(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材によって帯電された前記感光体の表面に、トナー像が形成されない非画像部電位となるように第１の露光量で露光する第１の露光と、前記トナー像が形成される画像部電位となるように前記第１の露光量より大きい第２の露光量で露光する第２の露光と、を行う露光装置と、
前記感光体の前記表面にトナーを供給して、前記トナー像を前記感光体の前記表面上に形成させる現像装置と、
前記帯電部材に帯電バイアスを印加する電圧印加手段と、
画像形成装置内の湿度と前記感光体の感光層の厚さと、に関連して、前記露光装置と前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、画像形成時において、前記第１の露光量によって露光され前記感光体の前記表面に形成された前記非画像部電位と前記帯電バイアスとの電位差を、前記湿度が小さくなるにつれて大きくし、前記湿度が大きくなるにつれて小さくするように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電バイアスと、前記第１の露光量と、前記感光層の厚さと、前記湿度との第１対応関係が記憶される記憶部を有し、前記制御部は、前記第１対応関係に基づいて、前記電位差を前記湿度が小さくなるにつれて大きくし、前記湿度が大きくなるにつれて小さくするように前記帯電バイアスと前記第１の露光量と、を制御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】
前記現像装置は、前記トナーを担持する現像剤担持体を有し、
前記第２の露光量によって露光され前記感光体の前記表面に形成された前記画像部電位の領域に前記現像剤担持体から前記トナーが電気的に移動することで、前記感光体の前記表面上に前記トナー像が形成され、
前記現像剤担持体に印加される現像バイアスは一定であって、
前記制御部は、前記非画像部電位が一定となるように前記第１の露光量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記非画像部電位と前記現像バイアスとの電位差は、前記感光体にかぶりが生じないような電位差であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記帯電バイアスと前記感光層の厚さと前記湿度と、に関連して前記第２の露光量を制御し、
前記制御部は、前記画像部電位が一定となるように前記帯電バイアスと前記第２の露光量とを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記帯電バイアスと、前記第２の露光量と、前記感光体の厚さと、前記湿度との第２対応関係が記憶される記憶部を有し、
前記制御部は、前記第２対応関係に基づいて、前記画像部電位が一定となるように前記帯電バイアスと前記第２の露光量を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置内の前記湿度を検知する湿度センサを有し、
前記制御部は、前記湿度センサの出力に基づいて、画像形成装置内の前記湿度を取得することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
画像形成装置内の所定の位置を記録媒体が通過したことを検知する通紙センサを有し、
前記制御部は、前記通紙センサの出力に基づいて、前記感光層の厚さに関する値を取得することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記感光層の厚さと通紙枚数との第３対応関係が記憶される記憶部を有し、
前記制御部は、前記通紙センサの出力に基づいて、前記通紙枚数を取得し、取得した前記通紙枚数と前記第３対応関係から前記感光層の厚さに関する値を取得することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記露光装置は、前記感光体を露光する時間を変化させることなく、露光の出力を変化させることで、前記第１の露光量および前記第２の露光量を変化させることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記露光装置は、露光の出力を変化させることなく、前記感光体を露光する時間を変化させることで、前記第１の露光量および前記第２の露光量を変化させることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記湿度は絶対湿度であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記絶対湿度をＡ（ｇ／ｍ３）、飽和湿度をＷｍａｘ（ｇ／ｍ３）、環境湿度ＲＨ（％）とすると、前記絶対湿度は、
Ａ＝Ｗｍａｘ×（ＲＨ／１００）
から算出されることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記環境湿度をＥ（％）、環境温度５（℃）における環境湿度をＲＨ５（％）、環境温度５０（℃）における環境湿度をＲＨ５０（％）、環境温度をＴ（℃）とすると、前記環境湿度は、
Ｅ＝ＲＨ５０＋（５０−Ｔ）×（（ＲＨ５−ＲＨ５０）／（５０−５））
から算出されることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材によって帯電された前記感光体の表面に、トナー像が形成されない非画像部電位となるように第１の露光量で露光する第１の露光と、前記トナー像が形成される画像部電位となるように前記第１の露光量より大きい第２の露光量で露光する第２の露光と、を行う露光装置と、
前記感光体の表面にトナーを供給して、前記トナー像を前記感光体の表面上に形成させる現像装置と、
前記帯電部材に帯電バイアスを印加する電圧印加手段と、
前記露光装置と前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、画像形成時において、前記第１の露光量によって露光され前記感光体の前記表面に形成された前記非画像部電位と前記帯電バイアスとの電位差を、画像形成装置内の絶対湿度が小さくなるにつれて大きくし、前記絶対湿度が大きくなるにつれて小さくするように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記感光体の表面にトナーを供給して、トナー像を前記感光体の表面上に形成させる現像装置と、を有する複数の画像形成ユニットと、
前記帯電部材によって帯電された前記感光体の表面に、トナー像が形成されない非画像部電位となるように第１の露光量で露光する第１の露光と、前記トナー像が形成される画像部電位となるように前記第１の露光量より大きい第２の露光量で露光する第２の露光と、を行う露光装置と、
それぞれの前記帯電部材に帯電バイアスを印加する共通の電圧印加手段と、
前記露光装置と前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、画像形成時において、それぞれの前記感光体の前記非画像部電位と前記帯電バイアスと、の電位差を、画像形成装置内の絶対湿度が小さくなるにつれて大きくし、前記絶対湿度が大きくなるにつれて小さくするように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記絶対湿度をＡ（ｇ／ｍ３）、飽和湿度をＷｍａｘ（ｇ／ｍ３）、環境湿度ＲＨ（％）とすると、前記絶対湿度は、
Ａ＝Ｗｍａｘ×（ＲＨ／１００）
から算出されることを特徴とする請求項１５または１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記環境湿度をＥ（％）、環境温度５（℃）における環境湿度をＲＨ５（％）、環境温度５０（℃）における環境湿度をＲＨ５０（％）、環境温度をＴ（℃）とすると、前記環境湿度は、
Ｅ＝ＲＨ５０＋（５０−Ｔ）×（（ＲＨ５−ＲＨ５０）／（５０−５））
から算出されることを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
画像形成装置内の湿度を検知する湿度センサを有し、
前記制御部は、前記湿度センサの出力に基づいて、画像形成装置内の前記絶対湿度を取得することを特徴とする請求項１５または１６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、電子写真技術を利用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いた画像形成装置では、感光ドラムの表面を帯電ローラによって帯電し、帯電された感光ドラムを露光装置で露光することで感光ドラムに静電潜像を形成している。そして、静電潜像は現像装置によってトナー像として現像され、トナー像は転写ローラによって記録媒体に転写される。その後、記録媒体に転写されたトナー像は定着装置によって記録媒体に定着される。このようにして、記録媒体に画像が形成される。ここで、電子写真技術を用いた画像形成装置では、感光ドラムを安定して帯電する手段として帯電ローラが用いられることが多い。帯電ローラは、感光ドラムと接触しながら回転する。帯電ローラと感光ドラムとの接触部分の近傍で、帯電ローラと感光ドラムとの隙間において生じる放電によって感光ドラムが帯電される。
【０００３】
帯電ローラと感光ドラムとの間に放電が生じるような電圧（放電開始電圧Ｖｔｈ）より大きな電圧を帯電ローラに印加した場合、帯電ローラと感光ドラムとの間に放電が生じ、感光ドラム表面の電位が増加する。感光ドラム表面の電位は、帯電ローラに印加される電圧に比例して増加する。具体的には、例えば、感光ドラム表面の電位を目標値Ｖｄにするためには、目標値Ｖｄ＋放電開始電圧Ｖｔｈの電圧を帯電ローラに印加する必要がある。しかし、感光ドラムの劣化によって感光層の膜厚が薄くなると放電開始電圧Ｖｔｈが低くなってしまう。帯電ローラに印加される電圧が一定である場合、放電開始電圧Ｖｔｈが低くなると、感光ドラム表面の電位が大きくなってしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１に開示される技術では、感光ドラムの感光層の膜厚を取得し、感光層の膜厚に基づいて、感光ドラムにおけるトナー像が形成されない部分である非画像形成部（以下、非画像部とする）の電位を目標値にしている。具体的には、まず、感光ドラムの表面全体の電位が目標値以上の電位となるように帯電ローラが感光ドラムを帯電する。その後、露光装置が非画像部を第１出力で露光することにより、非画像部の電位の絶対値を低くし、非画像部の電位を目標値にしている。そして、その後、感光ドラムにおけるトナー像が形成される部分である画像形成部（以下、画像部とする）を露光装置が第２出力で露光することで、感光ドラムの表面に静電潜像を形成している。
【０００５】
ここで、露光装置が感光ドラムの表面を露光した場合、図１９に示すように、感光ドラムにおける電荷発生層でプラス電荷が発生する。プラス電荷は、電荷輸送層を伝って感光ドラムの表面に移動する。このようなメカニズムで、感光ドラムの表面が露光されると、感光ドラムの表面の電位の絶対値が小さくなる。また、帯電ローラに印加される電圧が一定である場合に、画像形成装置が使用される場所の湿度によっても、感光ドラムの電位は変化してしまう。そこで、特許文献２に開示される技術では、画像形成装置が使用される場所の湿度によらず、感光ドラムにおける画像部の電位が一定になるようにしている。
