(57)【要約】【課題】現像同時クリーニング方式の画像形成装置において、像担持体のうち残留現像剤が存在する部分の帯電電位の低下による画像不良の発生を抑制しつつ、装置の小型化、低コスト化を実現する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、転写手段と、帯電手段と、露光手段と、転写手段によって転写されずに像担持体に残留している現像剤を回収するとともに、像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を供給して像担持体の表面に現像剤像を形成する現像手段と、を有する。露光手段は、像担持体の表面のうち現像剤像が形成されない非画像部を、前記像担持体の表面のうち現像剤像が形成される画像部に対する露光量よりも小さい露光量で露光する。像担持体に現像剤が残留している状態で、帯電手段が像担持体を帯電し、露光手段が像担持体を露光する。【選択図】図１
2015004958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に画像を形成する画像形成装置において、
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に担持された現像剤像を転写させる転写手段と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像担持体の表面を露光して前記像担持体の表面に潜像を形成する露光手段と、
前記転写手段によって転写されずに前記像担持体に残留している現像剤を回収するとともに、前記像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を供給して前記像担持体の表面に現像剤像を形成する現像手段と、
を有し、
前記像担持体の表面のうち、前記潜像を形成可能な画像形成領域は、現像剤像が形成される画像部と、現像剤像が形成されない非画像部に分かれ、
前記露光手段は、前記非画像部を、前記画像部に対する露光量よりも小さい露光量で露光するものであって、
前記像担持体に現像剤が残留している状態で、前記帯電手段が前記像担持体を帯電し、前記露光手段が前記画像部と前記非画像部を露光することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電手段による帯電によって前記像担持体の電位の絶対値が上昇する上昇量は、前記像担持体の表面のうち現像剤が残留している部分で、現像剤が残留していない部分よりも小さく、
前記露光手段による露光によって前記非画像部の電位の絶対値が低下する低下量は、前記非画像部のうち現像剤が残留している部分で、現像剤が残留していない部分よりも小さい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】
前記像担持体の使用量が増えるほど、前記非画像部に対する露光量を大きくするように前記露光手段を調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記露光手段は、前記非画像部を露光する事によって、
前記現像手段が前記像担持体の表面に現像剤像を形成する際における、前記非画像部の電位を、予め設定された所定範囲内の値とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記非画像部のうち、現像剤が残留していない部分の電位の大きさ、及び、前記非画像部のうち、現像剤が残留している部分の電位の大きさが、前記所定範囲内の値となることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記露光手段が前記非画像部を露光する際の露光量と、
前記帯電手段により帯電された前記像担持体の表面の電位の大きさと、
前記非画像部のうち、現像剤が残留していない部分の電位の大きさと、
の関係から、
前記非画像部の電位の大きさを前記所定範囲内の値とするために、前記非画像部のうち、現像剤が残留していない部分の電位の大きさが、前記所定範囲内の目標値をとるように、
前記露光手段が前記非画像部を露光する際の露光量と、前記帯電手段に印加される電位の大きさの少なくとも一方を調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体の使用履歴に関する情報を導出する導出手段を備え、
前記調整手段は、
前記非画像部の電位の大きさが前記所定範囲内の値となるように、
前記導出手段により導出された情報に応じて、
