(57)【要約】【課題】反転現像を行う画像形成装置において、画像部周辺のトナーチリを低減でき、被転写体全面にわたって良好な転写性を可能とする画像形成装置を提供する。【解決手段】画素数単位で画像部Ｆに対して非画像部ＮＦより強いＰＴＬ露光を行うことによって、非画像部ＮＦの電位を減少させると共に、同時に画像部Ｆへの正電荷が効率的に発生して、安定して確実にトナーのチリ発生を抑制する。【選択図】図３
2011027916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持するための像担持体と、当該像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、当該帯電手段によって帯電された像担持体表面に、画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段と、当該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段と、当該現像手段によって前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写するための転写手段と、当該転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記トナー像を前記被転写体上に転写する前に前記像担持体を露光する転写前露光手段を有する画像形成装置において、
前記転写前露光手段は、前記像担持体上に形成されたトナー像の画像部を、当該トナー像の非画像部より大きな露光量で露光するように制御手段によって制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記転写前露光手段は、前記トナー像の画素単位で前記露光量を変化可能となっていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
前記転写前露光手段による露光後の前記非画像部の電位が、前記転写前露光手段で露光する直前の前記画像部の電位以下となるように、前記制御手段によって制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置において、
前記トナー像の画像部のトナー付着量に応じて、当該画像部に対する前記転写前露光手段の露光量が、前記制御手段によって制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置において、
前記トナー像の画像部のトナー色に応じて、当該画像部に対する前記転写前露光手段の露光量が、前記制御手段によって制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置において、
前記トナー像の画像部のトナーの光透過率に応じて、当該画像部に対する前記転写前露光手段の露光量が、前記制御手段によって制御されている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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体上に形成されたトナー像を被転写体に転写する前に露光処理を行なう転写前露光処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を利用した画像形成装置においては、現像方式として反転現像方式が多く用いられている。反転現像方式は、帯電ローラ、帯電チャージャー等の帯電手段により一様に表面を帯電した像担持体に対し、レーザービーム、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の露光手段により画像情報に対応した画像露光を行って静電潜像を形成し、その際に露光を受けて電位の低下した部分に像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させてトナー像を形成する方法である。
反転現像方式では、トナーが付着する画像部は露光により帯電電位が低下し、トナーを付着させない非画像部はトナー像形成後も帯電電位が高いままである。そして、転写工程において、被転写体の背面にトナーと逆極性の電荷を印加して被転写体の表面にトナーを転写する際、像担持体の非画像部と被転写体間の電位差が非常に大きくなり、放電が発生して転写効率の低下や画像劣化を招く。この問題を解決するため、現像工程と転写工程との間で、トナー像の形成された像担持体にＬＥＤ等の露光手段によって像担時体を一様に露光し、像担持体の帯電電位を低下させ、転写工程における転写電流を効率良く被転写体に作用させて低い転写電流で高い転写効率が得られるようにする転写前露光（Pre-Transfer Lighting、以下ＰＴＬと略す）工程が良く用いられる。
【０００３】
しかしながら、このような転写前露光処理を行なうと、トナーのチリが発生しやすくなる。このトナーのチリ発生について、図１６に基づいて説明する。図１６は、反転現像プロセスの電位図を示し、（ａ）は、ＰＴＬ露光時における電位図、（ｂ）はＰＴＬ露光後における電位図、（ｃ）は、ＰＴＬ露光後のトナーのチリ発生時における電位図である。現像手段によってトナー像が形成された直後における像担持体上の電位の状態は、図１６（ａ）に示すように、トナーＴが付着しているトナー像の画像部Ｆより、トナーＴを有していないトナー像の非画像部ＮＦが高電位となっているために、被転写体上にトナー像を転写する際に、像担持体の非画像部ＮＦと被転写体間の電位差が非常に大きくなり放電が発生して転写効率の低下や画像劣化を招く。そのため、図１６（ａ）で示すように、像担持体の上方からＰＴＬ露光を行なうと、図１６（ｂ）に示すように、非画像部ＮＦの帯電電位が低下して放電等を抑制して良好な転写が可能となる。しかしながら、このようにして低下した非画像部ＮＦの帯電電位は、減衰して画像部Ｆの帯電電位より低くなり（図１６（ｃ）参照）、トナーＴが画像部Ｆからその周辺にチリとなって飛散し、画像が不鮮明になる等の問題を招く。これは、像担持体とトナーの帯電極性が同極性であるため、非画像部電荷が除電されると静電反発力によりトナーが飛散しやすくなるためである。