【０００６】
ここで、特許文献１に開示される技術において、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ）（温度：３０℃／湿度：８０％）では、湿度が高く、感光ドラムと帯電ローラとの間に生じる放電量が多くなることで、感光ドラムとクリーニングブレードとの摩擦力が大きくなってしまう。これにより、クリーニングブレードが細かく振動し、異音が生じるおそれがある。
【０００７】
一方、低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）（温度：１５℃／湿度：１０％）では、湿度が低いため、クリーニングブレードの硬度が上がり、感光ドラムの表面とクリーニングブレードとの当接状態が不安定になる。これにより、感光ドラムの表面とクリーニングブレードとの間をトナーがすり抜けて、帯電ローラにトナーが付着してしまうおそれがある。ここで、帯電ローラに付着したトナーは、主に、感光ドラムから中間転写ベルトなどに転写されなかったトナーである。このトナーは、主に正極性に帯電している。
【０００８】
ここで、湿度が低い場合、感光ドラム上に残留したトナーが、十分に負極性に帯電されず、負極性の電圧が印加される帯電ローラに付着してしまう。正極性に帯電したトナーが帯電ローラに付着すると、帯電ローラにおけるトナーが付着した部分の電位が不安定になる。これにより、感光ドラムが帯電ローラによって適切に帯電されない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５５１１８９１号公報
【特許文献２】特開２０００−１８７３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、感光ドラムなどの像担持体と帯電ローラなどの帯電部材との間に生じる放電の影響により発生する画像弊害や異音を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、
記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材によって帯電された前記感光体の表面に、トナー像が形成されない非画像部電位となるように第１の露光量で露光する第１の露光と、前記トナー像が形成される画像部電位となるように前記第１の露光量より大きい第２の露光量で露光する第２の露光と、を行う露光装置と、
前記感光体の前記表面にトナーを供給して、 前記トナー像を前記感光体の前記表面上
に形成させる現像装置と、
前記帯電部材に帯電バイアスを印加する電圧印加手段と、
画像形成装置内の湿度と前記感光体の感光層の厚さと、に関連して、前記露光装置と前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、画像形成時において、前記第１の露光量によって露光され前記感光体の前記表面に形成された前記非画像部電位と前記帯電バイアスとの電位差を、前記湿度が小さくなるにつれて大きくし、前記湿度が大きくなるにつれて小さくするように制御することを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明は、
記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材によって帯電された前記感光体の表面に、トナー像が形成されない非画像部電位となるように第１の露光量で露光する第１の露光と、前記トナー像が形成される画像部電位となるように前記第１の露光量より大きい第２の露光量で露光する第２の露光と、を行う露光装置と、
前記感光体の表面にトナーを供給して、前記トナー像を前記感光体の表面上に形成させる現像装置と、
前記帯電部材に帯電バイアスを印加する電圧印加手段と、
前記露光装置と前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、画像形成時において、前記第１の露光量によって露光され前記感光体の前記表面に形成された前記非画像部電位と前記帯電バイアスとの電位差を、画像形成装置内の絶対湿度が小さくなるにつれて大きくし、前記絶対湿度が大きくなるにつれて小さくするように制御することを特徴とする。
さらに、上記目的を達成するため、本発明は、
記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記感光体の表面にトナーを供給して、トナー像を前記感光体の表面上に形成させる現像装置と、を有する複数の画像形成ユニットと、
前記帯電部材によって帯電された前記感光体の表面に、トナー像が形成されない非画像部電位となるように第１の露光量で露光する第１の露光と、前記トナー像が形成される画像部電位となるように前記第１の露光量より大きい第２の露光量で露光する第２の露光と、を行う露光装置と、
それぞれの前記帯電部材に帯電バイアスを印加する共通の電圧印加手段と、
前記露光装置と前記電圧印加手段と、を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、画像形成時において、それぞれの前記感光体の前記非画像部電位と前記帯電バイアスと、の電位差を、画像形成装置内の絶対湿度が小さくなるにつれて大きくし、前記絶対湿度が大きくなるにつれて小さくするように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、感光ドラムなどの像担持体と帯電ローラなどの帯電部材との間に生じる放電の影響により発生する画像弊害や異音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略断面図
【図２】実施例１に係るプロセスカートリッジの概略断面図
【図３】レーザパワー制御系のハードウェア構成を示すブロック図
【図４】感光ドラムの表面の電位とレーザパワーとの関係を示す図
【図５】感光ドラム表面における画像部と非画像部の電位を示す図
【図６】感光ドラムの表面の電位とレーザパワーとの関係を示す図
【図７】帯電された感光ドラムの表面の電位と絶対湿度との関係を示す図
【図８】感光ドラムの非画像部における電位と絶対湿度との関係を示す図
【図９】感光ドラムの膜厚とレーザパワーとの関係を示す図
【図１０】感光ドラムの表面の電位と印刷枚数との関係を示す図
【図１１】帯電された感光ドラムの表面と非画像部との電位差を示す図
【図１２】画像形成装置が使用される湿度とレーザパワーとの関係を示す図
【図１３】感光ドラムの表面の電位と印刷枚数との関係を示す図
【図１４】感光ドラムの膜厚および湿度と露光量との関係を示す図
【図１５】画像形成装置が使用される湿度と帯電ローラの汚れとの関係を示す図
【図１６】非画像部における露光前後の電位差と帯電ローラの汚れとの関係を示す図
【図１７】画像形成装置が使用される湿度と異音の発生との関係を示す図
【図１８】非画像部における露光前後の電位差と異音の発生との関係を示す図
【図１９】感光ドラムの表面の電位が露光によって変化するメカニズムを示す図
【図２０】帯電ローラにバイアスを印加するための電気回路を示す図
【図２１】帯電バイアスと露光量とを求めるためのテーブルを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して本発明の実施形態を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状や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など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形態に限定する趣旨ではない。
【００１５】
（実施例１）
＜画像形成装置＞
実施例１に係る複写機やプリンタ等の電子写真画像形成装置を図１に基づいて説明する。図１は、実施例１に係る画像形成装置の概略断面図である。図１において、画像形成装置１は、電子写真プロセスを用いたレーザービームプリンターである。画像形成装置１は、制御部１００にインターフェース２０１を介して接続されているプリンタコントローラ２００（外部ホスト装置）から入力される画像データ（電気的な画像情報）に対応した画像を記録媒体としての用紙Ｐに形成する。制御部１００は、画像形成装置１の動作を制御し、プリンタコントローラ２００と各種の電気的情報信号の授受をする。また、制御部１００は、各種のプロセス機器や、センサから入力される電気的情報信号の処理や、各種のプロセス機器への指令信号の処理や、所定のイニシャルシーケンス制御や、所定の作像シーケンス制御などを司る。プリンタコントローラ２００は、例えば、ホストコンピュータやネットワークやイメージリーダやファクシミリ等である。また、用紙Ｐは、例えば、記録紙やＯＨＰシートや葉書や封筒やラベル等である。
【００１６】
＜プロセスカートリッジ＞
図１に示した画像形成装置１には、４つの画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｋが横方向（略水平方向）に一定の間隔を置いて並列配置されている。これは、いわゆるタンデム型と呼ばれる。ここで、プロセスカートリッジ１０は、感光体として電子写真方式の感光ドラム１１を少なくとも備える。また、プロセスカートリッジ１０は、感光ドラム１１と、感光ドラム１１に作用するプロセス手段とが一体的に備わっているものである。ここで、プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋは、収納されるトナーの色以外は同一の構成である。そこで、プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋにおいて、同一の部分については、特に限定する場合を除いて、添え字であるＹ〜Ｋを省略してまとめて説明する。
【００１７】
本実施例では、プロセスカートリッジ１０には、像担持体としての感光ドラム１１と帯電部材としての帯電ローラ１２と現像剤担持体としての現像ローラ１３とドラムクリーナ１４とが一体として設けられている。帯電ローラ１２は、感光ドラム１１の表面を所定の電位で一様に帯電する帯電手段である。現像ローラ１３は、非磁性一成分トナー（マイナス帯電特性）を担持搬送し、感光ドラム１１上に形成された静電潜像を、現像剤像としてのトナー像として現像する現像手段である。ドラムクリーナ１４は、トナー像が転写された後の感光ドラム１１の表面を清掃するためのものである。ここで、実施例１において、現像ローラ１３と現像容器１５とを有し、感光ドラム１１上の静電潜像を現像する構成を現像装置とする。
【００１８】
本実施例では、ドラムクリーナ１４として、ウレタンゴム製チップブレードと板金とで構成された弾性クリーニングブレードが用いられている。ドラムクリーナ１４は、クリーニングブレードの先端部が感光ドラム１１の回転方向に対してカウンター方向に対向させて感光ドラム１１に当接するように配設されている。感光ドラム１１の表面に残留したトナーは、ドラムクリーナ１４により掻き取られ、廃トナー容器に貯留される。感光ドラム１１は、不図示の駆動手段によって、図１の矢印方向に、約１５０（ｍｍ／ｓｅｃ）の表面移動速度（周速）で回転駆動される。ここで、感光ドラム１１は、アルミ素管上に、下地層と電荷発生層と電荷輸送層とを順次積層することで形成されている。本実施例では、下地層と電荷発生層と電荷輸送層とを合わせて感光層として説明する。