前記露光手段が前記非画像部を露光する際の露光量と、前記帯電手段に印加される電位の大きさの少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の使用履歴に関する情報とは、前記像担持体の膜厚であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記導出手段は、画像が形成される記録材の積算枚数から、前記像担持体の使用履歴に関する情報を導出することを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
画像形成装置の使用環境を検知する環境検知手段を備え、
前記調整手段は、
前記非画像部の電位の大きさが前記所定範囲内の値となるように、
前記環境検知手段により検知された環境に応じて、
前記露光手段が前記非画像部を露光する際の露光量と、前記帯電手段に印加される電位の大きさの少なくとも一方を調整する
ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体、前記帯電手段、及び前記現像手段を有する画像形成部が複数設けられてい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。
【請求項１２】
前記像担持体、前記帯電手段、及び前記現像手段を有する画像形成部が複数設けられ、
前記所定範囲が、前記画像形成部ごとに予め設定されていることを特徴とする請求項４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、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体としての感光体、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、定着装置などから構成されている。そして、次のような工程（電子写真プロセス）が行われることで、記録材に画像が形成される。
まず、感光体が一様に帯電され（帯電工程）、帯電処理された感光体に潜像が形成される（露光工程）。そして、感光体上に形成された潜像が現像剤としてのトナーにより顕像化され（現像工程）、このトナー像が感光体から記録材に転写され（転写工程）、記録材に転写されたトナーが記録材上に定着される（定着工程）。転写後の残留トナーは、感光体から除去・清掃される（クリーニング工程）。
転写工程後の感光体上に残留するトナーは、クリーニング装置により感光体面から除去されてクリーニング装置内に溜って廃トナーとなるが、環境保全や資源の有効利用、装置の小型化等の点から廃トナーは出ないことが望ましい。そこで、転写残トナーを、現像装置において回収する（所謂「現像同時クリーニング」）ことで、感光体上から除去・回収し再利用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置が特許文献１などによって知られている。
【０００３】
しかし、クリーナレス方式を採用した画像形成装置では、感光体に転写後の残留トナーが付着した状態で、帯電処理が帯電装置によりなされることになる。この残留トナーが有る状態で帯電装置により感光体が帯電されると、残留トナーと感光体それぞれを含めて帯電されることとなる。この様なトナー上からの帯電では、通常のトナーが無い場合の感光体の帯電電位（Ｖｄ）に比べ残留トナーが有る部分は、そのトナーにより感光体上の帯電電位が阻害されるため、感光体上の電位としてはトナーが無い部分の帯電電位（Ｖｄ）より低下する。残留トナーの量に比例して感光体上の帯電が阻害されるため、残留トナーが多いと感光体帯電電位低下量が大きくなる。しかるに、残留トナーがある程度多い状態で現像同時クリーニングが行われると、残留トナー自体は現像装置により回収されるが、その部分での感光体の帯電電位は低い状態になっている。この様な残留トナーが存在した部分の感光体の帯電電位が低い状態で、露光により潜像が形成されると、その部分では潜像電位が低下（電位の絶対値が低下）するため、特に中間調の画像において濃度が濃くなる、所謂ポジゴーストが発生することが懸念される。
【０００４】
この対策として、残留トナーを均一に散らすための部材を帯電部材の上流に設けた画像形成装置が例えば特許文献２に開示されている。この装置では、転写工程後の帯電工程前にメモリ除去部材によって、感光体上から残留トナーを吸引除去している。この様に感光体から残留トナーを回収除去することで、トナーによる帯電電位の低下を抑制することができ、転写残留トナーによるポジゴーストの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１３３５７３号公報
【特許文献２】特開平１−５００８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スペース、コストを鑑みると、クリーナレスシステムにおいて上記のようなメモリ除去部材は不利になるといった課題があった。
