JP2017105120A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックグラウンド露光の露光量をより正確に設定でき、トナーかぶりを最小限に抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像処理手段は、非トナー像形成領域に微小発光する際に適用される第１の発光パターンとは別に、濃度検知手段によって検知される露光量補正のトナー像を形成するための第２の発光パターンが予め記憶された第２のディザ処理テーブルを有し、前記第１の発光パターンと第２の発光パターンは、発光する画素の数及び露光量レベルは同一で、発光する画素の発光領域の配置が、前記第１の発光パターンよりも第２の発光パターンの方が、トナーの付着領域が大きくなる構成となっている。【選択図】図１６

Description

本発明は、光ビームによって像担持体上に静電潜像を形成し、静電潜像をトナーによって現像する画像形成装置に関し、特に、像担持体の非トナー像形成領域を光ビームによってバックグラウンド露光する画像形成装置に関する。

従来のカラーの画像形成装置では、帯電された複数の像担持体上に、露光装置によって画像情報に基づいて光ビームを照射して静電潜像を形成し、現像器により各色のトナー像をそれぞれ像担持体表面に形成している。各像担持体表面に形成された各色のトナー像は、転写手段によって中間転写体上に順次重ねて転写され、その後、中間転写体上の多色トナー像が記録材に一括転写されることでカラー画像が形成される。

このような画像形成装置で多色画像をプリントする場合、上流側のトナー像が下流側の像担持体の転写ニップに突入する際に、トナー付着領域と非トナー付着領域とで、像担持体と中間転写体間の抵抗値に差異が生じる。その結果、中間転写体から像担持体に流れる転写電流は、トナー付着領域と非トナー付着領域とで差が生じ、この転写電流量の差が、転写後の像担持体に表面電位ムラを発生させる。この表面電位ムラを保持した状態で像担持体を再度帯電させると、表面電位ムラを十分に埋めることができず、次の現像プロセスにおいて感光体ドラム表面へのトナー付着量に差異が生じ、形成画像に濃度ムラが発生してしまう。
この濃度ムラを解決するために、従来から、帯電バイアスを高く設定し、帯電後の像担持体の表面電位を高くすることにより、転写時に発生した像担持体の表面電位ムラを平準化し、形成画像の濃度ムラを低減させる方法がある。

しかし、像担持体の表面電位を高くした分、現像プロセスで安定したトナー像を得るためには、露光プロセスにおいて光ビームの発光強度を強くする必要があるが、非トナー像形成領域で、余分なトナーが付着するおそれがある。
そこで、従来から、光ビームを余分なトナー付着を起こさない程度に短時間だけ微少発光させて、像担持体の表面電位上昇分をキャンセルさせていた。この非トナー像形成領域に対して光ビームを短時間だけ微小発光させる発光制御のことをバックグラウンド露光という。
バックグラウンド露光は、この他、現像バイアス電位と一次帯電バイアスとの電位差（バックコントラスト）が大きい場合に発生する反転カブリ対策としても実施される（特許文献１）。
しかし、バックグラウンド露光は、その露光量が想定よりも大きい場合に、トナーが感光体ドラムに現像してしまい、トナーかぶりという画像不良が発生してしまう場合がある。バックグラウンド露光によるトナーかぶりを抑制する手段として、トナー画像の濃度を測定するための濃度センサを利用し、バックグラウンド露光の露光量を調整することが考えられる（特許文献２）。

特開２００３−３２３０１２号公報 特開２０１０−２７６８８１号公報

しかしながら、特許文献２に記載された構成では、バックグラウンド露光の露光量を適切に決定することが困難な場合があり、画像に微量のトナーが付着する現象（トナーかぶり）を発生させてしまう場合もある。
すなわち、特許文献２の方法では、濃度センサで中間転写体へ転写されたトナー濃度を検出しているが、非トナー像形成領域に対応する露光量の最小値と、ハーフトーン濃度に対応する領域の露光量とを同時に補正するものである。
しかし、バックグラウンド露光での微小発光時の露光量領域においては、濃度センサの立ち上がりが緩やかであり、濃度センサの感度バラつきなどによって、微小発光量が所望の値に設定できない場合がある。その結果、耐久によるトナーの変化や、環境温度・湿度の微妙な変化などによって、トナーかぶりが発生してしまうおそれがある。