【００１９】
ここで、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋは、現像容器１５に収納されたトナーの色を除いて略同様に構成されている。各プロセスカートリッジ１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｋでは、それぞれ、イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｋ）のトナー像が形成される。また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋは、画像形成装置１の装置本体に対して着脱可能に構成されている。例えば、現像容器１５内のトナーが消費された場合には、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋを交換することができる。
【００２０】
図２は、実施例１に係るプロセスカートリッジの概略断面図である。また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋには、記憶部としてメモリ１６Ｙ・１６Ｍ・１６Ｃ・１６Ｋ（図３を参照）が設けられている。メモリ１６としては、例えば、接触不揮発性メモリや非接触不揮発性メモリや電源を有する揮発性メモリなどを用いることができる。本実施例では、記憶手段として、非接触不揮発性のメモリ１６がプロセスカートリッジ１０に搭載されている。
【００２１】
非接触不揮発性のメモリ１６は、メモリ側の情報伝達手段であるアンテナ（不図示）を有し、画像形成装置１の装置本体側の制御部１００と無線で通信することで情報の読み出し・書き込みを行うことができる。本実施例では、制御部１００は、演算部や記憶部（ＲＯＭ）や時計などを備え、さらに、装置本体側の情報伝達手段を介してメモリ１６への情報の読み書きを行うことができる。
【００２２】
このメモリ１６には、新品時の感光ドラム１１に関する情報が記憶される。この情報とは、例えば、新品時の感光層の膜厚（初期感光層膜厚）や新品時の感度（初期感度）などである。これらの情報は、製造時にメモリ１６に記憶される。また、メモリ１６は、感光ドラム１１の使用に伴い変化する感光ドラム１１に関する情報（感光層膜厚と感度の変化量に関する情報）を随時書き込み・読み出しすることができる。
【００２３】
現像剤担持体としての現像ローラ１３は、芯金と、芯金の周りに同心一体に形成された導電性弾性体層とを有している。現像ローラ１３は、感光ドラム１１に対してほぼ並行に配置される。現像ローラ１３は、摩擦によって負極性に帯電されたトナーを、感光ドラム
１１と対向する現像位置に担持搬送する。現像ローラ１３は、感光ドラム１１に対して、不図示の接離機構によって当接・離間される。また、画像形成工程時においては、現像ローラ１３は感光ドラム１１に当接し、現像ローラ１３の芯金には現像バイアスとして約−４００ＶのＤＣバイアス電圧が印加される。
【００２４】
＜画像形成装置の動作＞
本実施例の画像形成装置１には、露光系として、プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋにそれぞれ配設された感光ドラム１１を露光する露光装置としてのレーザ露光ユニット２０Ｙ・２０Ｍ・２０Ｃ・２０Ｋが設けられている。レーザ露光ユニット２０には、画像処理された画像情報の時系列電気デジタル画素信号が入力される。この時系列電気デジタル画素信号は、プリンタコントローラ２００からインターフェース２０１を介して制御部１００に入力されたものである。
【００２５】
レーザ露光ユニット２０は、入力された時系列電気デジタル画素信号に対応して変調したレーザ光を出力するレーザ出力部や、回転多面鏡（ポリゴンミラー）や、ｆθレンズや、反射鏡などを有している。レーザ露光ユニット２０は、レーザ光Ｌによって感光ドラム１１の表面を主走査露光する。このレーザ露光ユニット２０による主走査露光と、感光ドラム１１の回転による副走査とによって、画像情報に対応した静電潜像が感光ドラム１１の表面に形成される。
【００２６】
ここで、接触型の帯電手段としての帯電ローラ１２は、芯金と、芯金周りに同心一体に形成された導電性弾性体層とを有している。帯電ローラ１２は、感光ドラム１１に対して略平行に配列され、導電性弾性体層の弾性に抗して所定の押圧力で感光ドラム１１に当接している。帯電ローラ１２の芯金の両端部は軸受けによって回転可能に支持されており、帯電ローラ１２は感光ドラム１１の回転に従動して回転する。本実施例においては、帯電ローラ１２の芯金に対して帯電バイアスが印加される。
【００２７】
一方、本実施例に係る画像形成装置１には、プロセスカートリッジ１０における感光ドラム１１に当接するように、第二の像担持体である中間転写ベルト３０が配置されている。中間転写ベルト３０としては、電気抵抗値（体積抵抗率）が１０１１〜１０１６（Ω・ｃｍ）程度であって厚さが１００〜２００μｍである樹脂フィルムを無端状に形成したものが用いられている。中間転写ベルト３０の材料としては、ＰＶｄｆ（ポリフッ化ビニリデン）やナイロンやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などを用いることができる。
【００２８】
また、中間転写ベルト３０は、駆動ローラ３４と２次転写対向ローラ３３とによって張架され、駆動ローラ３４が不図示のモーターによって回転することによりプロセス速度で循環駆動される。１次転写ローラ３１は、軸に導電性弾性層を設けたローラであり、感光ドラム１１に対して略平行に配置されている。また、１次転写ローラ３１は、中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１に所定の押圧力で当接している。１次転写ローラ３１の軸には正極性のＤＣバイアス電圧が印加され、これにより、感光ドラム１１と１次転写ローラ３１との間に転写電界が形成される。１次転写ローラ３１の形状は、感光ドラム１１から中間転写ベルト３０に１次転写を適切に行うことができれば限定されない。１次転写ローラ３１の形状は、例えば、パッド形状やブラシ状であってもよい。
【００２９】
感光ドラム１１上に形成された各色トナー像は、感光ドラム１１が図１の矢印方向にさらに回転することで１次転写位置に送られる。そして、感光ドラム１１上のトナー像は、１次転写ローラ３１と感光ドラム１１との間に形成された１次転写電界によって、中間転写ベルト３０上に順次１次転写される。このとき、４色のトナー像は、中間転写ベルト３０上に重畳的に順次転写される。
【００３０】
１次転写後に感光ドラム１１上に残留した１次転写残トナーは、ドラムクリーナ１４によってクリーニングされる。ドラムクリーナ１４によって感光ドラム１１上から除去された１次転写残トナーは、廃トナー容器内に蓄積される。このようにして、感光ドラム１１の表面はクリーニングされる。なお、トナー像の１次転写が高転写効率や低再転写率などの条件を満たして常に良好に行われるには、１次転写バイアス電源によって印加される正極性のバイアスを、環境やパーツの特性などを考慮した最適な値に常に制御する必要がある。この制御は、不図示の制御手段によって行われている。
【００３１】
その後、中間転写ベルト３０上の４色のトナー像は、２次転写部を通過する過程で、２次転写高圧電源１８によって２次転写ローラ３２に２次転写電圧が印加されることで、記録材供給装置５１によって給送された用紙Ｐの表面に一括転写される。ここで、記録材供給装置５１は、用紙カセット５０に集積された記録材である用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送する。ここで、本実施例において、感光ドラム１１上のトナー像を用紙Ｐに転写させる構成（１次転写ローラ３１や２次転写ローラ３２など）を転写部材とする。
【００３２】
２次転写後に中間転写ベルト３０上に残留した２次転写残トナーは、中間転写ベルト３０に当接する転写クリーニング装置１９によって掻き取られる。その後、４色のトナー像が担持された用紙Ｐは定着装置６０に導入される。そして、用紙Ｐが加熱・加圧されることで４色のトナーが溶融混色して用紙Ｐに定着される。以上の画像形成動作により、フルカラーのプリント画像が用紙Ｐに形成される。
【００３３】
＜レーザ露光ユニット＞
図３は、レーザパワー制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。本実施例に係るレーザ露光ユニット２０について図３を用いて説明する。ここで、本実施例に係るレーザ露光ユニット２０は、感光ドラム１１の表面を露光する際のレーザ出力を、第一のレーザパワー（Ｅ１）と、第二のレーザパワー（Ｅ２）とに切り替えることができる。本実施例では、レーザ露光ユニット２０は、感光ドラム１１の表面を露光する時間を変化させることなく、レーザパワーを変化させることで、感光ドラム１１の表面に対する露光量を変化させている。
【００３４】
制御部１００には、各々のレーザパワーを個別に制御するレーザパワー制御部１０２が設けられている。ここで、プリンタコントローラ２００から送られてくる画像信号は、８ビット＝２５６階調の深さ方向をもつ多値信号（０〜２５５）である。この画像信号が０のときにはレーザ光はオフとなり、画像信号が２５５のときにはレーザ光は完全にオン（全点灯）となり、画像信号が１〜２５４のときにはレーザ光は両者の中間（完全オンとオフとの中間）となる。
【００３５】
本実施例においては、プリンタコントローラ２００から送られてくる画像信号は、画像処理部１０３においてシリアルな時系列デジタル信号に変換される。さらに、時系列デジタル信号は、画像処理部１０３において、４×４ディザマトリックスによる面積階調と、６００ドット／インチの各ドットパルスのレーザ発光時間を制御したレーザパルス幅変調とを用いることで２５６段階に制御される。
【００３６】
また、通信部１０１は、各プロセスカートリッジ１０のメモリ１６Ｙ〜１６Ｋに格納された感光ドラム１１の膜厚と感度とに関する情報を読み出す。そして、感光ドラム１１Ｙ〜１１Ｋの状態に応じて選択されたレーザパワー信号と、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋに対する画像データ信号とが、レーザパワー制御部１０２からレーザ露光ユニット２０Ｙ〜２０Ｋに送られる。レーザパワー出力部２１は、レーザパワー制御部１０２から入力された選択信号に応じてレーザパワーを切り替えてレーザダイオード２２を発光さ
せる。レーザダイオード２２から照射されたレーザは、ポリゴンミラーを含んだ補正光学系２３を経て、レーザ光Ｌとして感光ドラム１１Ｙ〜１１Ｋに照射される。
【００３７】
本実施例では、レーザパワー制御部１０２は、第一のレーザパワー（Ｅ１）と第二のレーザパワー（Ｅ２）とを、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋに対して個別に制御する。第一のレーザパワー（Ｅ１）は、感光ドラム１１の表面の非画像領域（非画像部）にトナーを付着させないための暗部電位（非画像部電位Ｖｄと称す）を形成するためのレーザパワーである。レーザ露光ユニット２０が第一のレーザパワー（Ｅ１）で感光ドラム１１を露光することで、感光ドラム１１を第一露光量で露光し、帯電ローラ１２により帯電された感光ドラム１１の表面電位を暗部電位へ減衰させる。第二のレーザパワー（Ｅ２）は、感光ドラム１１の表面の画像領域（画像部）にトナーを付着させるための明部電位（画像部電位Ｖｌと称す）を形成するためのレーザパワーである。レーザ露光ユニット２０が第二のレーザパワー（Ｅ２）で感光ドラム１１を露光することで、感光ドラム１１を第二露光量で露光し、帯電ローラ１２により帯電された感光ドラム１１の表面電位を明部電位へ減衰させる。