それは、スペースの観点では装置の小型化を進める必要があるが、小型化を進めると、感光体、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置がそれぞれ近づくため、転写装置と帯電装置の間に配置される上記メモリ除去部材のスペース確保が困難となるためである。また、これに加えて、メモリ除去部材を設けることとなるため、部材コストが発生するためである。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、現像同時クリーニング方式の画像形成装置において、像担持体のうち残留現像剤が存在する部分の帯電電位の低下による画像不良の発生を抑制しつつ、装置の小型化、低コスト化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
記録材に画像を形成する画像形成装置において、
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に担持された現像剤像を転写させる転写手段と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像担持体の表面を露光して前記像担持体の表面に潜像を形成する露光手段と、
前記転写手段によって転写されずに前記像担持体に残留している現像剤を回収するとともに、前記像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を供給して前記像担持体の表面に現像剤像を形成する現像手段と、
を有し、
前記像担持体の表面のうち、前記潜像を形成可能な画像形成領域は、現像剤像が形成される画像部と、現像剤像が形成されない非画像部に分かれ、
前記露光手段は、前記非画像部を、前記画像部に対する露光量よりも小さい露光量で露光するものであって、
前記像担持体に現像剤が残留している状態で、前記帯電手段が前記像担持体を帯電し、前記露光手段が前記画像部と前記非画像部を露光することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像同時クリーニング方式の画像形成装置において、像担持体のうち残留現像剤が存在する部分の帯電電位の低下による画像不良の発生を抑制しつつ、装置の小型化、低コスト化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例の転写残トナー無し部分と、有り部分でのＥ−Ｖ曲線を示す図
【図２】実施例の画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図３】実施例における潜像設定に関して説明するための図
【図４】実施例の感光体上のトナー量と、遮光量との関係を示す図
【図５】カラー画像形成装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。本発明は、クリーナレスの画像形成装置に関する。より詳しくは、転写工程後の像担持体上に残留する現像剤としてのトナーを現像装置にて現像同時クリーニングにより像担持体上から除去・回収し再
利用することでクリーニング装置を廃したクリーナレス方式の画像形成装置に関する。
【００１２】
（実施例）
以下に、実施例について説明する。
＜画像形成装置の全体構成＞
図２は、本実施例の画像形成装置としてのプリンタ１００の概略構成を示す断面図である。以下に画像形成動作について説明する。
画像形成動作が開始されると、像担持体としての感光体（感光ドラム）１は、感光体駆動モータにて図２の矢印方向に回転駆動される。
【００１３】
感光体１表面を帯電する帯電手段としての帯電ローラ２には、帯電用電源から所定のタイミングで負電圧が印加され、それにより感光体１上は一様に負帯電される。帯電された感光体１を露光する露光手段としてのレーザ露光ユニット３は、画像データに応じて、レーザビームを用いて感光体１にその主走査方向（感光体１の回転軸方向）に露光を繰り返しつつ、副走査方向（感光体１の表面移動方向）にも露光を行う。このことで、感光体１の表面に静電潜像（潜像）が形成される。本実施例での露光工程における静電潜像の形成については後述する。
【００１４】
現像手段としての現像器４は、現像スリーブ４１を有し、現像バイアス電源から現像スリーブ４１に現像バイアスＶｄｃが印加されることで、感光体１上に形成された静電潜像に現像剤が供給され静電潜像が現像剤像に顕像化（現像）される。
ここで、現像器４について説明する。
