケースでは下流側の画像形成ステーションの背景部の電位ムラが、既に転写済みのトナー像に作用し、再転写が発生して、不均一な画像になる場合がある。ここで、再転写とは、転写部で感光ドラム１１との電位差が過大となって放電が発生し、トナー帯電が反転することで、感光ドラム１１にトナー像が戻ってしまう現象をいう。このような不均一性を改善するために本実施例では次に述べる背景部における微小露光を行っている。
【００２９】
［露光及び微小露光について］
通常露光量及び微小露光量は、図３（ａ）に示すパルス幅信号６０ａにより制御される場合と、輝度信号６１ａにより制御される場合とがある。以下にそれぞれの場合について説明する。
【００３０】
（露光量をパルス幅信号６０ａにより制御する場合）
レーザ露光器１３について、イエロー感光ドラム１１ａに対するレーザ露光器１３ａを例に図３（ａ）を用いて説明する。レーザドライバ６２ａは、画像データを基にプリンタエンジン制御部１０４で生成された、輝度信号６１ａ及びパルス幅信号６０ａにより、レーザダイオード６３ａの発光輝度及び時間を制御して露光駆動する。発光輝度はレーザダイオード６３ａに供給する電流により決定する。一方、露光量はある発光輝度で照射されたレーザ光が感光ドラム上に照射されたときの、単位面積当たりの光エネルギーであり、発光輝度と１画素当たりの照射時間の積に比例する。
【００３１】
本実施例では、輝度信号６１ａがアクティブではない、若しくは固定されている例を説明する。レーザドライバ６２ａは所定の発光輝度になるように、レーザダイオード６３ａに供給する電流を制御して、１走査ごとにフィードバックをかけて安定した輝度を得る。感光ドラム１１ａ上に静電潜像を形成する露光において、背景部の露光に用いる微小露光用の露光量Ｅ０（微小露光用の第二露光量）は、パルス幅信号６０ａにより発光時間を変化させて調整される。同様に、トナー像部の露光に用いる通常露光用の露光量Ｅｘ（プリント用の第一露光量）は、パルス幅信号６０ａにより発光時間を変化させて調整される。
【００３２】
具体的には、パルス幅信号６０ａは、８ビット＝２５６階調の多値信号（０〜２５５）の画像データから生成される。例えば、画像データが０（背景部）のときパルス幅はＰＷＭＩＮ（１画素分の１２．５％）、２５５のときはフル露光でパルス幅は１画素分（ＰＷ２５５）、１〜２５４の値の画像データに対しては両者の中間のパルス幅（ＰＷｘ）が生成される。このパルス幅信号６０ａを基に、レーザドライバ６２ａがレーザダイオード６３ａを駆動し、レーザ光６ａが出射される。このレーザ光６ａは、ポリゴンミラー６４ａ、レンズ６５ａ、折り返しミラー６６ａを含んだ補正光学系６７ａを経て、走査光として感光ドラム１１ａに照射される。
【００３３】
プリンタエンジン制御部１０４はＰＷＭＩＮを適宜変更し、背景部の微小露光量Ｅ０を最適化する。この微小露光量Ｅ０は、露光時に得られる１画像当たりの平均表面電位が現像電位（約−４００Ｖ）を下回らず且つ、後述する帯電均一化が得られる電位減衰となるように設定する。本実施例では、プリンタエンジン制御部１０４が、ＰＷＭＩＮを１画素分ＰＷ２５５の１２．５％の値で出力することで、初期の微小露光量Ｅ０を０．０３μＪ／ｃｍ２とし、感光ドラム１１の背景部電位減衰１００Ｖを得ている（図２（ｂ）参照）。また、ＰＷ２５５で露光するフル露光のときの最大露光量Ｅ２５５は、露光による表面電位のばらつきが現れにくいように、図２（ｂ）におけるＥＶカーブが水平に近くなる領域での露光量である０．２５μＪ／ｃｍ２としている。尚、微小露光量Ｅ０と最大露光量Ｅ２５５の中間の露光量をＥｘとする。
【００３４】
以上の様な設定で、最大露光量Ｅ２５５で露光されたトナー像部の露光電位は、ＶＬ＝−１５０Ｖに減衰し、背景部は露光前の帯電電位Ｖ０（≒−６００Ｖ）からＶＤ（≒−５００Ｖ）に下がる。
【００３５】
図３（ｂ−１）〜図３（ｂ−４）を用いて、この微小露光による作用を説明する。図３（ｂ−１）、図３（ｂ−２）は露光前の感光ドラム１１の表面電位を示す図であり、それぞれＶ０、ＶＤに帯電した様子の模式図である。尚、図３（ｂ−１）は、微小露光を行う分予め感光ドラム１１の表面電位がＶ０となるように帯電を行っている。前述の通り、図３（ｂ−１）、図３（ｂ−２）のどちらも収束電位より高い電位の部分が存在して不均一な状態となっている。図３（ｂ−１）、図３（ｂ−２）のように帯電された感光ドラム１１に対して、微小露光を行った場合と微小露光を行わなかった場合の露光後の感光ドラム１１の表面電位を示す図が図３（ｂ−３）、図３（ｂ−４）である。ここで、ＶＴ１は転写電圧、Ｖｔｈは放電閾値である。図３（ｂ−４）は図３（ｂ−２）に示す露光前電位に対して、微小露光を行わずトナー像のみの露光を行った場合の模式図である。図３（ｂ−４）では、背景部（図中、画素２で示す部分）に局所的に存在する高電位部と転写電圧ＶＴ１との電位差が放電閾値Ｖｔｈを超えて、両者間で放電が発生する場合がある。例えば、図３（ｂ−４）中の画素２における「放電発生部」と記した箇所である。その条件下で、上流画像形成ステーションで形成されたトナー像が存在すると、放電による帯電反転を起こし、再転写現象が発生する。