【００３８】
本実施例では、画像形成工程において、レーザダイオード２２に所定のバイアス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く。このときのレーザのパワーを第一のレーザパワー（Ｅ１）とする。また、これよりも大きいバイアス電流をレーザダイオード２２に流した際のレーザパワーを第二のレーザパワー（Ｅ２）とする。また、レーザパワー制御部１０２は、レーザダイオード２２に流す電流量を変化させることでレーザパワーＥ１・Ｅ２を制御する。
【００３９】
＜露光に対する電位設定＞
感光ドラム１１の表面における画像部と非画像部の電位について図４と図５を用いて説明する。図４は、感光ドラム１１の表面の電位とレーザパワーとの関係を示す図である。また、図５は、感光ドラム１１表面における画像部と非画像部の電位を示す図である。本実施例に係る感光ドラム１１は、アルミニウム製の円筒状基体と、その表面を覆うＯＰＣ（有機半導体）感光層とによって構成されている。
【００４０】
図４は、具体的には、感光層の初期膜厚が１８（μｍ）である感光ドラム１１を所定のレーザパワーで露光した場合における感光ドラム１１の表面の電位とレーザパワーとの関係（以下、Ｅ−Ｖ曲線と称す）を示した図である。感光ドラム１１は、約−１１５０（Ｖ）のＤＣ電圧が印加された帯電ローラ１２によって帯電されている。感光ドラム１１が帯電ローラ１２に帯電された後の感光ドラム１１の表面の電位を一次帯電電位Ｖ０とする。ここで、図４では、一次帯電電位Ｖ０は約−５８０Ｖとなっている。
【００４１】
図４において、グラフの横軸は、感光ドラム１１の表面に照射されるレーザのレーザパワーＥ（μＪ／ｃｍ２）を表している。ここで、感光ドラム１１の表面において、トナー像が形成される部分を画像部とし、トナー像が形成されない部分を非画像部とする。図４では、レーザ露光ユニット２０は、感光ドラム１１における画像部を第二のレーザパワーＥ２（μＪ／ｃｍ２）で露光する。これにより、画像部の電位を画像部電位Ｖｌ（約−１７０Ｖ）にする。
【００４２】
同時に、感光ドラム１１における非画像部（バックグラウンドと称す）を、第一のレーザパワーＥ１（μＪ／ｃｍ２）で露光する。これにより、非画像部の電位を非画像部電位Ｖｄ（約−５１０Ｖ）にする。ここで、Ｖ０からＶｄへの電位変化を電位変化ΔＶ（＝｜Ｖ０−Ｖｄ｜）とする。また、現像ローラ１３には、約−３６０ＶのＤＣバイアス電圧が印加される。そのため、現像位置に搬送された現像ローラ１３上の負帯電トナーは、感光ドラム１１上の画像部電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとの電位コントラストにより、感光
ドラム１１のおける電位が画像部電位Ｖｌである部分に付着する。これにより、画像部（静電潜像）がトナー像として現像される。
【００４３】
なお、本実施例に係る画像形成装置１では、帯電ローラ１２は感光ドラム１１を負極性（マイナス）に帯電する。すなわち、負極性（マイナス）に帯電されたトナーで現像が行なわれる反転現像方式が用いられている。したがって、第二のレーザパワーＥ２で露光された領域が画像部となり、第一のレーザパワーＥ１で露光された領域が白地部（非画像部）となる。非画像情報部は、いわゆるバックグラウンド領域である。
【００４４】
図５において、一次帯電電位Ｖ０は、帯電ローラ１２により帯電された感光ドラム１１表面の電位である。画像部電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとの差である現像コントラストＶｃは、画像部の画像濃度および階調性を決定する要因となる。すなわち、現像コントラストＶｃが小さくなると、充分な画像濃度および階調性を得ることができない。そのため、現像コントラストＶｃは、所定値以上である必要がある。
【００４５】
また、現像バイアスＶｄｃと非画像部電位Ｖｄとの差である白地部コントラストＶｂは、白地部でのかぶり（地肌汚れ）量を決める要因となる。すなわち、白地部コントラストＶｂが大きくなり所定値を超えると、逆帯電されたトナー（プラスに帯電されたトナー）が白地部に付着してかぶりとなる。これにより、画像汚れや機内汚染などが引き起こされる。一方、白地部コントラストＶｂが小さくなり所定値を下回ると、正常に帯電されたトナー（マイナス帯電されたトナー）が白地部に現像されてかぶりが発生する。そのため、白地部コントラストＶｂは、所定の範囲内に設定される必要がある。詳細については後述するが、本実施例では、感光ドラム１１の膜厚と絶対湿度とに応じて、レーザ露光ユニット２０の露光量と、帯電ローラ１２に印加されるバイアスとを調整する。これにより、一次帯電電位Ｖ０と非画像部電位Ｖｄのみならず、現像コントラストＶｃと白地部コントラストＶｂとを最適な値にしている。
【００４６】
＜環境センサ＞
本実施例では、湿度センサとしての環境センサ３００を給紙ユニット部（記録材供給装置５１など）付近に設置している。環境センサ３００で温度を算出する場合、制御部１００は、ＡＳＩＣを介して環境センサ３００からＡＳＩＣへ入力された電圧をＡＤ変換することでＡＤ値を取得している。また、環境センサ３００による検知結果は、１０ｂｉｔのＡＤ値として取得される。
【００４７】
ＡＤ値は１０ｍｓｅｃ間隔でサンプリングされ、サンプリングされたＡＤ値を０．１℃単位の環境温度に変換する。この環境温度への変換を１０回行なった時点（１００ｍｓｅｃ毎）で、直前の１００ｍｓｅｃでサンプリングした環境温度１０点のうち最大値と最小値とを２点ずつ除いた６点の平均値を求める。そして、この平均値を現在の温度値（０．１℃単位）として採用し、小数点第一位を四捨五入したものを現在の温度値（１℃単位）としてＲＡＭ（不図示）に保持する。また、環境センサ３００は、画像形成動作による昇温の影響で上昇する画像形成装置１内の温度を推定して、環境温度を補正する制御を行う。画像形成装置１内の昇温の影響を受けることで、実際の使用状況が環境の雰囲気温度とずれるため、環境センサ３００は、環境温度を補正し、適正な値を採用するように制御している。
【００４８】
一方、環境センサ３００で湿度を算出する場合、制御部１００は、ＡＳＩＣを介して環境センサ３００からＡＳＩＣへ入力された電圧をＡＤ変換することでＡＤ値を取得している。環境湿度センサによる検知結果は、ＡＳＩＣのＡＤ変換によって１０ｂｉｔのＡＤ値として取得される。環境湿度（％）は、環境湿度センサＡＤ値の平均と環境温度（℃）とから算出され、１００ｍｓｅｃ間隔で更新される。環境湿度センサＡＤ値を１０ｍｓｅｃ
間隔で１０回サンプリングし、サンプリングした環境湿度センサＡＤ値の最大値と最小値をそれぞれ２点ずつ除いた６点の平均値を求める。これにより、環境湿度センサＡＤ平均値が算出される。
【００４９】
そして、環境湿度センサＡＤ平均値の５℃における環境湿度ＲＨ５（％）と、環境湿度センサＡＤ平均値の５０℃における環境湿度ＲＨ５０（％）とを取得する。環境湿度（％）は、ＲＨ５（％）とＲＨ５０（％）と環境温度Ｔ（℃）とを用いて、以下の数式１によって算出される。
（数式１）
環境湿度（％）＝ＲＨ５０＋（５０−Ｔ）×（（ＲＨ５−ＲＨ５０）／（５０−５））
環境温度Ｔは小数点第一位までを有効数字とした値を用いる。また、環境湿度は小数点第一位を四捨五入したものとする。算出された環境湿度（％）は、次の更新タイミングでＲＡＭに保持される。
【００５０】
続いて、環境湿度から絶対湿度を算出する。絶対湿度（ｇ／ｍ３）は、環境温度Ｔ（℃）と環境湿度ＲＨ（％）とから決まる。また、絶対湿度（ｇ／ｍ３）は、環境温度Ｔ（℃）における飽和水分量Ｗｍａｘ（ｇ／ｍ３）に基づいて取得される。絶対湿度（ｇ／ｍ３）は、飽和水分量Ｗｍａｘ（ｇ／ｍ３）と環境湿度ＲＨ（％）とを用いて以下の数式２によって算出される。
（数式２）
絶対湿度（ｇ／ｍ３）＝Ｗｍａｘ×（ＲＨ／１００）
絶対湿度の更新タイミングは、環境湿度の平均値算出タイミングと同一とする。また、環境温湿度に対する記載に関して、Ｌ／Ｌを温度：１５℃／湿度：１０％と、Ｎ／Ｎを温度：２３℃／湿度：５０％と、Ｈ／Ｈを温度：３０℃／湿度：８０％と定義する。
【００５１】
＜膜厚の測定＞
また、画像形成装置１には、画像形成装置１内の所定の位置を用紙Ｐが通過したことを検知する通紙センサ４００（図１を参照）が設けられている。本実施例では、通紙枚数に基づいて、感光ドラム１１の感光層の膜厚を測定している。制御部１００は、通紙センサ４００から入力された信号に基づいて通紙枚数を積算してメモリ１６に記憶させる。また、メモリ１６には、感光ドラム１１の膜厚と通紙枚数との対応関係が示されたテーブルが予め記憶されている。そして、制御部１００は、感光ドラム１１の膜厚と通紙枚数との対応関係と通紙枚数とから感光ドラム１１の膜厚を取得する。
【００５２】
＜感光ドラムの膜厚による感度の違い＞
次に、感光ドラム１１のＥ−Ｖ曲線の変化特性に関して説明する。図６は、感光ドラムの表面の電位とレーザパワーとの関係を感光層の膜厚ごとに示した図である。感光ドラム１１の表面の感光層は、印字動作によって、放電を繰り返し受けるとともに、ドラムクリーナ１４や現像ローラ１３と摺擦する。これにより、感光ドラム１１の感光層は削られる。その結果、感光ドラム１１の感光層の膜厚が減少し、感光ドラム１１の表面の電位に変化が生じる。
【００５３】
図６では、感光層の膜厚が異なる感光ドラム１１の一次帯電電位Ｖ０（帯電された感光ドラム１１表面の電位）を一定に揃えている。図６に示すように、感光層の膜厚の減少に伴い、感光ドラム１１の表面の電荷密度が上昇するためＥ−Ｖ曲線の傾きが小さくなっている。すなわち、感光層の膜厚の経時的な変化と、製造時の感光層の膜厚（初期膜厚）とによって感光ドラム１１の電位は変化する。このような電位の変化に対応するために、本実施例では、感光ドラム１１の膜厚に応じて、レーザ露光ユニット２０の露光量を補正している。この補正に関しては後ほど詳細に説明する。
【００５４】
＜絶対湿度による一次帯電電位の変化＞
次に、図７と図８とを用いて、帯電ローラ１２から感光ドラム１１が受ける放電量の絶対湿度に応じた変化に関して説明する。図７は、帯電された感光ドラム１１の表面の電位（一次帯電電位Ｖ０）と絶対湿度との関係を示す図である。また、図８は、感光ドラム１１の非画像部における電位と絶対湿度との関係を示す図である。絶対湿度が異なると、帯電ローラ１２に同じ帯電バイアスが印加されたとしても、放電開始電圧Ｖｔｈが変わるため、感光ドラム１１の表面の一次帯電電位Ｖ０が変わる。ここで、感光ドラム１１の表面に形成される一次帯電電位Ｖ０は、Ｌ／Ｌ側では低く、Ｈ／Ｈ側では高い。
【００５５】