【０００４】
これらの問題を解決するため、例えば、特許文献１及び２等に示されるように、転写前の露光量を非画像部電位が画像部電位より低くならない所定光量に設定することが知られている。しかし、像担持体の帯電電位の経時変化や露光素子の劣化に伴う露光量の変動、あるいは、環境変化によるトナー帯電量の変動によって転写前露光を行う画像部の帯電電位や非画像部の帯電電位自体が変動するため、転写前露光後の非画像部電位、画像部電位及びそれらの電位差を制御するのは困難であり、トナー像の飛び散りや被転写体の像担持体からの分離不良を生じる。
また、これらを解消するため、特許文献３等に示されるように、露光後の非画像部電位と画像部電位を検出し、露光後の非画像部電位（絶対値）が露光後の画像部電位（絶対値）以上となるように、前記露光手段の露光量を制御手段により制御し、非画像部電位を低下させて被転写材の分離を助けると同時に非画像部電位と画像部電位に所定の電位差ΔＶを設けることによりトナーの飛び散りを防いでいる。しかし、この方法でも、画像部電位が高い場合に制御が困難で、電位差を設けるため、転写前帯電を用いる等複雑な構成および制御を実施しなければならない。
【０００５】
また、特許文献４では、反転現像を行う画像形成装置において、転写ムラを防止するとともに、文字画像周辺部におけるトナーチリを低減でき、被転写体全面にわたって良好な転写性を得るために、トナー像とトナー像が形成された像担持体とに、像担持体の帯電極性と同極性の電荷を付与する転写前電荷付与装置と、電荷を付与された像担持体を除電する転写前除電ランプとを設け、転写前電荷付与装置により像担持体に電荷を付与するともに像担持体上のトナー像の電荷量を増加させトナーと像担持体の導電性基体との鏡像力を増加させている。しかし、この方法では、電荷付与装置を新たに追加することによる構成の複雑化や、近年の流れである装置小型化に伴う配置スペース確保の困難、また、像担持体を更に帯電させることにより像担持体の劣化を促進させてしまう等の課題がある。
また、特許文献５では、画像部外の非画像領域で、かつ画像部から１００μｍ以上はなれた領域部分の除電を行って、画像部周辺領域の高電位部（未露光部）は残しつつ、非画像部域の低電位化によって分離性を向上させることが提案されている。しかしながら、転写前露光の書き込み位置の位置あわせや、例えば文字やディザパターン等、複雑な画像パターンにおいては所望の画像部周辺領域の高電位部を保持させることは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、反転現像を行う画像形成装置において、画像部周辺におけるトナーチリを低減でき、被転写体全面にわたって良好な転写性を可能とする画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、当該像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、当該帯電手段によって帯電された像担持体表面に、画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段と、当該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段と、当該現像手段によって前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写するための転写手段と、当該転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記トナー像を前記被転写体上に転写する前に前記像担持体を露光する転写前露光手段を有する画像形成装置において、前記転写前露光手段は、前記像担持体上に形成されたトナー像の画像部を、当該トナー像の非画像部より大きな露光量で露光するように制御手段によって制御されていることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記転写前露光手段は、前記トナー像の画素単位で前記露光量を変化可能となっていることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記転写前露光手段による露光後の前記非画像部の電位が、前記転写前露光手段で露光する直前の前記画像部の電位以下となるように、前記制御手段によって制御されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記トナー像の画像部のトナー付着量に応じて、当該画像部に対する前記転写前露光手段の露光量が、前記制御手段によって制御されていることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記トナー像の画像部のトナー色に応じて、当該画像部に対する前記転写前露光手段の露光量が、前記制御手段によって制御されていることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項５記載の画像形成装置において、前記トナー像の画像部のトナーの光透過率に応じて、当該画像部に対する前記転写前露光手段の露光量が、前記制御手段によって制御されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、転写前露光手段は、像担持体上に形成されたトナー像の画像部を、当該トナー像の非画像部より大きな露光量で露光するように制御手段によって制御されていることによって、反転現像を行う画像形成装置において、画像部周辺におけるトナーチリを低減でき、被転写体全面にわたって良好な転写性を可能とする画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】トナーのチリ発生評価と転写前露光手段における露光エネルギー（露光量）との関係をグラフで示す図である。