現像スリーブ４１は回転自在に現像器４に支持されている。現像スリーブ４１は、中空の非磁性金属（アルミなど）素管の周囲に所定の体積抵抗率の導電性弾性ゴム層を設けたものである。現像スリーブ４１の内周には、マグネットローラ４３が固定され配置されている。現像器４中の現像剤としての磁性一成分トナー（負帯電特性）Ｔは、現像容器内で撹拌部材４４によって撹拌されており、この撹拌により現像器４内でマグネットローラ４３の磁力により現像スリーブ４１表面に供給される。現像スリーブ４１表面に供給されたトナーＴは、現像ブレード４２を通過することで均一に薄層化されると共に、摩擦帯電されることにより負極性に帯電される。その後、現像スリーブ４１上のトナーＴは、感光体１と接触する現像位置まで搬送されることで、感光体１上に形成された静電潜像が現像され、感光体１上にトナー像が形成される。これにより感光体１がトナー像（現像剤像）を担持することになる。
【００１５】
感光体１上に可視化されたトナー像は、さらに感光体１と転写ローラ５（転写手段）との転写ニップ部（接触部）に送られ、タイミングを合わせて搬送される記録材Ｐ上に、この転写ニップ部で転写される。転写ローラ５と感光体１との間には、電源により転写バイアスが印加されている。
トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置７に送られる。定着装置７では、記録材Ｐに熱及び圧力が加えられることで、転写されたトナー像が記録材Ｐ上に定着される。
【００１６】
一方、転写されずに感光体１上に残った転写残トナーは帯電ローラ２と感光体１との間の帯電位置に送られる。このとき、帯電ローラ２には、感光体１を帯電するための電圧が印加されており、転写残トナーはその放電により感光体１とともに負帯電される。転写残トナーは強制的に負帯電されるため、帯電ローラ２と負帯電された感光体１との電界により帯電ローラ２には付着することができずに帯電ローラ２を通過する。
【００１７】
その後、転写残トナーは、感光体１の回転に伴い現像位置まで送られると、非画像部では、感光体１表面の暗部電位Ｖｄと現像バイアスＶｄｃとの電位差により現像スリーブ４１側に移動し、現像スリーブ４１に付着し、現像器４内に回収される。このように、現像
位置では、所謂、現像同時クリーニングが行われる。ここで、非画像部は、感光体１の表面のうちトナー像が形成されない部分（非画像領域）である。
また、画像部では、感光体１表面の明部電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとの電界により現像スリーブ４１側に移動せず、そのまま感光体１表面に残留し（画像部は元々画像形成が行われる部分である）、その後、記録材Ｐに転写される。ここで、画像部は、感光体１の表面のうちトナー像が形成される部分（画像領域）である。
この様な工程を繰り返し画像形成動作が実行される。
【００１８】
また、現像器４には、記憶手段としてのメモリ４５が設けられている。本実施例のメモリ４５は、不揮発性メモリであり、随時書き込み及び読み出しが可能に構成されている。メモリ４５は、プリンタ本体電源がＯＦＦされても格納されたデータを記憶しておくことができる。このメモリ４５には、予め製造時に様々な情報が書き込まれている。
制御部８は、プリンタ１００の動作を制御する手段であり、各種の電気的情報信号を授受しており、所定の画像形成（作像）シーケンス制御やメモリ４５の書き込み及び読み出し等を司る。
【００１９】
＜潜像設定及びレーザ露光ユニット＞
図３は、本実施例における潜像設定に関して説明するための図である。以下に、本実施例における潜像設定について説明する。
本実施例の感光体１は、アルミニウム製の円筒状基体上に、電荷発生層が形成され、その上層に電荷輸送層が形成された、所謂、有機感光体である。本実施例の感光体１の外径は２４（ｍｍ）である。
画像形成工程（画像形成動作）が開始されると、外径８（ｍｍ）の帯電ローラ２に放電開始電圧以上のＤＣ電圧（Ｖｐｒｉ）が印加され、感光体１表面に一次帯電電位（Ｖ０）が形成される。ＤＣ帯電では、帯電ローラ２に放電開始電圧以上の電圧が印加されると、印加電圧に対し線形的に帯電電位が形成される。
【００２０】
ここで、本実施例のレーザ露光ユニット３は、感光体１表面を露光する際のレーザ出力（露光量）として、第一のレーザパワーＥ１と第二のレーザパワーＥ２の２水準の出力値を切り替え出力可能に構成されている。即ち、画像部と非画像部に応じて、レーザ露光ユニット３から露光されるレーザパワーを制御するレーザパワー制御部が設けられている。
【００２１】
本実施例における、レーザパワー制御部は、非画像部に対する暗部電位Ｖｄ用レーザパワーとしての第一のレーザパワーＥ１と、画像部に対する明部電位Ｖｌ用レーザパワーとしての第二のレーザパワーＥ２とを個別に選択する。本実施例においては、画像形成工程において、レーザダイオードに所定の電流を流しておくことによって、レーザを弱発光させておき、これを非画像部に対する第一のレーザパワーＥ１として設定している。また、画像部に対しては、レーザダイオードに上記所定の電流に加えて所望の電流を流すことで、第二のレーザパワーＥ２とする構成とする。また、レーザパワー制御部は、レーザダイオードに流す電流量を可変に制御することで、レーザパワーＥ１及びＥ２を制御するものとする。