【００３６】
一方、図３（ｂ−３）は図３（ｂ−１）に示す露光前電位に対して、背景部に微小露光を行ってＶＤに下げつつ、トナー像の潜像形成を行った場合の模式図で、本実施例で実施している潜像形成を示す。背景部の微小露光は、図２（ｂ）に示すＥＶカーブに従って表面電位の高い部分ほど電位減衰させて、電位の不均一性を改善する「均し効果」を生む。この均し効果により図３（ｂ−３）の画素２（露光後背景部電位）に示すように、背景部電位ＶＤと転写電圧ＶＴ１との電位差は放電閾値Ｖｔｈ未満となり、結果として再転写現象が抑えられ濃度の均一なカラー画像を得ることができる。
【００３７】
（露光量を輝度信号６１ａにより制御する場合）
図３（ａ）に示す輝度信号６１ａはレーザダイオード６３ａの発光輝度を指定する信号であり、レーザドライバ６２ａはこの信号に基づいて、レーザダイオード６３ａに供給する電流を制御して、１走査ごとにフィードバックをかけて安定した輝度を得る。本実施例の輝度信号６１ａは、レーザドライバ６２ａに対して、微小露光用の発光輝度Ａ０と、通常露光用の発光輝度Ａ１を指定する。本実施例では、感光ドラム１１ａ上に静電潜像を形成する露光量として、微小露光用の発光輝度Ａ０で１画素時間の発光をさせたときの露光量Ｅ０を、背景部の露光に用いる。一方、トナー像部の露光は、微小露光用の発光輝度Ａ０から発光輝度Ａ１にした状態を保持する時間を、パルス幅信号６０ａに基づいて制御することで、１画素当たりの露光量Ｅｘを決定する。尚、本実施例において、微小露光量Ｅ０と最大露光量Ｅ２５５の比は、発光輝度Ａ０とＡ１の比に等しく、発光輝度Ａ１に対する発光輝度Ａ０の割合を変えることで、最大露光量Ｅ２５５に対する割合で微小露光量Ｅ０を直線的に増減させることができる。
【００３８】
パルス幅信号６０ａは、８ビット＝２５６階調の多値信号（０〜２５５）の画像データから生成される。例えば、画像データが０のときパルス幅も０、２５５のときはフル露光でパルス幅は１画素分（ＰＷ２５５）、１〜２５４の値の画像データに対しては両者の中間のパルス幅（ＰＷｘ）が生成される。このパルス幅信号６０ａに従って、レーザドライバ６２ａは発光輝度Ａ１の保持時間を制御する。パルス幅が０の画素に対する露光では、発光輝度Ａ１の保持時間は０であり、背景部の露光量Ｅ０となる。パルス幅が１画素分ＰＷ２５５であるフル露光のときは、発光輝度Ａ１が１画素保持されて、最大露光量Ｅ２５５となり、それらの間のパルス幅ＰＷｘでは、露光量Ｅ０とＥ２５５の間の露光量Ｅｘに制御される。
【００３９】
［微小露光量補正について］
上述の式３からもわかるように、帯電後の感光ドラム１１の表面電位は、感光ドラム１１の膜厚に応じて変化する。そして、この膜厚は、感光ドラム１１を使用する程薄くなっていく。このため、微小露光量が常に一定であると、感光ドラム１１の背景部が適切な電位でなくなる。その結果、装置の使用量によって画像の濃度や色度、文字の太さが変化したり、トナーを付着させない背景部にもトナーが付着して現像されてしまう、所謂かぶり画像等の画像不良が発生したりする虞がある。
【００４０】
そこで本実施例の画像形成装置は適切な微小露光量を決定するための制御を行っている。
【００４１】
本実施例の画像形成装置は、背景部露光量決定する制御を図４の制御により行う。本実施例の画像形成装置は、濃度センサ４０を備える。濃度センサ４０は、図１（ｂ）に示すように中間転写ベルト１の表面に対向して設置され、一次転写ローラ１５ａ〜１５ｄにより中間転写ベルト１上に形成された画像に光を照射し、その反射光量の値をプリンタエンジン制御部１０４に出力する。プリンタエンジン制御部１０４は、濃度センサ４０から入力された反射光量の値を濃度の値に変換し、その情報から画像形成状態を判断して、それぞれのレーザドライバ６２に送る輝度信号６１やパルス幅信号６０の補正を行う。本実施例では、補正手段としてのプリンタエンジン制御部１０４がレーザ露光器１３を用いて通常画像形成とは別の補正用画像形成を行わせ、形成された補正用画像の濃度を濃度センサ４０により測定することで、最適な微小露光量の補正量を求め、補正する。図４を用いて、背景部露光量補正の動作を説明する。
【００４２】
［背景部露光量補正］
（補正用画像形成）
本実施例における補正は、４つの画像形成ステーションすべてに対して行うものであり、各画像形成ステーションで形成された画像の測定結果を、各々のレーザ露光器１３の背景部露光量に反映させるものである。ここでは、イエロー画像形成ステーション１０ａを例に説明する。また、露光量は輝度信号６１ａにより制御することとする。ここで、レーザダイオード６３ａを高周波でスイッチング動作させて行うパルス幅信号６０ａによる露光量の制御の場合に対し、輝度信号６１ａによる露光量の制御の場合はスイッチング動作を伴わない。その結果、輝度信号６１ａにより制御する場合は、パルス幅信号６０ａにより制御する場合に比べ、高周波ノイズなどを低減しやすい利点がある。