【図２】ＰＴＬの露光量と、像担持体の帯電電位状態及び像担持体Ｋの電荷輸送層（ＣＴＬ）と電荷発生層（ＣＧＬ）における電荷発生状況との関係を示す模式図で、（ａ）は、ＰＴＬの露光量が図１におけるＸ１の状態、（ｂ）は図１におけるＸ２の状態、（ｃ）は図１におけるＸ３の状態を示す模式図である。
【図３】本発明による一実施形態に係るＰＴＬの露光量と、像担持体の帯電電位状態及び像担持体Ｋの電荷輸送層（ＣＴＬ）と電荷発生層（ＣＧＬ）における電荷発生状況との関係を示す模式図である。
【図４】トナーの付着量をパラメータとしたトナーのチリ発生評価と転写前露光手段における露光量との関係をグラフで示す図である。。
【図５】黒（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各トナーにおける光透過率の関係をグラフで示す図である。。
【図６】トナー色をパラメータとしたときのトナーチリ評価ランクとＰＴＬの露光量の関係をグラフで示す図である。。
【図７】実施例１に係る多色対応画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図８】実施例１に係る多色対応画像形成装置のＰＴＬの露光量を制御する制御手段のブロック図である。
【図９】実施例１に係る多色対応画像形成装置のＰＴＬの露光量を制御する制御手段のフローチャートである。
【図１０】実施例２に係る多色対応画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１１】実施例２に係る多色対応画像形成装置のＰＴＬの露光量を制御する制御手段のブロック図である。
【図１２】実施例３に係る多色対応画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１３】実施例３に係る多色対応画像形成装置のＰＴＬの露光量を制御する制御手段のブロック図である。
【図１４】実施例３に係る多色対応画像形成装置のＰＴＬの露光量を制御する制御手段のフローチャートである。
【図１５】実施例３に係る多色対応画像形成装置のＰＴＬの露光量制御で使用される透過率−ＰＴＬ光量増加率の関係をグラフで示す図である。
【図１６】従来の反転現像プロセスの電位図を示し、（ａ）は、ＰＴＬ露光時における電位図、（ｂ）はＰＴＬ露光後における電位図、（ｃ）は、ＰＴＬ露光後のトナーのチリ発生時における電位図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために、ＰＴＬ工程を有する画像形成装置において、像担持体の全面にＰＴＬ露光を行い、トナー像の画像部周辺のチリ量について検討を行なった。
この検討結果について、図１に基づいて説明する。図１は、トナーのチリ発生評価と転写前露光手段における露光エネルギー（露光量）との関係を示すグラフ図である。この場合、チリ発生評価は、文字画像としてトナー像を形成した際の文字周辺のチリ量を主観評価し、チリの発生が激しいものをランク１、チリの発生がない良好な画像をランク５として評価を実施した。
図１から明らかなように、ＰＴＬを点灯しない場合（Ｘ１）、チリは発生しないが、像担持体の非画像部と被転写体との電位差が非常に大きくなり、この領域で放電が発生しやすくなるため、特に定電流制御の画像形成装置では、転写率低下等の画像への悪影響が懸念される。露光量を増加させるに従い、一旦チリランクは悪化する（Ｘ２）が、更に露光量を増加させると、予想に反してチリ評価のランクが向上する（Ｘ３）という傾向があることを究明した。
【００１２】
この現象について、図２に基づいて説明する。図２は、ＰＴＬの露光量と、像担持体の帯電電位状態及び像担持体Ｋの電荷輸送層（ＣＴＬ）と電荷発生層（ＣＧＬ）における電荷発生状況との関係を示す模式図で、（ａ）は、ＰＴＬの露光量が図１におけるＸ１の状態、（ｂ）は図１におけるＸ２の状態、（ｃ）は図１におけるＸ３の状態を示している。即ち、図１（ａ）で示すＸ１の状態では、非画像部ＮＦの電位（ＶＤ）と画像部Ｆの電位（ＶＬ）の電位差（非画像部が負に大きい）によってチリ発生は押さえ込まれている。
ＰＴＬの露光量を増加させて、Ｘ２の状態になると、図２（ｂ）で示すように、像担持体Ｋ上の帯電電荷の減衰が起こるが、減衰量はトナーＴが存在する画像部ＦよりもトナーＴによる光遮蔽のない非画像部ＮＦにおいてより大きい。このように、非画像部ＮＦの電荷の緩和が進み、画像部Ｆとの電位差がチリ発生を抑制するのに十分でなくなると像担持体Ｋ上のトナーＴがチリとなって周囲に飛散する。
更に、ＰＴＬ露光量を増加させると、図２（ｃ）に示すように、非画像部ＮＦの電荷は０Ｖに近づくが、画像部Ｆには、トナー電荷の存在によって発生した正電荷が集まるため、再び、画像部Ｆと非画像部ＮＦの電位差が発生し、チリの発生が抑制されるものと推察される。
このように、転写前露光工程の露光量を強くすることにより、非画像部ＮＦだけでなく画像部Ｆの像担持体Ｋ上にトナー電荷と逆極性の正電荷が集まりトナーのチリ発生を抑制することが可能となることを究明した。
【００１３】
また、従来から行われているように、非画像部ＮＦの電位の絶対値が画像部Ｆの電位の絶対値以下にならないように露光量を制限することも可能だが、近年、耐久性向上のための像担持体の低帯電化が行われている。このような場合には、非画像部ＮＦの電位と画像部Ｆの電位の電位差が小さく、ＰＴＬの露光量を制御して非画像部ＮＦの電位を画像部Ｆの電位より小さくしないように制御しなければならず、制御が困難になってきている。また、経時でも安定した画像を形成するために、像担持体の帯電電位を調整してトナー付着量を制御する制御方式等を行っている画像形成装置が多く、このような場合には非画像部ＮＦの電位の変動に合わせて随時露光量を調整しなければならない。