【００２２】
図３（ａ）は、本実施例の感光体１の表面電位とレーザパワーとの関係（以下、Ｅ−Ｖ曲線）を示す図であり、感光層の膜厚が１５（μｍ）及び１０（μｍ）のときのＥ−Ｖ曲線を示している。図３（ａ）において、横軸は、感光体１表面が受けるレーザパワーＥ（μＪ／ｃｍ２）を表しており、縦軸はそのレーザパワーを受けた時の感光体１の表面電位Ｖ（−Ｖ）を表す。感光体１の表面速度は１５０（ｍｍ／ｓｅｃ）である。図３（ａ）からわかるように、膜厚によってＥ−Ｖ曲線は異なり、膜厚が小さくなるとＥ−Ｖ曲線の傾きが小さくなる（絶対値が小さくなる）。
この感光体１の画像部に対しては、レーザ露光ユニット３が第二のレーザパワーＥ２（
μＪ／ｃｍ２）にて露光し、明部電位Ｖｌを形成する。同時に、非画像部（バックグラウンド）に対しても、第二のレーザパワーＥ２よりも小さい、第一のレーザパワーＥ１（μＪ／ｃｍ２）にて露光することで、暗部電位Ｖｄを形成する。また、現像スリーブ４１には、所定のＤＣ電圧が印加されるため、現像位置に搬送された負帯電トナーは、感光体１上の明部電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとの電位差により、静電潜像がトナー像として反転現像される。
【００２３】
なお、本実施例のプリンタ１００では、帯電ローラ２による感光体１への帯電がマイナス電荷で行なわれ、現像がマイナス帯電されたトナーで行なわれる反転現像方式を用いている。したがって、第二のレーザパワーＥ２（μＪ／ｃｍ２）で露光された領域が画像部であり、第一のレーザパワーＥ１（μＪ／ｃｍ２）で露光された領域が非画像部（白地部）である。
感光体１の表面には、画像形成領域は露光手段によって潜像を形成することが可能な（形成可能な）画像形成領域が設定されている。画像形成領域は記録材Ｐの大きさに応じて設定されるものであって、画像部と非画像部に分かれる。画像部はレーザ露光ユニット３が実際に潜像を形成する部分（第二のレーザパワーＥ２で露光する部分）であり、現像手段（現像器４）によってトナー像が形成される。一方、非画像部はレーザ露光ユニット３によって潜像が形成されない部分（第一のレーザパワーＥ１で露光されない部分）である。非画像部は、画像部の背景（バックグラウンド）であり、トナー像が形成されない部分（白地部）である。
【００２４】
図３（ｂ）は、本実施例の電位設定について説明するための図である。明部電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとの差である現像コントラスト電位Ｖｃは、画像部の画像濃度を設定する要因となる。すなわち、現像コントラスト電位Ｖｃが小さくなると、充分な画像濃度を得ることができない。そのため、現像コントラスト電位Ｖｃは、所定値以上を確保する必要がある。
また、現像バイアスＶｄｃと暗部電位Ｖｄとの差である白地部コントラスト電位Ｖｂは、白地部での所謂「かぶり」（地肌汚れ）量等を決める要因となる。すなわち、白地部コントラスト電位Ｖｂが所定値を超えて大きくなると、逆帯電トナー（すなわち、プラス帯電したトナー）が白地部に付着してかぶりとなり、画像汚れや機内汚染等を引き起こす原因となる。一方、白地部コントラスト電位Ｖｂが所定値を超えて小さくなると、正常に帯電されたトナー（すなわち、マイナス帯電されたトナー）を白地部に現像させることとなり、同様にかぶりとなる。そのため、白地部コントラスト電位Ｖｂは、かぶりが発生しないように所定の範囲内に設定する必要がある。
【００２５】
＜トナー上からのレーザ露光による静電潜像の形成＞
クリーナレス方式による画像形成では、感光体から記録材に転写されずに感光体に残留した転写残トナーは、そのままの状態で帯電ローラと感光体との当接部へと送られる。このとき、転写残トナーが発生しない領域では、帯電ローラからの放電により感光体が一次帯電電位（Ｖ０）まで帯電される。一方、転写残トナーが発生した領域では、転写残トナーも含んだ状態で感光体が帯電されることとなる。つまり、クリーナレス方式での帯電では、感光体にトナーも含んだ状態で帯電が行われる。このような、トナーを含んだ状態での帯電では、感光体上の帯電電位は、トナーが存在する分（ΔＶ０（−Ｖ））、低下する（絶対値が減少する）。つまりトナーが存在する部分では帯電によって電位の絶対値が上昇しにくくなる（上昇量が少なくなる）。
【００２６】
クリーナレス方式では、このトナーを取り除いた感光体上の領域において電位が低下するために白地部コントラスト（Ｖｂ）が所定値よりも小さくなり、ポジゴーストが発生してしまうことが懸念される。
そこで、本実施例では、第一のレーザパワーＥ１にて感光体１表面を露光することによ
り暗部電位を形成することで、転写残トナーが発生した部分での暗部電位の低下を抑制している。
【００２７】