【００４３】
感光ドラム１１ａは露光工程の前に、帯電ローラ１２ａにより帯電電圧Ｖａで帯電される。感光ドラム１１ａに対して初めて画像形成を行う場合は、予め決められた初期値を使って、輝度信号６１ａにより、微小露光量用の発光輝度Ａ０と、通常露光用の発光輝度Ａ１を指定し、前述の画像形成工程に従って露光する。本実施例での初期値は、微小露光量Ｅ０＝０．０３μＪ／ｃｍ２となるように、発光輝度Ａ０を通常露光用の発光輝度Ａ１の１２％としており、感光ドラム１１ａの背景部は前述同様ＶＤ≒−５００Ｖに電位減衰する（図２（ｂ）参照）。
【００４４】
本実施例では、感光ドラム１１上（感光体上）に、微小露光量Ｅ０による背景部の露光と最大露光量Ｅ２５５（０．２５μＪ／ｃｍ２）によるトナー像の露光によりパッチ画像を形成する。具体的には、最大露光量Ｅ２５５による主走査方向に延びる１画素幅のラインと、微小露光量Ｅ０による主走査方向に延びる１画素幅のラインを交互に繰り返して隣に並べた７ｍｍ四方の潜像パターンを形成する。なお、本発明では、感光ドラム１１上の、通常露光量（プリント用の第一露光量）（本実施例では最大露光量）で露光された領域（第一領域）だけでなく、微小露光量（微小露光用の第二露光量）で露光された領域（第二領域）も含めて潜像パターンと呼んでいる。
【００４５】
そして現像器１４によってこの潜像パターンにトナーを付着させて現像し、トナー像としてのパッチ画像ＰＹ（第一画像）を形成する。パッチ画像ＰＹは、例えば図５のパッチ画像（ア）に示すように、通常露光量（プリント用の第一露光量）（本実施例では最大露光量）で露光された部分には、トナー像が形成される。また、パッチ画像ＰＹは、例えば図５のパッチ画像（ア）のように、微小露光量（微小露光用の第二露光量）で露光されトナー像は形成されていない部分（白で示された部分）（第二領域）を含む。即ち、本実施例のパッチ画像ＰＹは、通常露光量（例えば、本実施例では最大露光量Ｅ２５５）で露光された部分（パッチ画像の黒いラインの部分）と、微小露光量Ｅ０で露光された部分（パッチ画像の白いラインの部分）とを含んでいる。感光ドラム上に形成された補正用画像であるパッチ画像ＰＹとしてのトナー像は、転写工程により中間転写ベルト１上に転写される。
【００４６】
本実施例では、感光ドラム１１ａに対して初めて画像形成を行う際に、このようにパッチ画像ＰＹを形成し、この中間転写ベルト１上のパッチ画像ＰＹの反射濃度を画像検出手段である濃度センサ４０で測定する。濃度センサ４０は、約３ｍｍ径のアパーチャーに入光する反射光量を測定するので、ベルト上の反射光量を測定されるスポット内にはパッチ画像ＰＹの最大露光量のライン及び微小露光量のラインが複数含まれる構成となっている。従って、濃度センサ４０で測定した反射光量はパッチ画像ＰＹを広視野でみた平均トナー濃度を反映したものとなる。そして、濃度センサ４０により検出した値を、画像解析手段を兼ねるプリンタエンジン制御部１０４が濃度（反射濃度ともいう）Ｄ０に換算し、例えば不図示のメモリ等に記憶する。
【００４７】
以後、イエロー画像形成ステーションに対する補正は、この初期濃度Ｄ０を基準にして、感光ドラム１１が交換されるまで例えば使用量５００ページごと（所定枚数ごと）に行う。他の色の画像形成ステーションについても同様である。
【００４８】
補正を行う際の補正用画像形成は、プリンタエンジン制御部１０４が発光輝度Ａ０の設定を変えることにより、レーザ露光器１３が例えば５水準（本実施例では、例えば０．０３〜０．０７μＪ／ｃｍ２で０．０１μＪ／ｃｍ２刻み）の微小露光量Ｅ０で背景部を露光しながら行う。即ち、ｎ水準の露光量をＢ（ｎ）μＪ／ｃｍ２とすると、例えば、Ｂ（１）＝０．０３μＪ／ｃｍ２、Ｂ（２）＝０．０４μＪ／ｃｍ２、Ｂ（３）＝０．０５μＪ／ｃｍ２、Ｂ（４）＝０．０６μＪ／ｃｍ２、Ｂ（５）＝０．０７μＪ／ｃｍ２等となる。この補正用画像形成は感光ドラム１周の間に行うのが好ましく、帯電装置の帯電能力が低く一度の帯電で飽和しない場合であっても帯電状態を揃えられる利点があり、また補正用画像形成に要する時間も短縮できる。
【００４９】
（背景部露光量補正制御）
図４のフローチャートを用いて背景部露光量の補正制御処理を説明する。プリンタエンジン制御部１０４は、ステップ（以下、Ｓとする）２０２でカウンタｎを１とする。Ｓ２０３でプリンタエンジン制御部１０４は、微小露光量Ｅ０に、例えばｎ＝１である場合にはＢ（１）＝０．０３μＪ／ｃｍ２を設定する。Ｓ２０４でプリンタエンジン制御部１０４は、Ｓ２０３で設定した微小露光量Ｅ０で補正用画像形成を行い、中間転写ベルト１上にパッチ画像ＰＹを形成する。尚、Ｓ２０４で形成する補正用画像は、上述した最大露光量による１画素幅の横ラインと微小露光量による１画素横ライン繰り返しのパターンで形成された７ｍｍ四方のパッチ画像である。