本発明者らは、このような状況を踏まえて、さらに最適な露光量の制御を行うために検討を行なった。結果、図３に示すように、画素数単位で画像部Ｆに対して非画像部ＮＦより強いＰＴＬ露光を行うことによって、非画像部ＮＦの電位を減少させると共に、同時に画像部Ｆへの正電荷が効率的に発生して、安定して確実にトナーのチリ発生を抑制することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
このような、非画像部ＮＦと画像部Ｆに対するＰＴＬの露光量を変化させるには、ＰＴＬとして、例えば、像担持体の軸方向に平行な長手方向を有するＬＥＤアレイを用いることによって容易になし得る。即ち、ＬＥＤアレイにおける発光素子は、長手方向において、書き込みユニットで像担持体上に書き込まれている画素単位の大きさとほぼ同等の照射面積を有する発光素子を多数配列し、画像部Ｆに対する発光素子の露光量が、非画像部ＮＦに対する発光素子の露光量より大きくするように各発光素子に供給する電力量を制御することによって容易になし得る。
この場合、画像部Ｆへの露光量は、非画像部ＮＦへの露光量より多くすることが必要であるが、画像部Ｆへの正電荷を効率的に発生させるには、画像部Ｆへのトナーの付着量に応じて変動させることが望ましい。
【００１５】
図４は、トナーの付着量をパラメータとしたトナーのチリ発生評価と転写前露光手段における露光量との関係を示すグラフ図である。図４から明らかなように、トナー付着量が０．２ｍｇ／ｃｍ2と比較的少ない場合（折れ線１）には、画像部Ｆへの正電荷の発生が、少ないＰＴＬの露光量で生じるのに対して、トナー付着量が０．５ｍｇ／ｃｍ2と比較的多い場合（折れ線２）には、多くのＰＴＬの露光量が必要となる。このようにトナー付着量に応じてＰＴＬの露光量を変化させると、適正に画像部Ｆへの正電荷が発生するだけでなく、必要以上の露光を抑制して像担持体の劣化を低減することが可能となるので望ましい。このように、画像の書き込みエネルギー量に応じて画像部領域へのＰＴＬ光量を制御すれば、適正なＰＴＬ露光量でトナーチリの発生を抑制することができ、高寿命な制御を実施することができる。
また、最近のカラー化に伴い、フルカラーの画像形成装置が増えてきている。フルカラーの画像形成装置はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーの使用が一般的であるが、同じトナー付着量でもトナー色よって、トナーチリの評価ランクと露光量の関係が変わることを実験により確認した。
これは、同じトナー付着量であってもトナー色が異なると、トナーの光を透過する透過率が異なるために、トナーによる画像部Ｆの遮蔽効果が相違してくるためと考えられる。
【００１６】
図５は、黒（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各トナーにおける光透過率の関係を示すグラフ図である。ここでは、ＯＨＰ上に各色のトナー毎に付着量が約０．５ｍｇ／ｃｍ2のベタ画像を形成し、光パワーメータを用いて透過光量を測定して透過率を算出した。図５からわかるように、トナー色により透過率が大きく異なっており、同一トナー付着量であってもトナーによるトナー像の画像部の遮蔽効果が相違することを示している。
図５の結果から、同一トナー付着量であっても、トナーの色に応じてＰＴＬの露光量を変える必要があることが理解されるが、図６に、トナー色をパラメータとしたときのトナーチリ評価ランクとＰＴＬの露光量の関係を示し、折れ線３は、黒トナー、折れ線４はマゼンタトナー、折れ線５はシアントナーについて示す。この場合、ＯＨＰ上に黒（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各トナー毎に付着量が約０．５ｍｇ／ｃｍ2のベタ画像を形成したものを用いてトナーチリ評価ランクとＰＴＬの露光量を測定した。
【００１７】
この図６の結果から、トナーチリ評価ランクを改善できる露光量は、黒トナー、シアントナー、マゼンタシトナーの順で多くする必要があることが判明する。逆に言えば、透過率の低いトナーほど露光量を強くしなければトナーチリ評価ランクが向上しないことがわかる。このように、トナー色に応じて転写前露光手段の画像部の露光量を制御、調整することによりトナーチリの発生の少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
従って、カラー画像形成時にトナーチリの少ない、高画質、高安定な画像を形成するには、トナーの付着量と共に、トナー色を検知して、トナー付着量と共にトナー色に応じてＰＴＬの露光量を制御、調整することが必要となる。このようなトナー色の検知は、静電潜像形成時に、像担持体上に画像情報に応じたトナー色に対応する書き込み光を照射する際の後述する書き込みユニット内のトナー色に対応する書き込み光光源への入力信号によって容易に検知することができる。
【００１８】
次に、本発明による実施形態に係る画像形成装置について、以下、図面を参照して、実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
図７は、実施例１に係る多色対応画像形成装置の概略構成を示す図である。図８は、実施例１に係る多色対応画像形成装置のＰＴＬの露光量を制御する制御手段のブロック図である。
図７において、この実施形態に係る画像形成装置においては、像担持体であるドラム状感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周囲に、それぞれ帯電手段である帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、現像手段である現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、転写手段である転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、クリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配備されている。ここで、符号の数字の後につけられたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのアルファベットは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー色を示している。