図７に、感光層の膜厚が１８μｍである感光ドラム１１について、帯電ローラ１２に印加される帯電バイアスを−１１２０Ｖに固定した場合の一次帯電電位Ｖ０の値を示す。図７に示すように、感光ドラム１１の膜厚が同じ場合、帯電ローラ１２に同じ帯電バイアスを印加したとしても環境によって一次帯電電位Ｖ０は変化する。すなわち、一次帯電電位Ｖ０を同じにするためには、Ｌ／Ｌ側の方がＨ／Ｈ側よりも、帯電ローラ１２に印加される帯電バイアスを高くする必要がある。図７では、一次帯電電位Ｖ０を一定にするためには、Ｌ／Ｌ（温度：１５℃／湿度：１０％）ではＨ／Ｈ（温度：３０℃／湿度：８０％）よりも絶対値で約７０Ｖ高い帯電バイアスが帯電ローラ１２に印加される必要がある。
【００５６】
また、絶対湿度に応じて、レーザ露光ユニット２０からの露光に対する感光ドラム１１の感度も異なる。絶対湿度が高いほど、感光層の電荷発生層で生成される電荷量が多く、電荷輸送層での電荷の移動が速い。したがって、図８に示したように、一次帯電電位Ｖ０が同じになるように帯電ローラ１２に印加されるバイアスを調整したとしても、レーザ露光ユニット２０から非画像部への露光量が同じ場合、非画像部電位Ｖｄが絶対湿度に応じて異なる。
【００５７】
つまり、絶対湿度に応じて、電位変化ΔＶ（＝｜Ｖ０−Ｖｄ｜）が変わってしまう。したがって、環境に異なっても電位変化ΔＶを同じにするためには、絶対湿度が低い場合では、絶対湿度が高い場合よりも、非画像部への露光量を大きくする必要がある。本実施例では、電位変化ΔＶを環境によらず同じにするために、非画像部への露光量を変化させている。また、本実施例では、絶対湿度の変化に対応するために、環境センサ３００の検知結果に応じて、レーザ露光ユニット２０の露光量と、帯電ローラ１２に印加されるバイアスとを補正している。この補正に関しては後ほど詳細に説明する。
【００５８】
＜感光ドラムの膜厚の変化に伴う潜像設定＞
本実施例では、感光ドラム１１の感光層の膜厚と絶対湿度と応じてレーザ露光ユニット２０の露光量を変化させている。まず、感光ドラム１１の膜厚が変化した場合に関して説明する。帯電ローラ１２に印加されるバイアスを所定の値に固定した場合、感光層の膜厚が薄くなるにつれて一次帯電電位Ｖ０が上昇する。これは、感光層の膜厚が薄くなるにつれて、帯電ローラ１２と感光ドラム１１との間の放電開始電圧Ｖｔｈが小さくなることに起因する。
【００５９】
図９は、感光ドラム１１の膜厚とレーザパワーとの関係を示す図である。具体的には、図９は、帯電ローラ１２に印加されるバイアス（帯電バイアス）を所定の値に固定した場合における感光層の膜厚ごとのＥ−Ｖ曲線である。帯電ローラに印加されるバイアスは約−１１５０（Ｖ）に固定されている。図９では、感光層の膜厚が１８（μｍ）の感光ドラム１１と、感光層の膜厚が１３（μｍ）の感光ドラム１１とについてのＥ−Ｖ曲線が示されている。図９に示すように、感光ドラム１１の感光層の膜厚が薄くなることにより、一次帯電電位Ｖ０が上昇し、Ｅ−Ｖ曲線の傾きが変化する。
【００６０】
図９では、感光層の膜厚が１８（μｍ）の場合では、所望の非画像部電位Ｖｄが得られ
るように、レーザ露光ユニット２０の第一の露光量をＥ１＝０．０３７（μＪ／ｃｍ２）にした。一方、感光層の膜厚が１８（μｍ）の場合において、所望の画像部電位Ｖｌが得られるように、レーザ露光ユニット２０の第二の露光量をＥ２＝０．２５（μＪ／ｃｍ２）にした。帯電ローラに印加されるバイアスとレーザ露光ユニット２０の露光量とを変更せずに、感光層の膜厚が１３（μｍ）になるまでプリントテストを行った場合、非画像部電位Ｖｄと画像部電位Ｖｌとがいずれも目標値からバラついてしまう。図９に示すように、非画像部電位はＶｄｍとなり、画像部電位はＶｌｍとなってしまう。目標値に合わせるためには、非画像部に対する露光量をＥ１からＥ１ｍに補正し、画像部に対する露光量をＥ２からＥ２ｍに補正する必要がある。図９では、Ｅ１ｍ＝０．０４４（μＪ／ｃｍ２）であり、Ｅ２ｍ＝０．３０（μＪ／ｃｍ２）である。つまり、本実施例では、感光ドラム１１の膜厚が変化しても帯電バイアスは変化させず所定の値に固定しているため、感光ドラム１１の膜厚が薄くなるほど第一の露光量及び第二の露光量を大きくするよう制御を行っている。
【００６１】
図１０は、感光ドラム１１の表面の電位と印刷枚数との関係を示す図である。図１０では、帯電ローラ１２に印加されるバイアスを固定し、感光ドラム１１の使用情報（印字枚数）に応じて露光量を変更させていない。図１０は、非画像部電位Ｖｄと画像部電位Ｖｌの変化を示している。図１０の横軸は印刷枚数となっている。印刷枚数が多いほど、感光ドラム１１の感光層の膜厚が薄くなる。
【００６２】
上述したように、感光層の膜厚の変化によりＥ−Ｖ曲線が変化することで、非画像部電位Ｖｄと画像部電位Ｖｌとが変化する。その結果、感光ドラム１１の使用情報に応じて露光量を変更させない場合には、白地部コントラストＶｂがＶｂ１に増大し、現像コントラストＶｃがＶｃ１に減少してしまう。これは、画像濃度やカブリやライン幅や階調性などの画像品質の低下に繋がる。
【００６３】
本実施例では、白地部コントラストＶｂと現像コントラストＶｃとの関係性を保つために、感光ドラム１１の膜厚によらず、非画像部電位Ｖｄと画像部電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとを一定にしている。画像濃度やカブリやライン幅や階調性などの画像品質の低下を抑制している。制御部１００は、感光ドラム１１の使用情報をメモリ１６に記憶させ、感光ドラム１１の使用情報に応じて、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、非画像部への露光量と、画像部への露光量とを決定する。
【００６４】
＜本実施形態の特徴＞
従来では、感光層の膜厚が変化しても画像不良（かぶりや転写不良など）が生じないように、感光層の膜厚によらず、露光後の非画像部の電位Ｖｄと、現像ローラの電位Ｖｄｃと、露光後の画像部の電位Ｖｌとを一定値にするよう制御していた。具体的には、感光層の膜厚に応じて、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、感光ドラム１１に対する露光量とを変化させる制御を行っていた。
【００６５】
しかし、本実施例では、上記のような膜厚との関係だけでなく、湿度との関係で、感光ドラム１１上の非画像部と帯電ローラ１２との電位差が後述する不具合が生じないような電位差になるように、帯電ローラ１２に印加されるバイアスを変化させる必要がある。このとき、帯電ローラ１２に印加されるバイアスに応じて露光量を変化させない場合、帯電ローラ１２によって帯電された後の感光ドラム１１表面の電位が変化してしまう。しかしながら、上述したように、画像不良を抑制するためには、白地部コントラストＶｂと現像コントラストＶｃとの関係性を保つ必要がある。
【００６６】
そこで、本実施例では、帯電ローラ１２に印加されるバイアスを絶対湿度に応じて変化させた場合であっても、感光ドラム１１への露光量を調整することで、露光後の非画像部
の電位Ｖｄを一定値に保っている。なお、感光ドラム１１表面において画像部の面積は非画像部の面積よりもかなり小さいため、本実施例では、帯電ローラ１２と画像部との電位差については考慮していない。具体的には、本実施例では、制御部１００は、レーザ露光ユニット２０の露光量と、帯電ローラ１２に印加されるバイアスとを制御する。
【００６７】
ここで、感光ドラム１１は、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間で生じる放電によって帯電される。具体的には、感光ドラム１１を帯電させるための放電は、主には、感光ドラム１１と帯電ローラ１２とが接触している部分よりも、感光ドラム１１の回転方向上流側において、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間で放電が生じる。高温高湿環境（Ｈ／Ｈ）（温度：３０℃／湿度：８０％）では、湿度が高いため、感光ドラム１１の表面と帯電ローラ１２との電位差が大きい場合、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間に生じる放電量が多くなってしまう。この放電によって、感光ドラム１１とドラムクリーナ１４との摩擦力が大きくなる。これにより、ドラムクリーナ１４が細かく振動し、異音が生じるおそれがある。
【００６８】
一方、低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）（温度：１５℃／湿度：１０％）では、湿度が低いため、ドラムクリーナ１４の硬度が上がり、感光ドラム１１の表面とドラムクリーナ１４との当接状態が不安定になる。このとき、感光ドラム１１の表面と帯電ローラ１２との電位差が小さい場合、感光ドラム１１の表面とドラムクリーナ１４との間をトナーがすり抜けて、帯電ローラにトナーが付着してしまうおそれがある。
【００６９】
そこで、本実施例では、画像形成装置１内の絶対湿度が小さくなるにつれて、第一のレーザパワーＥ１で露光された後の感光ドラム１１の表面と帯電ローラ１２との電位差を大きくしている。また、画像形成装置１内の湿度が大きくなるにつれて、第一のレーザパワーＥ１で露光された後の感光ドラム１１の表面と帯電ローラ１２との電位差を小さくしている。
【００７０】
本実施例では、メモリ１６には、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、第一のレーザパワーＥ１と、感光ドラム１１の感光層の厚さと、湿度との対応関係（第１対応関係）が記憶されている。この対応関係は、露光後の非画像部と帯電部材との電位差を、湿度が小さくなるにつれて大きくし、湿度が大きくなるにつれて小さくするような対応関係となっている。ここで、放電は、露光された後の非画像部と１次転写ローラ３１との間においても生じる。そのため、感光ドラム１１の非画像部と１次転写ローラ３１との間で生じる放電も考慮して対応関係は設定されている。制御部１００は、この対応関係に基づいて、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと第一のレーザパワーＥ１とを制御している。
【００７１】
また、本実施例では、制御部１００は、現像ローラ１３の表面の電位Ｖｄｃが一定となるように、現像ローラ１３に印加されるバイアスを制御している。そして、メモリ１６に記憶されている上述した対応関係であって、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと第一のレーザパワーＥ１と感光層の厚さと湿度との対応関係は、さらに、非画像部の電位Ｖｄが一定となるように設定されている。また、この対応関係において、非画像部の電位Ｖｄと現像ローラ１３の電位Ｖｄｃとの差は、感光ドラム１１にかぶりが生じにくい電位差に設定されている。感光ドラム１１にかぶりが生じにくい電位差は、実験的によって予め求められている。
【００７２】
また、本実施例では、メモリ１６には、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと第二のレーザパワーＥ２と感光層の厚さと湿度との対応関係も記憶されている。制御部１００は、この対応関係に基づいて、第二のレーザパワーＥ２を制御している。そして、第二のレーザパワーＥ２と感光層の厚さと湿度との対応関係は、画像部の電位Ｖｌが一定となるような対応関係となっている。さらに、第二のレーザパワーＥ２で露光された画像部の電位
Ｖｌと現像ローラ１３の電位Ｖｄｃとの差は、現像不良が生じないように設定されている。現像不良が生じにくい電位差は、実験的によって予め求められている。