【００５０】
その後、ステップＳ２０５で、プリンタエンジン制御部１０４は、カウンタｎをインクリメントする（ｎ＝ｎ＋１）。Ｓ２０６でプリンタエンジン制御部１０４は、ｎが５より大きいか否かを判断し、ｎが５以下である場合はＳ２０３の処理に戻り、ｎが５より大きいと判断した場合はＳ２０７の処理に進む。このように、プリンタエンジン制御部１０４は、５水準の微小露光量Ｅ０を背景部露光に用いた場合のパッチ画像ＰＹを、中間転写ベルト１上に連続して形成する。即ち、プリンタエンジン制御部１０４は、微小露光量Ｅ０が異なるパッチ画像ＰＹを複数形成する。これらの補正用画像形成は他の画像形成ステーションに対してもほぼ同時に実施し、中間転写ベルト１上にはそれらの画像が重ならないように一連のパッチ画像が形成される。中間転写ベルト１上の一連のパッチ画像は、中間転写ベルト１の回動に伴い搬送されて濃度センサ４０に到達する。
【００５１】
Ｓ２０７でプリンタエンジン制御部１０４は、中間転写ベルト１上に形成したパッチ画像ＰＹの反射光量Ｒ（ｎ）を濃度センサ４０により検出（測定）する。Ｓ２０８でプリンタエンジン制御部１０４は、濃度センサ４０により検出した反射光量Ｒ（ｎ）を画像の濃度Ｄ（ｎ）に換算し、背景部の微小露光量Ｂ（ｎ）に対する画像濃度Ｄ（ｎ）の関係を１次近似する。この関係からＳ２０９でプリンタエンジン制御部１０４は、初期濃度Ｄ０と一致、又は、近い画像濃度になる露光量を求め、求めた露光量を微小露光量Ｅ０として設定する。即ち、プリンタエンジン制御部１０４は、濃度センサ４０により複数のパッチ画像ＰＹの濃度を各々検出し、複数の検出結果に基づいて、微小露光量Ｅ０の補正を行う。
【００５２】
［パッチ画像の濃度と背景部の電位の関係］
図５を用いて本実施例での補正用画像形成を用いた背景部の微小露光量補正の原理を説明する。図５で、横軸は微小露光量Ｅ（μＪ／ｃｍ２）、縦軸は反射濃度を示し、白い四角印は図４のＳ２０８でプリンタエンジン制御部１０４が各微小露光量Ｂ（ｎ）（ｎ＝１〜５）に対して求めた反射濃度Ｄ（ｎ）をプロットした点を示す。また、図５の外挿線は、図４のＳ２０８でプリンタエンジン制御部１０４が、微小露光量Ｂ（ｎ）と反射濃度Ｄ（ｎ）の関係に基づいて１次近似により求めた直線を示す。
【００５３】
濃度センサ４０は、約３ｍｍ径のアパーチャーに入光する反射光量を測定するので、測定した反射光量はトナー像を広視野でみた平均濃度に比例する。本実施例におけるパッチ画像ＰＹは図５に示すような主走査方向の線で構成された横線画像である。このため、パッチ画像（ウ）のようにトナーによって現像されたライン幅が太いと濃度が高く、パッチ画像（ア）のようにトナーによって現像されたライン幅が細いと濃度は低い。感光ドラム上のライン部の潜像電位は、十分な露光量Ｅ２５５で減衰させられるので図２（ｂ）のＥＶカーブに従って、ほぼ一定となる。この状態で、図４のＳ２０３〜Ｓ２０６の処理のように微小露光量Ｅ０を変更して背景部の電位を変えながらパッチ画像ＰＹを形成すると、背景部の電位が高いほどトナーによって現像されるライン幅が細くなる傾向がある。これは、背景部とトナー像部の電位差が広がって、潜像間に存在する電気力線の作用が強くなると、トナーを中心に寄せる働きが強くなるためと考えられている。つまり、パッチ画像のトナー濃度は、背景部の電位を反映しており、背景部の電位を使用期間中一定に保つためには、得られた画像の反射濃度の外挿線が、初期濃度Ｄ０と等しくなる微小露光量Ｅ０を背景部の露光に用いれば良い。即ち、プリンタエンジン制御部１０４は、図４のＳ２０８で求めた濃度センサ４０の検出結果に基づく１次近似の直線と、予め記憶しておいた初期濃度Ｄ０とから、感光ドラム１１の使用量に関わらず安定した画像形成を行うことが可能な微小露光量Ｅ０を求める。
【００５４】
図６は上述した方法により、微小露光量の補正を行いながら装置を使用した際の、微小露光量Ｅ（μＪ／ｃｍ２）（白い四角印）と、感光ドラム１１の背景部の電位（背景部電位ＶＤ（Ｖ））（×印）の推移を表したもので、横軸は通紙枚数（枚）である。本実施例によれば、上述した補正用画像によるフィードバック補正を行うことで、微小露光量の補正幅を使用量に応じて変化させる必要がある場合でも、適切な微小露光量を導くことができる。従って、感光ドラム１１の使用量に関わらず、高い精度で背景部電位ＶＤを一定（ＶＤ＝−６００Ｖ）に保って、反転かぶり（反転トナーが、かぶり取り電圧により現像されてしまう現象）の増加を抑えることができる。
【００５５】
また、本実施例のフィードバック補正においても、式３による感光ドラム膜厚ｄと帯電電位との関係は保たれているから、必然的に感光ドラムの使用量に応じた背景部露光量は、図６に示すように増加傾向で補正される。この結果、使用に伴い発生する帯電ローラ汚れ等による帯電電位の均一性低下に対して、大きな均し効果を確保することができるため、斑点画像の発生などが抑えられる。