【００１９】
帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に接触或いは非接触して感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの矢印方向への回転と共に回転して感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面を一様に帯電するための帯電手段を構成する帯電部材で、ある。
現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、ケース内にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーを収容し、これらのトナーを感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に形成された各色に対応する静電潜像に現像ローラによって供給して静電潜像をトナー像化する。
転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、無端状の搬送ベルト１４によって搬送される被転写体である転写用紙Ｐに、後述するように、転写バイアス手段１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋからの転写バイアスを供給されて感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成されたトナー像を転写する転写手段である。ここで、搬送ベルト１４は、駆動ローラ１３ａ、従動ローラ１３ｂとの間に張架されて駆動ローラ１３の矢印方向への回転によって矢印Ａ方向に移送されるようになっており、レジストローラ１２からの転写用紙Ｐの搬送によって、転写用紙Ｐが搬送ベルトに供給されるようになっている。
【００２０】
このような画像形成装置によって、転写用紙Ｐ上に画像形成する方法について説明する。先ず、回転する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに、帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによって、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面を一様に帯電させる。このように帯電された感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に、書き込みユニット２０から、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像情報に対応する光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを照射して、各色に対応する静電潜像を形成する。このようにして各色に対応する静電潜像が形成された感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの静電潜像に対して、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋから各色のトナーが供給されて各色のトナー像が形成される。
このようにして感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像は、レジストローラ１２によってタイミングを合わせて搬送ベルト１４に搬送されて、さらに搬送ベルト１４で感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに搬送される転写用紙Ｐ上に転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋによって転写バイアスが供給されて転写される。この場合、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像は、転写用紙Ｐ上に順次積層させて転写されてカラートナー画像が形成される。このようにしてカラートナー画像の形成された転写用紙Ｐは、定着装置１０の加熱ローラ１０ａ及び加圧ローラ１０ｂの加熱、加圧を受けて、カラートナー画像は転写用紙Ｐ上に定着される。
【００２１】
一方、転写用紙Ｐ上にトナー像を転写した感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、転写後に残存するトナーをクリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋで除去、クリーニングされ、次の画像形成のための帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによる帯電受ける。このようにして、同じ動作が繰返されて転写用紙Ｐ上に画像形成を行なう。
このような画像形成において、前述のように、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからトナー像を転写用紙Ｐ上に転写する際に、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、転写用紙Ｐとの間で放電が発生する等して転写効率の低下や画像劣化を招く場合がある。