本発明の目的は、バックグラウンド露光の露光量をより正確に設定でき、トナーかぶりを最小限に抑制することができる画像形成装置を提供することにある。

上記課目的を達成するために、本発明は、
入力された印刷データから画像データを生成する画像処理手段と、
像担持体と、
該像担持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した像担持体に、前記画像処理手段によって生成された画像データに基づいて発光素子からの光ビームを照射させて静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体に形成される静電潜像にトナーを付着させて可視化する現像手段と、
前記現像手段により可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段と、
前記トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、を備え、
前記画像処理手段は、前記印刷データのうち非トナー像形成領域の画像データとして、予めディザ処理テーブルに記憶された微小発光用の発光パターンに基づいて、前記像担持体にトナーが現像しない程度に前記発光素子を微小発光させる画像データを生成して前記発光素子を駆動する駆動制御手段に出力する構成で、前記微小発光用の発光パターンの露光量レベルを、前記濃度検知手段によって検知されるトナー像の濃度情報に基づいて補正する画像形成装置において、
前記画像処理手段には、印字中に微小発光する際に適用される微小発光用の発光パターンとは別に、露光量レベルの補正に適用される補正用の発光パターンが予め記憶されており、
前記微小発光用の発光パターンと補正用の発光パターンは、発光する画素の数及び露光量レベルは同一で、発光する画素の発光領域の配置が、前記微小発光用の発光パターンよりも補正用の発光パターンの方が、トナーの付着領域が大きくなるような配置構成となっていることを特徴とする。

本発明によれば、バックグラウンド露光の露光量をより正確に設定でき、トナーかぶりを最小限に抑制することが可能となる。

本発明に使用する濃度センサと露光量との関係を示す図。 本発明が適用される画像形成装置の一例を示す断面構成図。 図２の感光体ドラム周辺の静電写真プロセスの説明図。 図３の感光体ドラム表面電位の推移を示す説明図。 濃度ムラが生じる感光体ドラム表面電位の推移を示す説明図。 濃度ムラが生じる出力画像の図。 バックグラウンド露光を行った場合の感光体ドラム表面電位の推移を示す説明図。 バックグラウンド露光を行った場合の出力画像を示す図。 本発明に係る印刷データを階調性を有する画像データに変換するブロック図。 図９に示す画像データとビデオ信号を示す図。 本発明に係る濃度センサと画像濃度の関係を示す図。 本発明に係る露光量と画像濃度との関係を示す図。 本発明に係る濃度補正制御におけるγカーブを表す図。 本発明に係る濃度補正制御における階調補正テーブルを表す図。 本発明に係る濃度補正制御における補正後の画像濃度を表す図。 実施例１に係る露光量とディザ処理テーブルの対応を表す図。 バックグラウンド露光量と画像濃度の関係を表す図。 レーザ光量の分布を立体的に表す図。 図１８レーザ光量の副走査方向の分布を表す図。 図１８の隣り合うレーザ光量の副走査方向の分布を表す図。 実施例１の効果を表す図。 実施例２に係る露光量とディザ処理テーブルの対応を表す図。 実施例２のバックグラウンド露光量と画像濃度の関係を表す図。 実施例２の効果を表す図。

以下に、本発明を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の実施例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］
［画像形成装置の説明］
図２は、本発明の実施例１に関わる画像形成装置であるカラーレーザビームプリンタの概略断面図である。
この画像形成装置は、４色（Ｙ：イエロー，Ｍ：マゼンタ，Ｃ：シアン，ＢＫ：ブラック）の画像を重ね合わせてカラー画像を形成するために、４つの画像形成部を備えている。

すなわち、像担持体としての４つの感光体ドラム２１５、各感光体ドラム２１５を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ２１６と、を備えている。また、帯電した各感光体ドラム２１５に、画像データに基づいて発光素子としてのレーザ光源からの光ビームを照射させて静電潜像を形成する露光手段としてのスキャナユニット２１０を備えている。さらに、各感光体ドラムに形成される静電潜像にトナーを付着させてトナー像として可視化する現像手段としての複数の現像器２１７を備えている。
各現像器２１７により可視化したトナー像は、転写材としての中間転写体２１９上に順次転写する一次転写ローラ２１８を有し、重ねられたトナー画像が二次転写ローラ２２３によって二次転写材としての記録紙２２１に転写される。
すなわち、感光体ドラム２１５、帯電ローラ２１６、現像器２１７及び一次転写ローラ２１８が、中間転写体２１９に沿って複数組設けられている。