ここで、第一のレーザパワーＥ１による暗部電位の形成は上述の通りだが、露光される領域に転写残トナーが存在する場合、その部分では、露光された光はトナーにより遮光される。
すなわち、暗部電位の形成のために、レーザ露光ユニット３から第一のレーザパワーＥ１でレーザが照射されるが、感光体１上にトナーが有る場合は、トナーによりレーザパワーが遮光される。ここで、トナーにより遮光されるレーザパワー遮光量をＥηとする。
このため、このときに実際に感光体１が受光する第一のレーザパワーＥ１’はＥ１’＝Ｅ１−Ｅηとなる。
【００２８】
図４は、感光体１上のトナー量ａ（ｇ／ｍ２）と、そのトナーによるレーザパワー遮光量Ｅηとの関係を示す。なお、レーザ露光ユニット３のレーザ波長は７８０（ｎｍ）である。
感光体１上のトナー量が増えると、そのトナーによる遮光量も増えるため、感光体１上にトナーが多いと、実際に感光体１が受光するレーザパワーは減少する。そのため、転写残トナーが無い部分での暗部電位（Ｖｄ）と、転写残トナーが有る部分での暗部電位（Ｖｄ’）との差ΔＶｄ（−Ｖ）は、感光体１の帯電電位の低下量ΔＶ０よりも小さくなる。
ここで、以下の説明においては、感光体１表面のうち、転写残トナーが無い部分での暗部電位をＶｄとし、転写残トナーが有る部分での暗部電位をＶｄ’として説明する。
【００２９】
図１は、本実施例において、転写残トナー無し部分と、転写残トナー有り部分での暗部電位を形成する際に使用されるＥ−Ｖ曲線である。
詳細は後述するが、図１に示すように、転写残トナー上から露光により暗部電位を形成することで、感光体１の帯電電位の低下量（一次帯電電位の電位差）ΔＶ０を抑制することができる。
【００３０】
＜感光体暗部表面電位制御＞
図１に示す転写残トナーが無い場合の感光体１のＥ−Ｖ曲線において、暗部電位を形成するための実使用領域を一次関数で近似し、以下に示す式１を用い、目標とする暗部電位Ｖｄを得るために必要な第一のレーザパワーＥ１（μＪ／ｃｍ２）を算出する。
Ｖｄ＝α１×Ｅ１＋Ｖ０  ・・・式１
α１：係数
このように、目標とする暗部電位Ｖｄ（暗部電位Ｖｄの目標値）は、第一のレーザパワーＥ１、及び一次帯電電位Ｖ０を用いて一次関数で表すことができる。つまり、目標とする暗部電位Ｖｄは、第一のレーザパワーＥ１、及び一次帯電電位Ｖ０によって得ることができる。なお、係数α１は予め実験等により求められている。係数α１は一次帯電電位Ｖ０のときの係数であり、一次帯電電位Ｖ０が大きければ係数α１も大きくなる。
【００３１】
転写残トナーが発生する部分では、転写残トナーの影響により感光体１の一次帯電電位がトナーの無い場合の一次帯電電位より低下する。つまり、転写残トナーが存在する部分では、帯電によって電位の絶対値が上昇（増加）しにくく、その上昇量が転写残トナーが無い部分より小さい。このとき転写残トナーが存在する部分における一次帯電電位をＶ０’とする。転写残トナーの存在によって感光体１の帯電電位が低下する低下量ΔＶ０は、以下の式２に示すように、転写残トナー量ａに比例する。
ΔＶ０＝Ｖ０−Ｖ０’
＝β×ａ    ・・・式２
β：係数
係数βは予め実験等により求められている。
【００３２】
また、上記の＜トナー上からのレーザ露光による静電潜像の形成＞の項で述べたように、レーザ露光ユニット３からのレーザ露光は転写残トナーにより遮光されることとなる。図４に示した、転写残トナー量ａと、転写残トナーにより遮光されるレーザパワー遮光量Ｅηとの関係を以下の式３に示す。
Ｅη＝γ×ａ  ・・・式３
γ：係数
上記関係から転写残トナーが有る部分の暗部電位Ｖｄ’を求める。このとき、転写残トナーにより一次帯電電位が低下している（一次帯電電位＝Ｖ０’）ため、式１のα１はα２となる。式１〜３から、暗部電位Ｖｄ’は以下の式４となる。
Ｖｄ’＝α２×（Ｅ１−γ×ａ）＋（Ｖ０−β×ａ）・・・式４
転写残トナー有り部分では、式２より、そのトナーの影響により感光体１の一次帯電電位Ｖ０’は低下する（Ｖ０’＝Ｖ０−ΔＶ０）。しかし、第一のレーザパワーＥ１により暗部電位が形成されるため、Ｅ−Ｖ曲線の傾きα２と、トナーによる遮光により、帯電により形成された一次帯電電位の電位差（感光体１の帯電電位の低下量ΔＶ０）の影響を抑制出来る（図１参照）。
このとき、ΔＶｄ＜ΔＶ０となる。
これは、転写残トナーがある部分では、転写残トナーがない部分よりも、レーザ露光ユニット３による露光によって感光体の電位の絶対値が低下する低下量が小さいからである。
つまり、
（Ｖ０’−Ｖｄ’）＜（Ｖ０−Ｖｄ）
である。
ここで、本実施例においては、式１〜３は一次関数としたが、それぞれの特性に応じて適宜決定されるものであり、多項の式、又は、複数の曲線からなる式であってもかまわない。例えば、Ｅ−Ｖ曲線である式１は、環境や感光層の膜厚の要因を含めテーブル等から暗部電位Ｖｄを導出してもかまわない。
【００３３】