【００７３】
ここで、図２１は、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、第一のレーザパワーＥ１とを求めるためのテーブルを示す図である。図２１では、Wは湿度を示し、Xは感光層の膜厚を示し、Yは帯電ローラ１２に印加されるバイアスを示し、Zは第一のレーザパワーＥ１を示す。実施例１では、図２１に示すように、画像形成装置１内の湿度と感光層の膜厚とから、このテーブルを用いて、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、第一のレーザパワーＥ１とが同時に決定される。そして、図２１に示すテーブルに基づいて、制御部１００が、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、第一のレーザパワーＥ１とを制御している。なお、第一のレーザパワーＥ１についても、図２１に示したテーブルと同様のテーブルを用いて決定される。
【００７４】
図１１は、上述した制御を行った場合の帯電後の感光ドラム１１の電位（一次帯電電位Ｖ０）と、露光後の感光ドラム１１の画像部の電位Ｖｌ、非画像部の電位Ｖｄとの差を示す図である。図１１では、感光層の膜厚がある値の感光ドラム１１に対して、絶対湿度が低い状態（「Ｌ／Ｌ」と示す）の場合、絶対湿度が高い状態（「Ｈ／Ｈ」と示す）の場合を並べて示した。本実施例では、図１１に示すように、絶対湿度が通常状態である場合と比べ小さい場合には、帯電ローラ１２に印加されるバイアスを通常状態である場合と比べ大きくしている。一方、絶対湿度が通常状態である場合と比べ大きい場合には、帯電ローラ１２に印加されるバイアスを通常状態である場合と比べ小さくしている。また、本実施例では、図１１に示すように、帯電ローラ１２に印加されるバイアスが変化した場合でも、非画像部の電位Ｖｄと画像部の電位Ｖｌが一定の値となるように、レーザ露光ユニット２０のレーザパワーを制御している。つまり、絶対湿度が通常状態である場合と比べ小さい場合には、第一のレーザパワーＥ１、第二のレーザパワーＥ２を通常状態である場合と比べ大きくしている。また、絶対湿度が通常状態である場合と比べ大きい場合には、第一のレーザパワーＥ１、第二のレーザパワーＥ２を通常状態である場合と比べ小さくしている。このようにレーザ露光ユニット２０のレーザパワーが制御された場合、Ｌ／Ｌ環境とＨ／Ｈ環境とでは、一次帯電電位Ｖ０と非画像部の電位Ｖｄとの差である電位変化ΔＶが異なった値となる。
【００７５】
図１２は、画像形成装置１内の湿度とレーザパワーと露光後の感光ドラム表面電位との関係を示す図である。感光ドラム１１の膜厚が一定の場合であって絶対湿度が異なる場合における感光ドラム１１の表面の電位に関して図１２を用いて詳しく説明する。ここでは、感光ドラム１１の膜厚が１８μｍである場合について説明する。なお、図１２では、一次帯電電位Ｖ０が一定となるように、帯電ローラ１２に印加されるバイアスが制御されている。
【００７６】
なお、一次帯電電位Ｖ０を一定にするためには、図７と図８とに示したように、帯電ローラ１２に印加されるバイアスの絶対値を、Ｌ／Ｌ側で大きくし、Ｈ／Ｈ側で小さくする必要がある。図１２に示すように、絶対湿度に応じてレーザ露光ユニット２０のレーザパワーを変化させない場合、非画像部電位Ｖｄと画像部電位Ｖｌとが目標値からずれてしまう。図１２に示したように、レーザパワーを変化させない場合、非画像部電位ＶｄはＶｄｈとなり、画像部電位ＶｌはＶｌｈとなってしまう。
【００７７】
ここで、図１２に示すように、感光ドラムのＥＶ感度特性の関係から、絶対湿度が異なる場合、第二のレーザパワーＥ２の誤差よりも、第一のレーザパワーＥ１の誤差の方が大きい。非画像部への露光量は画像部への露光量に比べて小さいため、露光量の誤差が少しである場合でも影響は大きくなる。また、第一のレーザパワーＥ１の誤差は、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間の放電開始電圧Ｖｔｈに大きく影響する。画像部電位Ｖｌは
絶対湿度がばらついても比較的安定するが、非画像部電位Ｖｄを安定させるためには第一のレーザパワーＥ１を最適化する必要がある。
【００７８】
そこで、本実施例では、設定パラメータの値（帯電ローラ１２に印加されるバイアスや露光量など）を絶対湿度に応じて線形補完している。制御部１００は、環境センサ３００から出力された信号に基づいて検知された絶対湿度に応じて、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、非画像部への露光量（第一のレーザパワーＥ１）と、画像部への露光量（第二のレーザパワーＥ２）を制御する。これにより、第一のレーザパワーＥ１で露光された感光ドラム１１の表面と帯電ローラ１２との電位差を適正値にしている。Ｈ／Ｈ側では放電が抑制されるように、Ｌ／Ｌ側では放電が促されるように、第一のレーザパワーＥ１で露光された感光ドラム１１の表面と帯電ローラ１２との電位差は調整される。
【００７９】
上述したように、絶対湿度が高いＨ／Ｈでは、放電により感光ドラム１１とドラムクリーナ１４との摩擦力が大きくなり、ドラムクリーナ１４が細かく振動する。これにより異音が発生する。感光ドラム１１とドラムクリーナ１４との摩擦力がさらに大きくなると、最終的にはドラムクリーナ１４がめくれてしまう。この場合、感光ドラム１１上に残留したトナーをドラムクリーナ１４がクリーニングをできない。そのため、絶対湿度が高いＨ／Ｈでは、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間の放電が抑制されることが好ましい。
【００８０】
一方、絶対湿度が低いＬ／Ｌでは、ドラムクリーナ１４の硬度が上がるため、感光ドラム１１表面とドラムクリーナ１４との当接状態が不安定になる。感光ドラム１１上のトナーがドラムクリーナ１４と感光ドラム１１との間をすり抜けた場合、帯電ローラ１２にトナーが付着してしまう。この場合、感光ドラム１１を精度良く帯電することができない。ここで、帯電ローラ１２に付着するトナーは、主に、中間転写ベルト３０に１次転写されなかった転写残トナーである。
【００８１】
転写残トナーは、正極性に帯電しており、負極性に帯電した帯電ローラ１２と引き合う。そのため、転写残トナーは、電気的に帯電ローラ１２に付着してしまう。そこで、転写残トナーが帯電ローラ１２に付着しないように、帯電ローラ１２と感光ドラム１１との間の放電によって感光ドラム１１上の転写残トナーを負極性に帯電させる。そのためには、帯電ローラ１２と感光ドラム１１の電位差を大きくし、帯電ローラ１２と感光ドラム１１との間の放電を促進させる必要がある。
【００８２】
ここで、画像形成装置１内で生じる放電には、露光を行う際に生じる放電と、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間で生じる放電と、感光ドラム１１と１次転写ローラ３１との間で生じる放電とがある。本実施例においては、現像ローラ１３と感光ドラム１１との電位差は少ないため、現像ローラ１３と感光ドラム１１との間では放電は起こらない。ここで、感光ドラム１１における画像部を露光する際に生じる放電は、現像ローラ１３から感光ドラム１１に対してトナーを供給することに必要であるため避けられない。よって、感光ドラム１１における画像部を露光する際に生じる放電を意図的に低減させることは困難である。露光量を減らして現像コントラストＶｃが減少すると画像品質が低下してしまうためである。
【００８３】
また、感光ドラム１１と１次転写ローラ３１との間の放電は、感光ドラム１１から中間転写ベルト３０にトナー像を転写させるために必要である。そのため、感光ドラム１１と１次転写ローラ３１との間の放電を意図的にコントロールすることは困難である。１次転写ローラ３１に印加されるバイアスを小さくして感光ドラム１１と１次転写ローラ３１との間の放電量を減らすと、１次転写部において感光ドラム１１の表面と１次転写ローラ３１との電位差が小さくなってしまう。これにより、１次転写の精度が悪くなってしまう。したがって、画像形成動作が実行されていない場合において、第一のレーザパワーＥ１で
露光された感光ドラム１１の表面と帯電ローラ１２との間で生じる放電をコントロールすることが望ましい。
【００８４】
ここで、１次転写後に感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間で起こる放電は、感光ドラム１１が１次転写ローラ３１から放電を受けてトナー像が中間転写ベルト３０に転写された後であって、１次転写残トナーがドラムクリーナ１４を通過した後に生じる。したがって、１次転写後の感光ドラム１１の電位（１次転写後電位Ｖｔ）と帯電ローラ１２との電位差（帯電コントラストと称す）が放電の大きさに寄与する。
【００８５】
図１３は、感光ドラム１１の表面の電位と印刷枚数との関係を示す図である。図１３において、１次転写後電位Ｖｔは、上述したように、１次転写後の感光ドラム１１の表面の電位である。ここで、図１３において、１次転写ローラ３１に印加されるバイアスは＋５００Ｖとなっている。図１３では、横軸は印字枚数となっている。印字枚数が多いほど感光ドラム１１の膜厚は薄くなる。図１３に示すように、非画像部電位Ｖｄの絶対値が大きいほど１次転写後電位Ｖｔは大きくなり、非画像部電位Ｖｄの絶対値が小さいほど１次転写後電位Ｖｔは小さくなる。
【００８６】
よって、非画像部電位Ｖｄを小さくするとともに、帯電ローラ１２に印加されるバイアスを大きくすれば、１次転写後電位Ｖｔと帯電ローラ１２の電位との差（帯電コントラスト）を大きくすることができる。逆に、非画像部電位Ｖｄを低くするとともに、帯電ローラ１２に印加されるバイアスを大きくすれば、帯電コントラストを小さくすることができる。なお、本実施例では、非画像部電位Ｖｄを一定にするとともに、帯電ローラ１２に印加されるバイアスを変化させることで、１次転写後電位Ｖｔと帯電ローラ１２の電位との差（帯電コントラスト）を変化させている。ここで、帯電ローラ１２に印加されるバイアスをただ大きくすると非画像部電位Ｖｄが高くなってしまうため、白地部コントラストＶｂと現像コントラストＶｃとのバランスが崩れてしまう。このため、用紙Ｐに形成された現像剤像に現像剤不足と現像剤過多とが生じてしまう。
【００８７】
そこで、本実施例では、非画像部への露光（第一のレーザパワーＥ１による露光）を最適に行うことで上記問題を解決する。本実施例では、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと非画像部への露光とを制御することで、第一のレーザパワーＥ１で露光された感光ドラム１１の表面の電位（非画像部電位Ｖｄ）を一定値にしている。本実施例では、感光ドラム１１の感光層の膜厚と絶対湿度とに応じて、非画像部電位Ｖｄが一定値となるように第一のレーザパワーＥ１が制御されている。
【００８８】
ここで、上述したように、本実施例では、画像形成装置１内の絶対湿度が小さくなるにつれて、第一のレーザパワーＥ１で露光された感光ドラム１１の表面と帯電ローラ１２との電位差を大きくしている。これにより、一次帯電電位Ｖ０と非画像部電位Ｖｄとの差である電位変化ΔＶ（＝｜Ｖ０−Ｖｄ｜）も変化する。また、このような制御を行うことで、絶対湿度の変化によって生じる弊害を抑制するとともに、画像形成を良好に行うことができる。本実施例では、上述したような制御を行うことで、Ｈ／Ｈ側の電位変化ΔＶが小さくなり、Ｌ／Ｌ側の電位変化ΔＶが大きくなる。ここで、本実施例では、Ｈ／Ｈ（温度：３０℃／湿度：８０％）では電位変化ΔＶを５０Ｖとし、Ｌ／Ｌ（温度：１５℃／湿度：１０％）では電位変化ΔＶを７０Ｖとしている。