この実施例１に係る画像形成装置においては、このような感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、転写用紙Ｐとの間での放電等を抑制するために、現像器現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋとの間の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周囲に転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを配設させている。そして、これらの転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに対して、トナー像の画像部に対する露光量が非画像部に対する露光量より強くなるように、制御手段８０Ｙ、８０Ｍ、８０Ｃ、８０Ｋによって制御されて感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光するようになっている。
転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋとしては、例えば、感光体の軸方向に平行する長手方向を有するＬＥＤアレイが用いられ、その長手方向での発光素子は書き込みユニットで書き込まれる画素の大きさと同等の露光面積を有した状態で配列しており、後述する制御手段により長手方向での露光位置及び露光強度を各素子で設定できるようになっている。この実施例においては、ＬＥＤアレイについて説明を行ったが、走査型のレーザーダイオード（ＬＤ）を用いることも可能である。
【００２２】
次に、この制御方法について、図８に基づいて説明する。各制御手段８０Ｙ、８０Ｍ、８０Ｃ、８０Ｋは、基本的に同一構成のため、例えば、制御手段８０Ｙを代表して説明する（以下同様とする）。制御手段８０は、図８に示すように、制御部８０ａとＲＯＭ８０ｂを備えており、ＲＯＭ８０ｂには、感光体１の回転速度、現像器４から転写前露光手段７までの距離等のデータ、各トナー色におけるトナー像の画像部と非画像部における露光量のテーブル、トナー像が現像器４から転写前露光手段７に到達する時間を算出する式、及び画像部と非画像部の位置を算出するプログラム等が記憶されている。
制御部８０ａには、図８に示すように、光書込みユニット２０から送給される画像形成開始時刻入力手段２１からの入力信号が入力されると、画像部がＰＴＬ７に到達する時間をＰＴＬ位置と感光体１の回転速度から算出し、露光が行われてから同時間が経過したタイミングで非画像部にＰＴＬ７を実施するように制御する。また、制御部８０ａは、光書込みユニット２０から送給される画像情報入力手段２２からの画像部と判断された領域には、非画像部の露光量以上の露光を実施するように制御する。
【００２３】
この制御手段を使用して転写前露光手段７の露光を制御する方法について、図９で示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、画像形成動作が開始されると、トナー像がＰＴＬに到達するまでの時刻ｔを算出する（ステップＳ１）。この場合、時刻ｔの判断方法としては、感光体１の回転速度とＰＴＬの位置からＰＴＬ到達時間を算出し、装置本体に搭載されている時間情報を使用し、画像形成開始時からの時刻とＰＴＬ到達時間を比較することで実施する。画像終了の判断方法も同様に、ＰＴＬ到達時間に画像サイズ通過時間を足し合わせた時間と時刻を比較することにより判断する。時刻ｔがＰＴＬ到達時間以上になると、ＰＴＬ露光が開始される（ステップＳ２）。また、画像部の判断を行い（ステップＳ３）、画像部であると判断された場合、画素単位でＰＴＬ露光量を増加する（ステップＳ４）。画像部の判断方法としては、書き込みユニット２０にて画像露光に使用される画像情報を使用し、書き込みが行われていれば画像部と判断する。そして画像形成が終了しているか否かを判断し（ステップＳ５）、ＹＥＳの場合は、それで終了し、ＮＯの場合は、画像部の判定動作Ｓ３に戻り、以下同様にして画像部に対するＰＴＬ露光量の増加処理を行なう。
【００２４】
以上の動作を行うことにより、非画像部の電位は低くなり転写用紙Ｐとの放電が発生せず、画像部の感光体１には非画像部より強露光が付与されるため、トナー電荷の存在により発生した正電荷が集まり、画像部と非画像部の電位差が発生し、チリを抑制することが可能となる。この場合、画像部への露光量は非画像部への露光量以上とする。例えば、ＰＴＬ光量（画像部、非画像部）とチリランクの例を表１に示す。画像部への露光量は非画像部の３倍以上の光量にすることにより、チリが抑制することを確認した。
［表１］
2011027916.tif 000003
ＰＴＬ光量とチリランクとの関係表
表１の結果から明らかなように、画像部と非画像部の転写前露光量を制御して、画像部の転写前露光量が非画像部への転写前露光量以上にすることによって最適な光量に調整、制御することが可能となり、トナーチリの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。また、非画像部の感光体電位は低いほど非画像部と被転写材との電位差が小さくなり、放電発生を回避できるため、非画像部には画像部電位以下の露光量を与えることが望ましい。
【００２５】
（実施例２）
実施例１で示す画像形成装置において、転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにおける画像部の露光量を、画像情報入力手段から検知されるトナー色に応じて表２に示すように変化させて制御を行なった。
［表２］
各色毎のＰＴＬ増加量
2011027916.tif 000004
画像部のＰＴＬ光量増加率を変え、各色画像を確認したところ、チリの発生を防止できていることがわかった。トナーの透過率が高いものほどＰＴＬ光量増加量は少なくてよく、各色の透過率にしたがってＰＴＬ光量を調整することにより、過剰な露光を行うことなくチリを抑制することが可能となる。
【００２６】
（実施例３）