【００５６】
尚、本実施例では、パッチ画像としてのパターンを形成する際に１画素幅のラインを組み合わせたが、これに限定されない。例えば、現像器１４の特性に応じて２画素幅のラインや３画素幅のラインを交互に形成するものでもよい。また、最大露光量で露光したラインと微小露光量で露光したラインの幅が異なっていてもよい。また、副走査方向に延びるラインを組み合わせたパターンや、主走査方向に対し傾斜したラインを組み合わせたパターンでもよい。また、背景部の電位の影響を受ける画像として、パッチ画像ＰＹにおける微小露光量で露光した領域が通常露光量で露光した領域を取り囲むように形成されるような画像でもよいし、最大露光量で露光したドットと微小露光量で露光したドットを交互に配置したパターンを用いてもよい。また、本実施例では、図５のパッチ画像（ア）等に示すように、微小露光量で露光した領域と通常露光量で露光した領域との比率がほぼ等しくなるようにパッチ画像を形成しているが、複数のパッチ画像において濃度の変化が現れるような比率であればよい。また、最大露光量で露光した領域の代わりに、トナーが付着するレベル以上の露光量で露光した領域のパターンであってもよい。
【００５７】
このように、微小露光量Ｅ０を変更して背景部の電位を変えることにより、トナーが付着するレベル以上の露光量（一定）で露光した領域（最大露光量Ｅ２５５で形成した領域）と背景部の電位との電位差が変化し、パッチ画像のトナー濃度の変化として現れるようなパターンを用いたパッチ画像であればよい。
【００５８】
また、本実施例では５水準の微小露光量Ｅ０でパッチ画像を形成したが、複数の水準の微小露光量Ｅ０でパッチ画像を形成すればよい。
【００５９】
以上本実施例によれば、感光ドラムのトナーを付着させない背景部の電位を適正に保ち、安定した画質で画像形成を行うことができる。
【実施例２】
【００６０】
実施例２の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置との対比において、背景部露光量決定手段としての制御のなかで、微小露光量Ｅ０の補正に先だって通常露光量Ｅ２５５の補正を行う点を除いて同じである。本実施例の画像形成装置も、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像形成手段を有し、更に中間転写ベルト１を含む転写装置及び定着器等を有するものとする。濃度センサ４０は中間転写ベルト１の表面に対向し、中間転写ベルト１上に形成された画像の反射光量の値をプリンタエンジン制御部１０４に出力する。プリンタエンジン制御部１０４は、この値から画像形成状態を判断し、それぞれのレーザドライバ６２に送る輝度信号６１やパルス幅信号６０の補正を行う。尚、本実施例でも、露光量は輝度信号６１ａにより制御することとする。
【００６１】
本実施例では、通常画像形成とは別に補正用画像形成を行って、その補正用画像の濃度を測定することで最適な微小露光量及び通常露光量の補正量を求める。図７を用いて、背景部露光量補正の動作を説明する。
【００６２】
［露光量補正］
本実施例の補正は、４つの画像形成ステーションすべてに対して行うものであり、各画像形成ステーションで形成された画像の測定結果を、各々のレーザ露光器１３の背景部露光量及びトナー像部露光量に反映させるものである。ここでは、イエロー画像形成ステーション１０ａを例に説明する。感光ドラム１１ａは露光工程の前に、帯電ローラ１２ａにより帯電電圧Ｖａで帯電される。感光ドラム１１ａに対して初めて画像形成を行う場合は、予め決められた初期値を使って、輝度信号６１ａにより、微小露光用の発光輝度Ａ０と、通常露光用の発光輝度Ａ１を指定し、前述の画像形成工程に従って露光する。本実施例での初期値は、微小露光量Ｅ０＝０．０３μＪ／ｃｍ２、最大露光量Ｅ２５５＝０．２５μＪ／ｃｍ２となるように、発光輝度Ａ０を通常露光用の発光輝度Ａ１の１２％としている。そして、感光ドラム１１ａのトナー像部をＶＬ≒−１５０Ｖ、背景部を同様にＶＤ≒−５００Ｖに減衰させる。
【００６３】
微小露光量による背景部の露光を行いながら１画素横ライン／１画素横スペース繰り返しのパターンで７ｍｍ四方のパッチ画像ＰＹ及び、ベタパターンで７ｍｍ四方のパッチ画像ＰＸ（第二潜像パターン）を形成し、転写工程により中間転写ベルト１上にそれらを転写する。パッチ画像ＰＸは、通常露光量（本実施例では、最大露光量Ｅ２５５）で露光された部分のみからなるパッチ画像である。この中間転写ベルト１上のパッチ画像ＰＹとパッチ画像ＰＸの反射光量を濃度センサ４０で測定し、プリンタエンジン制御部１０４は、初期濃度Ｄ０及び初期濃度Ｆ０として換算し記憶する。以後イエロー画像形成ステーションに対する補正は、この初期濃度Ｄ０及び初期濃度Ｆ０を基準にして、感光ドラム１１が交換されるまで例えば使用量５００ページごとに行う。
【００６４】