【００８９】
ここで、本実施例では、感光ドラム１１の膜厚を変動しても帯電バイアスは固定の値であるので、感光ドラム１１の膜厚の変動によらず非画像部電位Ｖｄを一定にするために、非画像部への露光量を変化させる必要がある。また、Ｌ／ＬとＨ／Ｈによらず非画像部電位Ｖｄを一定にする場合にも、非画像部への露光量を変化させる必要がある。図６に示したように、感光ドラム１１の膜厚が薄くなった場合には、非画像部電位Ｖｄを目標値にす
るために、非画像部への露光量を多くする制御を行う。また、絶対湿度が小さくなるほど帯電バイアスの絶対値を大きく、絶対湿度が大きくなるほど帯電バイアスの絶対値を小さく設定している。そのため、図１２に示したように、非画像部電位Ｖｄを目標値にするためには、絶対湿度が小さくなるほど、非画像部への露光量を多くする制御を行う。
【００９０】
このように、非画像部への露光量は、感光ドラム１１の膜厚と絶対湿度というパラメータに応じて変化させる必要がある。例えば、印字枚数が多くなって感光ドラムの膜厚が薄くなったときには、非画像部電位Ｖｄを目標値にするために、非画像部への露光量を補正する必要がある。この場合、感光ドラム１１の膜厚と絶対湿度とについての情報をメモリ１６から読み出して、読み出した情報に応じて露光量を補正する必要がある。また、本実施例では、図１４に示すように、Ｌ／Ｌの方がＨ／Ｈに比べて、感光ドラム１１の膜厚に対する露光量の変化が大きくなるようにしている。これにより、絶対湿度が変動するとともに感光ドラム１１の膜厚が変動した場合であっても、非画像部電位Ｖｄを目標値にすることができる。
【００９１】
なお、感光ドラム１１の膜厚が薄くなるにつれて、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差が大きくなるように露光量を調整しても良い。感光ドラム１１の膜厚が薄くなるにつれて、ドラムクリーナ１４に回収される１次転写残トナーの量は累積で増えていく。すなわち、帯電ローラ１２と感光ドラム１１との間を通過するトナーの総量も多くなるため、印字枚数が多いほど、帯電ローラ１２の汚染レベルは悪くなる。
【００９２】
よって、帯電ローラ１２の汚染を抑制するために、感光ドラム１１の膜厚が薄い場合には、膜厚が厚い場合（初期状態）に比べて、帯電ローラ１２と感光ドラム１１との間の放電量を多くすることが望ましい。なお、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差が大きくなると、帯電ローラ１２と感光ドラム１１との間の放電が多くなってしまう。そのため、帯電ローラ１２の汚染のレベルが悪い環境に限って、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差を変化させてもよい。
【００９３】
＜本実施例の作用＞
以上のように、本実施例によれば、湿度に応じて、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差を変化させることで、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間の放電量を適正化することができる。ここで、Ｌ／Ｌ（温度：１５℃／湿度：１０％）で生じる帯電ローラ１２の汚染と、Ｈ／Ｈ（温度：３０℃／湿度：８０％）で生じるドラムクリーナ１４の異音とに関して説明する。
【００９４】
最初に、帯電ローラ１２がトナーによって汚染することを抑制する効果に関して説明する。図１５は、画像形成装置１内の湿度と帯電ローラ１２の汚れとの関係を示す図である。図１５では、Ｌ／ＬとＨ／Ｈにおいて、電位変化ΔＶを５０Ｖとなっている。そして、印字率が１％の印字パターンを連続ジョブで２０００枚印字した後に、帯電ローラ１２の汚染具合を比較している。図１５において、帯電ローラ１２の汚染のレベルは、○が「汚染無し」で、△が「汚染はあるが画像弊害無し」で、×が「汚染・画像弊害あり」である。
【００９５】
絶対湿度が大きいＨ／Ｈでは、感光ドラム１１に対するドラムクリーナ１４の当接状態が良く、感光ドラム１１とドラムクリーナ１４との間をトナーがほとんどすり抜けない。そのため、帯電ローラ１２の汚染は発生しない。また、Ｈ／Ｈでは、トナーが帯電ローラに電気的に付着する力が弱い。一方で、絶対湿度が小さいＬ／Ｌでは、感光ドラム１１とドラムクリーナ１４との間をトナー多くすり抜けるため、帯電ローラ１２がトナーによって汚染されてしまう。よって、絶対湿度が小さいほど、帯電ローラ１２はトナーによって汚染されやすくなる。帯電ローラ１２の汚染を抑制するためには、非画像部電位Ｖｄと帯
電ローラ１２の電位との差を最適化する必要がある。
【００９６】
図１６は、非画像部における露光前後の電位差と帯電ローラ１２の汚れとの関係を示す図である。図１６には、Ｌ／Ｌおける非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差と、帯電ローラ１２の汚染との関係が示されている。図１６では、Ｌ／Ｌにおいて、印字率が１％の印字パターンを連続ジョブで２０００枚印字した後に、帯電ローラ１２の汚染具合を比較している。図１６の結果から、１次転写後電位Ｖｔと帯電ローラ１２との電位差（帯電コントラスト）が大きいほど、帯電ローラ１２の汚染のレベルが良いことが分かる。
【００９７】
これは、帯電コントラストが大きいことで、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間の放電が促され、それにより、帯電ローラ１２に付着したトナーが効果的に剥ぎ取られていることを意味している。本実施例では、図１６に示すように、電位変化ΔＶ＝７０Ｖとしている。これにより、本実施例では十分な効果が得られている。一方、比較例１では、電位変化ΔＶ＝５０Ｖであり、帯電ローラ１２の汚染のレベルは許容できない。また、比較例２では、電位変化ΔＶ＝６０Ｖであり、画像における弊害は発生していないが帯電ローラ１２の汚染が発生している。このように、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差の変化によって、一次帯電電位Ｖ０と非画像部電位Ｖｄとの差である電位変化ΔＶも変化する。
【００９８】
次に、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間の放電によって生じるドラムクリーナ１４の異音に関して説明する。図１７は、画像形成装置１内の湿度と異音の発生との関係を示す図である。図１７では、Ｌ／ＬとＨ／Ｈにおいて、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、レーザ露光ユニット２０による露光量（ΔＶ＝７０Ｖとなるような露光量）と、１次転写ローラ３１に印加されるバイアス（＋５００Ｖ）とが適宜設定されている。そして、感光ドラム１１を２分間空回転させた後におけるドラムクリーナ１４の異音をそれぞれ比較している。異音レベルは、○が「異音発生無し」であり、△が「微かに異音が聞こえる」であり、×が「はっきり異音が聞こえる」である。
【００９９】
絶対湿度が小さいＬ／Ｌでは、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との摩擦力を上がらないため異音が発生しなかった。一方で、絶対湿度が大きいＨ／Ｈでは、水分量が多い環境下であるため、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間で放電が生じやすい。そのため、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との摩擦力が上昇したことで異音が発生した。よって、ドラムクリーナ１４の異音は絶対湿度が大きいほど大きくなるため、異音を抑制するためには、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差を最適化する必要がある。
【０１００】
図１８は、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差と異音の発生との関係を示す図である。図１８には、ドラムクリーナ１４の異音レベルと、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位との差とのＨ／Ｈにおける相関関係が示されている。Ｈ／Ｈにて、図１８の条件をそれぞれ満たすように、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、レーザ露光ユニット２０による露光量と、１次転写ローラ３１に印加されるバイアス（＋５００Ｖ）とを適宜設定した。そして、感光ドラム１１を２分間空回転させた後におけるドラムクリーナ１４の異音をそれぞれ比較している。図１８の結果から、非画像部電位Ｖｄと帯電ローラ１２の電位（帯電バイアス）との差が小さいほど異音の発生が抑制されていることが分かる。
【０１０１】
これは、実施例１の条件であれば、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との間で放電が生じているが、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との摩擦力が、異音が発生するほど上昇していないことを意味している。なお、本実施例では、電位変化ΔＶ＝５０Ｖにおいて十分な効果が得られていることが分かる。一方、比較例３では、電位変化ΔＶ＝６０Ｖであり
、ドラムクリーナ１４から異音が発生し始めている。また、比較例４では、電位変化ΔＶ＝７０Ｖであり、ドラムクリーナ１４から異音が発生している。
【０１０２】
以上のように、本実施例では、レーザ露光ユニット２０の露光量を膜厚及び絶対湿度に関連して変えるよう制御しつつ、帯電ローラ１２に印加される帯電バイアスの絶対値を絶対湿度に関連して変えるよう制御している。具体的には、膜厚が薄くなるほど第一の露光量と第二の露光量を大きくするよう制御し、且つ、絶対湿度が小さくなるほど第一の露光量と第二の露光量を大きくするよう制御し、且つ、絶対湿度が小さくなるほど帯電バイアスの絶対値を大きくするよう制御する。つまり、膜厚の変化については少なくとも第一露光量及び第二露光量の制御で対応し、絶対湿度の変化については帯電バイアス、第一露光量、及び第二露光量の制御で対応する。これにより、画像形成装置１内の湿度が小さくなるにつれて、非画像部と帯電ローラ１２との電位差を大きくし、画像形成装置１が使用される湿度が大きくなるにつれて、非画像部と帯電ローラ１２との電位差を小さくしている。これにより、感光ドラムなどの像担持体と帯電ローラなどの帯電部材との電位差と、画像形成装置内の湿度との関係によって生じる不具合を抑制することができる。
【０１０３】
（実施例２）
次に実施例２について説明する。実施例２においては、実施例１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付すことでその説明を省略する。
＜非画像部への露光＞