次に、各色のトナーの付着量に応じたＰＴＬ露光量制御方法について図１０に基づいて説明する。この実施例の画像形成装置は、前述の実施例１の図７で示した画像形成装置と基本的には同じであり、同一構成について、同一符号を付し、説明を省略する。この実施例３における画像形成装置においては、前述の実施例１のものと比べて、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋとの間にトナー像のトナー付着量を検知するトナー付着量検知手段９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋが配設されている。そして、これらのトナー付着量検知手段９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋによって、トナー付着量を検知することにより、トナー付着量に応じたＰＴＬ露光量制御を行うようになっている。
トナー付着量検知手段９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋとしては、例えば、濃度センサ等の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のトナー付着量の計測できる手段を使用することができる。濃度センサは、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のトナー像の濃度を検出するものであって、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに光を照射する発光素子と感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの反射光を受光する受光素子で構成された反射型の濃度センサからなる。濃度センサは、赤外光ＬＥＤとフォトトランジスタとが検知面に対し正反射光等を検知できるように配置されたもので、ＬＥＤの発光によりフォトトランジスタの出力電圧が計測される。
トナーがない場合はフォトトランジスタの出力電圧が大きく、トナー濃度すなわちトナー付着量に応じて出力電圧が低下するため、出力電圧値からトナー付着量を検出することが出来る。例えば目標付着量を計測できる画像パターンを作成し、フォトトランジスタの出力電圧を計測する。
【００２７】
このようにしてトナー付着量検知手段９でトナー付着量に応じた検出された出力電圧を、図１１に示す制御手段８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋの制御部８１ａに入力し、ＲＯＭ８１ｂ及びＮＶＲＡＭ（不揮発性ランダムアクセスメモリー）８１ｃを使用して転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを制御するようになっている。ここで検出された出力電圧は、ＲＯＭ８１ｂに予め記憶されている出力電圧−トナー付着量変換式によって付着量に変換されたのちＮＶＲＡＭ８１ｃに格納される。
これらのトナー付着量の検出は電源投入時、一定枚数経過時等に実施され、環境変動、経時変動によりトナー付着量変動に対応することが出来る。また、ＲＯＭ８１ｂには、トナー付着量とチリの発生しないＰＴＬ光量のデータも記憶させておき、このデータを参照することにより計測されたトナー付着量に応じてＰＴＬ光量を補正するようになっている。これにより、環境変動、経時変動により感光体上のトナー付着量が変わった場合でも画像部のＰＴＬ増加量を適正に決めることができ、トナーチリの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【００２８】
（実施例４）
実施例３には計測したトナー付着量に応じた画像部のＰＴＬ光量増加量を算出する方法について説明したが、さらに画像情報に応じて画素毎のトナー付着量に応じたＰＴＬ光量補正を実施した。
この実施例４においては、図１２に示すように、被転写体として、無端状の中間転写ベルト２５を使用し、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像を、一次転写ローラ２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋ及び一次転写バイアス手段２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋを使用して中間転写ベルト２５上に順次積層転写してカラートナー像を形成するようにしている。そして、中間転写ベルト２５上に形成されたカラートナー像は、二次転写ローラ２９によって二次転写バイアス手段３０からの転写バイアスを受けて、レジストローラ１２からタイミングを合わせて搬送される転写用紙Ｐ上に転写され、駆動ローラ３２ａ、従動ローラ３２ｂに張架された搬送ベルト３１によって、定着装置１０に搬送されてカラートナー像が定着されるようになっている。
なお、図１２中、符号２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、中間転写ベルト２５を張架する駆動ローラ及び従動ローラであり、駆動ローラ２６ａの矢印方向への回転によって中間転写ベルト２５を矢印Ｂ方向に移動させるようになっている。
【００２９】
この場合、この実施例４の画像形成装置の転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの制御手段８２Ｙ、８２Ｍ、８２Ｃ、８２Ｋにおいては、例えば、Ｐｏｗｅｒ変調（露光Ｐｏｗｅｒを画素（画像の最小単位）毎にかえる方法）、パルス幅変調等の画素毎のトナー濃度制御書き込みにおける画像情報を使用し、画素毎に付着するトナー量の違いを検知し、このトナー量に応じたＰＴＬ制御を行なうことが可能となっている。そして、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋとの間に配設されたトナー付着量検知手段９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋによって、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像のトナー付着量を検知して、目標付着量を計測できる画像パターンを作成し、フォトトランジスタの出力電圧を計測する。計測された出力電圧は、図１３に示す制御手段８２のＲＯＭ８２ｂに予め記憶されている出力電圧−トナー付着量変換式によって制御部８２ａで付着量を算出する。