以下に、上述の露光制御を行ったプリンタの電位関係について具体的に説明する。より具体的には、印刷による膜厚の減少を考慮し露光制御を行うものであるが、以下に説明する形態では、膜厚が減少しても一次帯電電位を形成するための帯電ローラ印加バイアスＶｐｒｉ（−Ｖ）を１１００（−Ｖ）出力に固定している。これにより、膜厚が小さくなると同じ帯電ローラ印加バイアスＶｐｒｉ出力では一次帯電電位Ｖ０が上昇するが、第一のレーザパワーＥ１が制御部８により制御されることで、一次帯電電位Ｖ０が上昇しても暗部電位Ｖｄが一定になる。このように暗部電位Ｖｄを一定とすることで、上記で述べた白地部コントラスト電位Ｖｂの確保を、現像バイアスＶｄｃ出力を固定したままで達成することができる。ここで、制御部８は調整手段に相当する。
【００３４】
初期状態での感光層の膜厚が１５（μｍ）のとき、転写残トナーが無い部分での一次帯電電位Ｖ０は５５０（−Ｖ）である。膜厚から制御部８は式１のＥ−Ｖ曲線の傾きである係数α１１５を算出する。ここでは、α１１５＝−３０００である。
そして、暗部電位Ｖｄを目標値の５００（−Ｖ）にするために、第一のレーザパワーＥ１＝０．０１７（μＪ／ｃｍ２）で露光を行う。画像形成による転写残トナー量ａはａ＝０．２（ｇ／ｍ２）であり、その他係数は、それぞれ、β＝１００、γ＝０．０２である。現像バイアスＶｄｃはＶｄｃ＝３５０（−Ｖ）で画像形成を行う。転写残トナー量は０．２（ｇ／ｍ２）発生するため、転写残トナーが有る部分では式２より、感光体１の帯電電位の低下量ΔＶ０が２０Ｖとなるため、一次帯電電位Ｖ０’は５３０（−Ｖ）となる。一次帯電電位が５３０（−Ｖ）では、係数α２１５は、α２１５＝−２９００となる。係数α２は係数α１を用い、一次帯電電位Ｖ０とＶ０’の差分から、制御部８により補正され算出される。しかし、転写残トナーは帯電ローラ２を通過し、露光部へと進み、転写残
トナーの上からレーザ露光が照射されることにより、暗部電位が形成される。この転写残トナーが有る部分の暗部電位Ｖｄ’は、式４から４９３（−Ｖ）となる。
このように、露光により暗部電位を形成することで、一次帯電電位の電位差では２０Ｖだったのを、暗部電位の電位差では７Ｖに抑制することができた。
【００３５】
ここで、本実施例の第一のレーザパワーにより暗部電位を形成した場合、及び、比較例１として第一のレーザパワーを用いずに帯電装置により暗部電位を形成した場合の暗部電位の電位差と、その電位差によるポジゴーストの発生との関係を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2015004958.tif 000003
【００３７】
比較例の帯電装置のみでの暗部電位の形成では、許容外のポジゴーストが発生していたが、本実施例においては、露光により暗部電位を形成することで、ポジゴーストの許容外の発生を抑制できることが、表１からわかる。
ここで説明した形態においては、転写残トナーが無い部分での暗部電位Ｖｄの値５００（−Ｖ）、及び転写残トナーが有る部分での暗部電位Ｖｄ’の値４９３（−Ｖ）が、予め設定された暗部電位の目標範囲内（所定範囲内）の値に相当する。暗部電位Ｖｄ、Ｖｄ’の目標範囲は、暗部電位Ｖｄ、Ｖｄ’の電位差（暗部電位差）ΔＶｄがポジゴーストの発生に関して許容内となるような値をとるように予め設定されている。また、この形態では、暗部電位Ｖｄ、Ｖｄ’を目標範囲内の値とするために、暗部電位Ｖｄが目標範囲内の目標値（５００（−Ｖ））をとるように、第一のレーザパワーＥ１が制御（露光量が調整）されている。また、この目標範囲は、暗部電位（Ｖｄ、Ｖｄ’）と現像バイアスＶｄｃとの差である白地部コントラスト電位Ｖｂが、かぶりが発生しないような範囲（所定の範囲）内の値をとるように設定されるものであるとよい。
【００３８】
次に、この感光体１を用いて１００００枚の印刷を行い、感光層の膜厚が１０（μｍ）になったときに、上述の露光制御を行った際のプリンタの電位関係を示す。
まず、感光層の膜厚の算出について説明する。感光層の膜厚Ｍ（μｍ）は、感光体１の膜厚変化量ｍｊ（μｍ）と、感光体１の初期膜厚ｍｉ（μｍ）から式５により算出される。
Ｍ＝ｍｉ−ｍｊ
＝ｍｉ−δ×ｔ  ・・・式５
δ：係数
【００３９】
初期膜厚ｍｉ（μｍ）は、製造時にメモリ４５に書き込まれる情報であり、膜厚変化量ｍｊ（μｍ）は、係数δと積算プリント枚数（プリントされる記録材Ｐの積算枚数）ｔ（枚）から算出される。係数δについては予め実験により求めることができる。このｍｊを随時、メモリ４５に書き込むことで、制御部８は感光層の膜厚Ｍを算出することができる。
ここで、制御部８は、感光体１の使用履歴に関する情報を導出する導出手段に相当する。また、感光層の膜厚Ｍは、感光体１の使用履歴に関する情報に相当する。本実施例では、感光層の膜厚Ｍを式５から算出するものであったが、これに限るものではない。式５に相当するテーブル等が予め記憶されており、これにより、感光層の膜厚Ｍを導出してもよい。また、本実施例では、感光層の膜厚Ｍを、積算プリント枚数から導出しているが、これに限るものではなく、例えば、感光体１の駆動回転数や駆動時間から導出してもよい。