実施例１では、非画像部を露光する場合に、感光ドラム１１の表面を露光するレーザの出力を、第一のレーザパワー（Ｅ１）と第二のレーザパワー（Ｅ２）とに切り替えている。また、第一のレーザパワー（Ｅ１）は第二のレーザパワー（Ｅ２）よりも弱い。実施例１において感光ドラム１１の表面を露光する手法をアナログバックグラウンド露光と呼ぶ。アナログバックグラウンド露光は、第一のレーザパワー（Ｅ１）と第二のレーザパワー（Ｅ２）とを独立して変更することができるという利点を有している。
【０１０４】
一方、本実施例である実施例２では、非画像部を、画像部に対するレーザパワー（Ｅ２）と同じレーザパワー（Ｅ２）で、画像部を露光する時間よりも短い時間で露光する。この手法を、デジタルバックグラウンド露光と称する。このデジタルバックグラウンド露光により、感光ドラム１１の表面の非画像部を第一露光量で露光しトナーが付着させないための暗部電位を形成する。このデジタルバックグラウンド露光は、レーザの発光輝度（パワー）ではなく、発光時間を制御することによって第一露光量で露光を行い、暗部電位を形成するものである。このため、レーザ露光ユニット２０に用いるレーザ素子やその駆動回路の制約によって弱い光量（低輝度）での露光が行えないときなどに有効である。
【０１０５】
実施例１におけるバックグラウンド露光方法では、バックグラウンド露光を行う際の弱いレーザパワーから、トナー像を形成する際の強いレーザパワーまでの範囲で、レーザパワーを変化させる必要がある。さらに、レーザパワーが変化できる範囲の全域においてレーザパワーの精度も求められる。このため、バックグラウンド露光方法で感光ドラム１１を露光するためには高価なレーザ素子や駆動回路を用いる必要があった。
【０１０６】
本実施例では、レーザ露光ユニット２０のレーザパワーを変化させることなく、露光する時間を変化させることで、感光ドラム１１の表面に対する露光量を変化させている。これによって、高価なレーザ素子を用いる必要がなくなる。また、感光ドラム１１の感度も、感光ドラム１１を強いレーザパワーで露光した方が安定する。
【０１０７】
＜その他＞
なお、各実施例では、反転現像が用いられる画像形成装置において説明を行ったが必ずしもこれに限られるものではない。例えば、画像形成時の感光ドラム１１の帯電極性とト
ナーの帯電極性とが逆になる正規現像が用いられる画像形成装置であってもよい。
各実施例では、４色フルカラーの画像形成装置について説明を行ったが、必ずしもこれに限られることはない。例えば、各実施例に係る技術は、単色モノカラー画像形成装置に対しても適用可能である。
【０１０８】
上述した実施例では、感光ドラム１１の膜厚の変化に対しては、第一の露光量、第二の露光量を変化させることで対応を行っていたが、帯電バイアスの絶対値を制御することで対応しても良い。この場合、感光ドラム１１の膜厚が薄くなるほど帯電バイアスの絶対値が小さくなるよう制御することで、膜厚の変化に対して第一の露光量及び第二の露光量を固定の値としても露光後の非画像部の電位Ｖｄと露光後の画像部の電位Ｖｌとを一定値にしている。そして、このような帯電バイアスの制御による、膜厚の変化への対応に加え、上述した実施例と同様に帯電バイアス及び絶対湿度の変化への対応を行ってもよい。
具体的には、絶対湿度が小さくなるほど第一の露光量と第二の露光量を大きくするよう制御し、且つ、膜厚が薄くなるほど帯電バイアスの絶対値を小さくするよう制御し、且つ、絶対湿度が小さくなるほど帯電バイアスの絶対値を大きくするよう制御する。このように、膜厚の変化については少なくとも帯電バイアスの制御で対応し、絶対湿度の変化については、帯電バイアス、第一露光量、及び第二露光量の制御で対応してもよい。
また、帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋにバイアスを印加する高圧電源を共通にし、現像ローラ１３Ｙ〜１３Ｋにバイアスを印加する高圧電源を共通にしてもよい。この場合、電源の数を少なくできるため、画像形成装置１の小型化・低コスト化することができる。また、各プロセスカートリッジ１０において、帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋに印加されるバイアスを同じにし、現像ローラ１３Ｙ〜１３Ｋに印加されるバイアスを同じにしてもよい。
【０１０９】
＜帯電高圧電源について＞
図２０を用いて帯電高圧電源５３について説明する。図２０は、帯電ローラ１２にバイアスを印加するための電気回路を示す図である。図２０は、図１における画像形成装置１の要部のみを示している。図２０では、転写クリーニング装置１９などの部材は不図示としている。図２０において、図１に示す部分と同一の機能を有する部分については同一の符号を付すことでその説明を省略する。
【０１１０】
帯電高圧電源５３は、トランスと、トランス駆動・制御系とから構成されている。図２０では、帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋが帯電高圧電源５３に接続されており、帯電高圧電源５３は、負のトランスから出力された帯電電圧Ｖｃｄｃ（電源電圧）を帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋに供給している。すなわち、帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋに電圧を供給する電源には、１つの帯電高圧電源５３が適用されている。したがって、図２０の電源回路においては、帯電高圧電源５３から帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋに印加する電圧を一括して調整することができる。しかしながら、帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋを独立して調整することができない。
【０１１１】
ここで、帯電電圧Ｖｃｄｃを略一定に制御するために、帯電電圧ＶｃｄｃをＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で降圧させた負電圧を、基準電圧Ｖｒｇｖによって正極性の電圧にオフセットさせることでモニタ電圧Ｖｒｅｆとしている。そして、モニタ電圧Ｖｒｅｆが一定値となるようフィードバック制御を行っている。具体的には、制御部１００で予め設定されたコントロール電圧Ｖｃｏｎをオペアンプ５５の正端子に入力し、モニタ電圧Ｖｒｅｆを負端子に入力する。制御部１００は、状況によってその都度コントロール電圧Ｖｃｏｎを変更する。そして、モニタ電圧Ｖｒｅｆとコントロール電圧Ｖｃｏｎとが等しくなるように、オペアンプ５５の出力値が、トランスの制御・駆動系をフィードバック制御する。これにより、トランスから出力される帯電電圧Ｖｃｄｃが目標値になるように制御される。
【０１１２】
ここで、抵抗素子Ｒ１とＲ２は、固定抵抗と半固定抵抗と可変抵抗のいずれによって構
成されていてもよい。また、図２０では、帯電高圧電源５３がトランスからの電源電圧自体を帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋに直接入力しているが、必ずしもこの入力形態に限定されない。帯電ローラ１２や現像ローラ１３などにそれぞれ様々な入力形態が想定される。例えば、トランスからの出力自体に替えて、それをコンバータによりＤＣ−ＤＣ変換した変換電圧や、電源電圧や変換電圧などを固定の電圧降下特性を持った電子素子によって分圧・降圧された電圧などを帯電ローラ１２Ｙ〜１２Ｋに入力しても良い。
【０１１３】
なお、固定の電圧降下特性を持った電子素子として、例えば、抵抗素子やツェナーダイオードなどを用いることができる。また、コンバータには可変レギュレータなども含まれる。また、電子素子により分圧・降圧するとは、分圧した電圧をさらに降圧することや、その逆の場合なども含むものとする。また、トランスの出力制御について、オペアンプ５５の出力を制御部１００へ入力し、制御部１００による演算結果をトランスの制御・駆動系に反映しても良い。
【０１１４】
続いて、現像ローラ１３Ｙ〜１３Ｋにバイアスを印加する高圧電源に関して説明する。帯電高圧電源５３から現像ローラ１３に高圧を印加するために、現像ローラ１３には電圧安定素子が接続されている。現像ローラに印加される電圧は、帯電高圧電源５３が必要とする電圧より小さい。このため、現像ローラ１３に接続されるのは電圧安定素子で十分である。なお、電圧安定素子としてはツェナーダイオードやバリスタなどが望ましい。ここでは、帯電ローラ１２に印加される電圧と、現像ローラ１３に印加される電圧とが共通化されている。しかし、帯電ローラ１２に印加される電圧と、現像ローラ１３に印加される電圧とをそれぞれ共通化してもよい。
【０１１５】
以上のように、実施例２では、実施例１と同様に、非画像部と帯電ローラ１２との電位差と、画像形成装置１内の湿度との関係によって生じる不具合を抑制することができる。
また、実施例２では、レーザ露光ユニット２０は、露光の出力を変化させることなく、感光ドラム１１の表面を露光する時間を変化させることで、感光ドラム１１の表面に対する露光量を変化させている。これにより、高価なレーザ露光ユニット２０を用いる必要がないため、画像形成装置１の製造コストを低くすることができる。
【０１１６】
なお、各実施例において、トナー像が形成される像担持体は必ずしも感光ドラム１１である必要はない。トナー像が形成されれば像担持体の形状などは限定されない。また、各実施例において、感光ドラム１１を帯電する帯電部材は必ずしも感光ドラム１１である必要はない。感光ドラム１１を帯電できれば帯電部材の形状などは限定されない。また、各実施例において、感光ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト３０に転写させる転写部材は必ずしも１次転写ローラ３１である必要はない。感光ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト３０に転写させることができれば転写部材の形状などは限定されない。
【０１１７】
また、各実施例では、メモリ１６に記憶されたテーブルと感光ドラム１１の膜厚と湿度とから、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、レーザ露光ユニット２０の露光量とを決定している。しかし、必ずしもこれに限られることはない。例えば、感光ドラム１１の膜厚と湿度とから、計算式に基づいて、帯電ローラ１２に印加されるバイアスと、レーザ露光ユニット２０の露光量とを決定してもよい。
【０１１８】
また、各実施例において、感光ドラム１１の感光層の膜厚は通紙枚数から測定されているが必ずしもこれに限られることはない。例えば、感光ドラム１１の感光層の膜厚は、感光ドラム１１の総回転数や、感光ドラム１１の表面の電位などから測定してもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１…画像形成装置、１１…感光ドラム、１２…帯電ローラ、１６…メモリ、
２０…レーザ露光ユニット、３１…１次転写ローラ、３２…２次転写ローラ、
１００…制御部、３００…環境センサ、Ｐ…用紙
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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