Ｓ３０２でプリンタエンジン制御部１０４は、カウンタｎを１とする。Ｓ３０３からＳ３０６において、プリンタエンジン制御部１０４は、背景部を現行の微小露光量Ｅ０（例えば、０．０３μＪ／ｃｍ２）としたままで、パッチ画像ＰＸを５水準Ｃ（ｎ）の最大露光量Ｅ２５５を用いて画像形成する。本実施例では、例えば０．２５〜０．４５μＪ／ｃｍ２で０．０５μＪ／ｃｍ２刻みの５水準で画像形成を行う。即ち、Ｃ（１）＝０．２５μＪ／ｃｍ２、Ｃ（２）＝０．３０μＪ／ｃｍ２、Ｃ（３）＝０．３５μＪ／ｃｍ２、Ｃ（４）＝０．４０μＪ／ｃｍ２、Ｃ（５）＝０．４５μＪ／ｃｍ２とする。具体的には、Ｓ３０３でプリンタエンジン制御部１０４は、最大露光量Ｅ２５５に、例えばｎ＝１である場合にはＣ（１）＝０．２５μＪ／ｃｍ２を設定する。
【００６５】
Ｓ３０４でプリンタエンジン制御部１０４は、Ｓ３０３で設定した最大露光量Ｅ２５５で補正用画像形成を行い、中間転写ベルト１上にパッチ画像ＰＸ（ベタパターンのパッチ）を形成する。そして、Ｓ３０５でプリンタエンジン制御部１０４は、カウンタｎをインクリメントする（ｎ＝ｎ＋１）。Ｓ３０６でプリンタエンジン制御部１０４は、ｎが５より大きいか否かを判断し、ｎが５以下である場合はＳ３０３の処理に戻り、ｎが５より大きいと判断した場合はＳ３０７の処理に進む。このように、プリンタエンジン制御部１０４は、これらの補正用画像形成を他の画像形成ステーションに対してもほぼ同時に実施し、中間転写ベルト１上にはそれらの画像が重ならないように一連のパッチ画像が形成される。
【００６６】
Ｓ３０７でプリンタエンジン制御部１０４は、中間転写ベルト１上に形成したパッチ画像ＰＸの反射光量Ｓ（ｎ）を、濃度センサ４０により測定する。Ｓ３０８でプリンタエンジン制御部１０４は、濃度センサ４０により測定した反射光量Ｓ（ｎ）を画像の濃度Ｆ（ｎ）に換算し、最大露光量Ｃ（ｎ）に対する画像濃度Ｆ（ｎ）の関係を１次近似する。Ｓ３０９でプリンタエンジン制御部１０４は、求めた１次近似の直線から初期濃度Ｆ０と一致、又は、近い画像濃度になる露光量を求め、求めた露光量を最大露光量Ｅ２５５として設定する。
【００６７】
次にＳ３１０からＳ３１４で５水準の微小露光量で背景部を露光しながら、パッチ画像ＰＹを中間転写ベルト１上に連続して同様に形成する。本実施例では、実施例１同様、０．０３〜０．０７μＪ／ｃｍ２で０．０１μＪ／ｃｍ２刻みとする。尚、Ｓ３１０〜Ｓ３１４の処理は、実施例１の図４で説明したＳ２０２〜Ｓ２０６の処理と同様であるため説明を省略する。ここで、Ｓ３１２でプリンタエンジン制御部１０４は、パッチ画像ＰＹを形成する。また、Ｓ３１５〜Ｓ３１７の処理は、実施例１の図４で説明したＳ２０７〜Ｓ２０９の処理と同様であるため説明を省略する。
【００６８】
以上説明したように、本実施例の露光量補正は、微小露光量Ｅ０の補正用画像形成に先だって、最大露光量Ｅ２５５の補正用画像形成を行う。ベタパターンであるパッチ画像ＰＸは、感光ドラム１１の背景部の電位の影響を受けにくいので、感光ドラム１１の使用が進んで膜厚が摩耗した場合でも、最大露光量Ｅ２５５によるトナー像部電位ＶＬが支配する。従って、図７のＳ３０２〜Ｓ３０９の処理で得られる最大露光量Ｅ２５５は、感光ドラム１１の摩耗具合によらず、感光ドラム初期のＶＬ（≒−１５０Ｖ）に電位減衰する最大露光量に設定される。この後引き続き、背景部に対する微小露光量の補正を行うことにより、感光ドラム１１の経時変化や環境変化等でＶＬが変化する場合であっても、適切な微小露光量を設定できる。
【００６９】
以上本実施例によれば、感光ドラムのトナーを付着させない背景部の電位を適正に保ち、安定した画質で画像形成を行うことができる。
【実施例３】
【００７０】
［微小露光量補正について］
実施例３においては、背景部露光量決定手段として、例えば感光ドラム１１の積算回転数を使った背景部露光量最適化制御を備える。この制御により、前述の背景部の微小露光量Ｅ０を感光ドラム１１の電荷輸送層の膜厚ｄ（μｍ）に応じて補正する。式３によれば、感光ドラム１１の誘電体層の厚みｄが減少すると、帯電電位Ｖ０は高くなる。電荷輸送層の厚み減少は、すなわち誘電体層の厚み減少を意味するので、この補正の役割は、この膜厚変化による帯電電位Ｖ０の上昇を抑えることにより、背景部電位ＶＤの上昇を抑え、一定に保つためのものである。背景部電位ＶＤの上昇は現像電位に対する、かぶり取り電圧を上昇させることになる。一方で、かぶり取り電圧は、反転トナー（逆極性に帯電したトナー）に対しては現像電圧と等価であるから、反転かぶりが増加する。そのため、本実施例では背景部電位ＶＤを一定に維持することで、感光ドラム１１の使用が進んだ場合でも反転かぶりを抑える構成としている。
【００７１】