【００３０】
さらに、画像情報から画素毎の書き込み光量情報を読み込み、ＲＯＭ８２ｂにあらかじめ記憶されている静電潜像書き込み時のＬＤ光量―トナー付着量変換式によって、画素毎の付着量を算出する。この付着量に応じてＲＯＭ８２ｂに記録済みのトナー付着量−チリの発生しないＰＴＬ光量のデータからＰＴＬ光量を補正する。
以上より、画素毎のトナー付着量を予測し、それに応じて転写前露光手段の光量を調整すると、ＰＴＬ光量をより最適な光量に調整することによりトナーチリの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
さらに、これらの制御を各トナー色毎に行うとより最適な光量での制御を行うことができる。制御手段８２によるＰＴＬ制御について、図１４に示すフローチャート図に基づき説明する。各トナー色毎にトナー付着量検知手段９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋによりトナー付着量を検出し（ステップＳ６）、各色毎の画像情報（ステップＳ７）に応じてＲＯＭ８２ｂにあらかじめ記憶されている書き込み時のＬＤ光量―トナー付着量変換式によって、画素毎の付着量を予測する（ステップＳ８）。
【００３１】
これらのトナー付着量に対して、ＲＯＭ８２ｂに予め記憶した各色のトナー付着量−透過率の関係式により、各色トナー付着量（ステップＳ９）に応じたＰＴＬ透過率を各々予測する（ステップＳ１０）。透過率−ＰＴＬ光量増加率の式によりＰＴＬ光量増加率を算出する（ステップＳ１１）。この場合、ＰＴＬ光量増加率は、トナー付着量を変化させてチリが発生しない画像部のＰＴＬ光量条件を算出し、トナー付着量を透過率に換算して、これらの情報から透過率−ＰＴＬ光量増加率の関係を求め予めＲＯＭ８２ｂに設定しておく。
因みに、透過率−ＰＴＬ光量増加率の関係は、図１５に示すように、Ｒ2＝０．９９５６としたときに、ｙ（ＰＴＬ光量増加率）＝５２３．９４ｘ（透過率）-0.3542の関係があり、図１５に示すような曲線となる。図中点Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローのトナー色について示す。
以上のように、各色のトナー付着量を算出し、画像情報から画素毎の付着量を予測し、付着量からさらにトナー色を考慮して透過率を算出し、透過率に応じてＰＴＬ露光増加量を算出することにより、各色各画像毎に最適なＰＴＬ光量を付与することが可能となり、トナーチリの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光体、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ  帯電ローラ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  現像器、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ  クリーニング手段、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ  転写ローラ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ  転写前露光手段（ＰＴＬ）、９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ  トナー付着量検知手段、１０  定着装置、１２  レジストローラ、１４  搬送ベルト、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ  転写バイアス手段、２０  書き込みユニット、２１  画像形成開始時刻入力手段、２２  画像情報入力手段、２５  中間転写ベルト、２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋ  一次転写ローラ、２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋ  一次転写バイアス手段、２９  二次転写ローラ、３０  二次転写バイアス手段、３１  搬送ベルト、８０Ｙ、８０Ｍ、８０Ｃ、８０Ｋ  ＰＴＬ露光制御手段、８０ａ、８１ａ、８２ａ  制御部、８０ｂ、８１ｂ、８２ｂ  ＲＯＭ、８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋ  ＰＴＬ露光制御手段、８２Ｙ、８２Ｍ、８２Ｃ、８２Ｋ  ＰＴＬ露光制御手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開平１−１９１１６８号公報
【特許文献２】特開平１０−３４００１４号公報
【特許文献３】特開平１０−１８６８１４号公報
【特許文献４】特開２００２−５５５４４公報
【特許文献５】特開平１１−１７４８５７号公報
【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】
2011027916.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011027916.tif 000014
【図１１】
2011027916.tif 000015
【図１２】
2011027916.tif 000016
【図１３】
2011027916.tif 000017
【図１４】
2011027916.tif 000018
【図１５】
2011027916.tif 000019
【図１６】
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