【００４０】
膜厚が１０（μｍ）のときの、転写残トナーが無い部分での一次帯電電位Ｖ０１０は６００（−Ｖ）である。この膜厚から算出される係数α１１０は、α１１０＝−２１００である。膜厚１５（μｍ）のときと同様に、暗部電位Ｖｄを５００（−Ｖ）にするために第一のレーザパワーＥ１１０＝０．０４４（μＪ／ｃｍ２）で露光を行う。つまり、感光体の使用量（積算プリント枚数）が増えて、感光層の膜厚が減少するほど、非画像部に対するレーザーパワー（露光量）を大きくする。ａ、β及びγは、膜厚１５（μｍ）のときと同様である。
転写残トナーが有る部分では、一次帯電電位Ｖ０’１０は５８０（−Ｖ）となり、一次帯電電位が５８０（−Ｖ）では、係数α２１０は、α２１０＝−２０００となる。つまり、転写残トナーが有る部分の暗部電位Ｖｄ’は式４から４９２（−Ｖ）となり、転写残トナーが有る部分と無い部分とで元々発生していた一次帯電電位の電位差２０Ｖを、暗部電位の電位差８Ｖへと抑制することができた。
【００４１】
ここで、本実施例の第一のレーザパワーにより暗部電位を形成した場合、及び、比較例２として第一のレーザパワーを用いずに帯電装置により暗部電位を形成した場合の暗部電位の電位差と、その電位差によるポジゴーストの発生との関係を表２に示す。
【００４２】
【表２】
2015004958.tif 000004
【００４３】
表２より、膜厚が小さくなっても、露光により暗部帯電電位を形成することで、ポジゴーストの許容外の発生を抑制できることがわかる。
このように、積算プリント枚数から算出される膜厚に応じて、第一のレーザパワーＥ１を適切に制御することで、上記した効果を得ることができる。
本実施例では、帯電ローラ印加バイアスＶｐｒｉ出力を固定し、第一のレーザパワーＥ１を制御することで暗部電位Ｖｄを一定に保つ制御を行っているが、これに限るものではない。例えば、一次帯電電位Ｖ０を膜厚によらず一定とする制御や、第一のレーザパワーＥ１出力を固定して一定にする制御を行うものであってもよい。すなわち、暗部電位Ｖｄ、Ｖｄ’が目標範囲内の値となるように、制御部８が、第一のレーザパワーＥ１を制御する、及び／又は、帯電ローラ印加バイアスＶｐｒｉを制御するものであればよい。
以上のように本実施例では、露光工程において第一のレーザパワーＥ１により暗部電位Ｖｄ、Ｖｄ’を形成する感光体１の電位制御を行っている。これにより、転写残トナーが存在することで感光体１表面の帯電電位が低下していても、露光工程により感光体１表面の帯電電位の低下の影響を抑制することが可能となる。このため、画像不良の発生を抑制することが可能となる。したがって、転写残トナーによる画像不良の発生を抑制しつつ、小型化、低コスト化を実現させた画像形成装置を提供することが可能となる。
【００４４】
ここで、本実施例では、モノクロプリンタについて説明したが、これに限るものではない。本発明はカラープリンタ、すなわち、図５に示すように感光体１、帯電ローラ２、レーザ露光ユニット３、現像器４を有する画像形成部（画像形成ユニット）が複数設けられたカラー画像形成装置においても好適に適用可能である。カラープリンタに適用する場合は、式３のレーザ遮光量がトナー毎に異なるため、それに応じて制御を行うとよい。また、暗部電位Ｖｄ、Ｖｄ’の目標範囲が、画像形成部ごとに予め設定されているとよい。
また、レーザパワーＥ１とＥ２は、レーザダイオードに流す電流量が制御されることで得られるものであったが、これに限らず、パルス幅変調により、発光時間を変更して形成される２水準の露光量（出力値）であってもよい。更に、光源はレーザダイオードに限定するものではなく、ＬＥＤ等を用いた光源であってもよい。
また、プリンタ１００が使用される使用環境（プリンタ１００が設置される環境）における温度の違いにより、露光後の感光体上の電位が異なる場合がある。そこで、プリンタ１００の使用環境を検知する環境検知手段を設け、暗部電位Ｖｄ、Ｖｄ’が目標範囲内の値となるように、検知された環境に応じて、第一のレーザパワーＥ１を制御する、及び／又は、帯電ローラ印加バイアスＶｐｒｉを制御してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…感光体、２…帯電ローラ、３…レーザ露光ユニット、４…現像器、１００…プリンタ、Ｅ１…第一のレーザパワー、Ｅ２…第二のレーザパワー、Ｖｄ…暗部電位
【図１】
2015004958.tif 000005
【図２】
2015004958.tif 000006
【図３】
2015004958.tif 000007
【図４】
2015004958.tif 000008
【図５】
2015004958.tif 000009