イエロー画像形成ステーションを例に、図８を用いて具体的に微小露光量補正について説明する。尚、本実施例において、微小露光量は、図３（ａ）に示すパルス幅信号６０ａにより制御されるものとする。画像形成ユニット１０ａは感光ドラム１１ａの積算回転数を記憶する記憶部材（不図示）を備えている。ステップ（以下、Ｓとする）１０１で、プリンタエンジン制御部１０４は、記憶部材に記憶された感光ドラム１１ａの積算回転数を読み出す（図中、ＬＯＡＤと記す）。Ｓ１０２ではプリンタエンジン制御部１０４は、Ｓ１０１で読み出した積算回転数に基づいて背景部露光の微小露光量Ｅ０を決定する。Ｓ１０３でプリンタエンジン制御部１０４は、画像形成を行う。Ｓ１０４でプリンタエンジン制御部１０４は、一連の画像形成動作で回転させた感光ドラム１１ａ（図中、単にドラムと記す）の回転数を計測（カウント）する。Ｓ１０５でプリンタエンジン制御部１０４は、プリントジョブ（図中、ＪＯＢと記す）が終了したか否かを判断し、プリントジョブが終了していないと判断した場合はＳ１０３の処理に戻り、プリントジョブが終了したと判断した場合はＳ１０６の処理に進む。Ｓ１０６でプリンタエンジン制御部１０４は、画像形成終了時に感光ドラム１１ａの回転数を積算回転数に加算し、Ｓ１０７で画像形成ユニット内の記憶部材の積算回転数を更新する（図中、ＳＡＶＥと記す）。
【００７２】
微小露光量の補正に関しては、図２（ｂ）のＥＶカーブに基づいて算出する。前述の通り、初期状態の感光ドラム１１ａの電荷輸送層２４ａの膜厚が２０μｍのときは、背景部露光時の露光量を０．０３μＪ／ｃｍ２に設定している（図２（ｂ）の実線曲線）。図２（ｂ）の破線曲線は、寿命到達時の感光ドラム１１ａにおける帯電電位Ｖ０及びＥＶカーブを示すもので、電荷輸送層２４ａの膜厚が１０μｍに減るために、帯電電位Ｖ０の上昇がみられる。また、図２（ｂ）のグラフから、感光ドラム１１ａの寿命到達時において、上昇した帯電電位Ｖ０（＝−６８６Ｖ）に対し、初期と同じ−５００Ｖの背景部電位ＶＤに保つためには、露光量を０．０６μＪ／ｃｍ２に設定するのが最適であることがわかる。
【００７３】
感光ドラム１１ａの電荷輸送層２４ａの摩耗は、当接するドラムクリーナ１７ａや帯電部における放電浸食などによって促進されるため、感光ドラム１１ａの摩耗量は積算回転数に比例すると考えてよい。本実施例においては、電荷輸送層２４ａが、１５０００回転（５００ページ印字相当）で１μｍ摩耗するという事前実験結果より、積算回転数と電荷輸送層２４ａの膜厚ｄ（μｍ）との関連付けを行う。
【００７４】
以上の論理計算により、積算回転数１５０００回転毎にＰＷＭＩＮを増加させることで、０．００３μＪ／ｃｍ２背景部の露光量Ｅ０を増やし、初期０．０３μＪ／ｃｍ２から０．０６μＪ／ｃｍ２へと線形推移させて、背景部露光量を決定する。この制御により、感光ドラム１１ａの電荷輸送層２４ａの膜厚によらず、背景部電位ＶＤを−５００Ｖに略一定に保つ構成とする。
【００７５】
ここで、感光ドラム１１の摩耗による背景部電位ＶＤの変動に対して、帯電電圧Ｖａを変更して補正する方法もある。今回のＶａ＝−１１８０Ｖを、使用量に応じて例えば−１０９４Ｖへ向けて下げることで、背景部電位ＶＤの変動を抑えることができる。しかしながら、帯電装置は使用に伴い劣化していくために、帯電装置自身の帯電能力或いは、帯電均一化能力が低下する。従って、帯電電圧Ｖａを下げて補正した場合、帯電能力の低い部分で現像電圧との電位差が小さくなって、かぶり現象が増加するという問題が発生することがわかった。本実施例で用いている帯電ローラ１２による帯電装置は、最小限の放電で帯電を行うため、オゾンなどの発生を抑えられる利点があるものの、表面が汚れやすく、使用が進むと帯電不足を生じることがある。また、非接触のコロナ帯電器を用いた場合でも、ワイヤーが汚れて同様に帯電不良が発生する。このような現象に対して、本実施例で示した構成の優れている点を検証したので結果を次に記す。
【００７６】
［比較実験］
背景部電位ＶＤの変動に対する補正に関して、実施しない場合を比較例１、帯電電圧Ｖａで補正する場合を比較例２とし、本実施例の画像形成装置と比較実験を行った。プレーン記録紙（坪量６８ｇ／ｍ２）通紙によるフルカラー画像形成を繰り返し、感光ドラム１１の初期から寿命到達までトナー像比率１％の画像をプリントした場合に、１０００枚ごと画像を確認して、かぶり量及び画像均一性に関して評価を行った。かぶり量は光学反射率測定機により、記録紙上の背景部の光学反射率を測定し、記録紙のみの反射率から差し引いて、反射率変化量を求め、記録紙上を中央と端部それぞれの領域で１０点以上測定しその平均値とした。画像均一性は、記録紙上の局所的な濃度変化の発生に着目して、視覚的に目立つ場合を「×」、兆候が見られる場合を「△」、発生しない場合を「○」として評価した。
【００７７】
図９（ａ）はかぶり量（％）の推移を示したものである。比較例１（白四角、破線）では、通紙枚数の増加に伴い帯電電位Ｖ０が上昇するため、背景部電位ＶＤと現像電位の電位差拡大による反転かぶりが大きく増加している。また、比較例２（白三角、一点鎖線）では反転かぶりは増加しないものの、帯電ローラ１２が汚れて背景部電位ＶＤの低い部分で局所的なかぶりが発生し、かぶり量の総和としては増加傾向にある。
【００７８】
図９（ｂ）は画像均一性の推移を示したものである。比較例２においては、通紙寿命後半で帯電ローラ１２汚れが増加して、帯電ローラ周期の斑点画像（背景部電位ＶＤが現像電圧より低くなり、背景部が部分的に現像されてしまう現象）が発生する。帯電ローラ１２の汚れは、表面の高抵抗被膜と等価と考えられるから、微小空隙の分圧を小さくして放電を阻害する。このような傾向は帯電電圧Ｖａを下げることより顕著になり、比較例２による背景部電位ＶＤの補正は、「かぶり」に比べてより視覚的に目立つ「斑点画像」の増加を招くおそれがあることを示している。
【００７９】
本実施例によれば、背景部電位ＶＤを一定に保って反転かぶりの増加を抑えるだけでなく、背景部露光量Ｅ０を上昇させることで十分な均し効果を確保することができる。そして本実施例によれば更に、帯電ローラ汚れ等による帯電電位の均一性低下を招くことなく、背景部電位ＶＤを形成することができる。従って、使用度合いの進行に伴う背景部電位ＶＤの上昇及び均一性低下に対して、効果的な対策を施すことが可能であるといえる。
【００８０】
また、背景部電位ＶＤが各画像形成ステーションで一定に保たれているため、各現像装置に同一の電源から電圧を供給する場合であっても、かぶりの増加を抑えられる利点もある。
【００８１】
以上本実施例によれば、感光ドラムのトナーを付着させない背景部の電位を適正に保ち、安定した画質で画像形成を行うことができる。
【実施例４】
【００８２】
実施例４の画像形成装置は、実施例３の画像形成装置との対比において、背景部露光量決定手段により決定された露光量のデータの出力先として図３（ａ）に示す輝度信号６１ａによって、微小露光量Ｅ０を制御する点を除いて同じである。本実施例の画像形成装置も、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像形成手段を有し、更に中間転写体としての中間転写ベルトを含む転写装置及び定着器等を有するものとする。
【００８３】
［微小露光量補正について］
本実施例においては、実施例１と同様に、背景部の微小露光量Ｅ０を感光ドラム１１ａ〜１１ｄの電荷輸送層の膜厚ｄ（μｍ）に応じて補正する。微小露光量の補正は、感光ドラム１１ａの積算回転数１５０００回転毎に０．００３μＪ／ｃｍ２露光量を増やし、初期０．０３μＪ／ｃｍ２から０．０６μＪ／ｃｍ２へと線形推移させる。これにより、感光ドラム１１ａの電荷輸送層の膜厚ｄ（μｍ）によらず、背景部電位ＶＤを−５００Ｖに略一定に保つ構成とする。
【００８４】
本実施例では背景部の微小露光量Ｅ０は、輝度信号６１ａにより指定される微小露光用の発光輝度Ａ０が支配する。プリンタエンジン制御部１０４は、感光ドラム１１ａの積算回転数に応じて、発光輝度Ａ０を上昇させることで微小露光量Ｅ０を増加させる。実施例３においては、パルス幅信号６０ａを用いたＰＷＭＩＮにより、レーザダイオード６３ａを高周波でスイッチング動作させて微小露光量Ｅ０を作り出している。これに対し、本実施例では背景部の微小露光におけるスイッチング動作は伴わない。その結果、高周波ノイズなどを低減しやすい利点がある。
【００８５】
以上本実施例によれば、感光ドラムのトナーを付着させない背景部の電位を適正に保ち、安定した画質で画像形成を行うことができる。
【００８６】
上述した実施例１〜４の画像形成装置は、中間転写体１上にパッチ画像ＰＹとしてのトナー像を転写し、それを濃度センサ４０で検知する構成だったが、これに限られない。つまり、中間転写体１の代わりに、静電搬送ベルト（ＥＴＢ）上に転写し、これを検知する構成でもよい。また、感光ドラム１１周面に対向して濃度センサ４０を配置し、中間転写体１等に転写することなくパッチ画像ＰＹの濃度を検知してもよい。また、光照射手段としてレーザ露光器１３を備える画像形成装置１００について説明したが、レーザ露光器１３はこれに限られない。つまり、感光ドラム１１の軸線方向に配列した複数の発光部（ＬＥＤ等）を有し、複数の発光部の夫々を画像データに応じて発光させ、感光ドラム１１の回転による感光ドラム１１の表面の移動方向にのみ走査を行うような光照射手段を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１３    レーザ露光器
４０    濃度センサ
１０４  プリンタエンジン制御部
【図１】
0006021390.tif 000002
【図２】
0006021390.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006021390.tif 000005
【図５】
0006021390.tif 000006
【図６】
0006021390.tif 000007
【図７】
0006021390.tif 000008
【図８】
0006021390.tif 000009
【図９】
0006021390.tif 000010