なお、図１では、各画像形成部の、感光体ドラム２１５、帯電ローラ２１６、現像器２１７、一次転写ローラ２１８について、各構成部分の符号にＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫの添え字を付して区別している。添え字は各画像形成部を区別するだけで、基本的には同じ構成なので、以下の説明では、特に必要の無い場合は、添え字を付さず、数字の符号のみを付して説明する。

以下、各部について詳細に説明する。
本発明は、ホストコンピュータ２０２から入力された印刷データ２０３から駆動制御手段としてのレーザ駆動制御回路２０６を駆動するための画像データ２０５を生成する画像処理手段としての画像処理部２０４を備えている。画像処理部２０４では、画像データを所望のビデオ信号形式データに展開するもので、画像データ２０５は、像形成用のビデオ信号を生成する。
レーザ駆動制御回路２０６は、ＣＰＵ２０９等の演算処理手段を有しており、画像処理部２０４にて生成された画像信号（ビデオ信号）に応じて、スキャナユニット２１０内の複数のレーザ光源２１１を駆動制御する。

スキャナユニット２１０は、レーザ光源から出射された各色の光ビーム２１２Ｙ，２１２Ｍ，２１２Ｃ，２１２Ｋ（以下、光ビーム２１２）は、ポリゴンミラー２０７によって反射される。反射された光ビーム２１２は、レンズ２１３Ｙ，２１３Ｍ，２１３Ｃ，２１３Ｋ（以下、レンズ２１３）を通過し、折り返しミラー２１４Ｙ，２１４Ｍ，２１４Ｃ，２１４Ｋ（以下、折り返しミラー２１４）によって反射される。反射された各光ビームが、各感光体ドラム２１５Ｙ，２１５Ｍ，２１５Ｃ，２１５Ｋ（以下、感光体ドラム２１５）上に照射される。

各感光体ドラム２１５は、帯電ローラ２１６により所望の電荷量に帯電されているため、光ビーム２１２を照射させて表面電位を部分的に下げることにより、感光体ドラム２１５表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像器２１７により、悪色のトナー画像が形成される。感光体ドラム２１５上に形成されたトナー画像は、一次転写ローラ２１８に適当なバイアス電圧を印加することにより、無端状のベルトからなる中間転写体２１９上に一次転写される。
一次転写は、最初にイエロー（Ｙ）の画像が中間転写体２１９に転写され、その上にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）と順次転写され、カラー画像が形成される。なお、中間転写体２１９は、駆動ローラ２２６により搬送制御される。
そして、この駆動ローラ２２６に対向する位置に、トナー濃度を検出するための濃度検知手段としての濃度センサ２２５が設けられている。この濃度センサ２２５は、トナー濃度を検出し、検出値を画像処理部２０４に送信し、画像処理部２０４にて、画像信号の露光量を、トナー濃度を最適にする露光量レベルに補正するものである。
中間転写体２１９の下方には給紙カセット２２０が配置されており、給紙カセット２２０内の記録紙２２１が、給紙ローラ２２２によって給紙される。給紙された記録紙２２１は、中間転写体２１９上に一次転写された画像に同期するように、二次転写ローラ２２３の転写ニップへと搬送され、記録紙２２１に、トナー像が二次転写される。このとき、二次転写ローラ２２３に適当なバイアス電圧を印加して転写効率を高めている。二次転写された記録紙２２１は、定着器２２４にて、熱と圧力により熱定着が行なわれ、記録紙２２１上に安定したカラー画像が定着され、その後、排紙部より排紙される。

［トナー像形成プロセス］
次に、図３及び図４を参照して、トナー像形成プロセスにおける感光体ドラム２１５の表面電位の推移について説明をする。
はじめに、感光体ドラム２１５の表面電位は、ほぼ０Ｖである（図４（ａ））。この電位は、連続して画像形成が行われている場合には、転写後の表面電位である。
画像形成が開始されると、感光体ドラム２１５上に配置している帯電ローラ２１６よって、感光体ドラム２１５の表面を所望の極性に均一に帯電される（図４（ｂ））。帯電電位ＶＤは、例えば、−６００Ｖである。
次に、画像同期信号を基準に、画像処理部２０４から送出されるビデオ信号をもとに、光ビーム２１２で感光体ドラム２１５を露光することにより、感光体ドラム２１５表面に静電潜像を形成する（図４（ｃ））。静電潜像が形成された感光体ドラム２１５の表面電
位は、光ビーム２１２で感光体ドラム２１５が露光された部分のみ、感光体ドラム２１５の表面電位は、帯電電位ＶＤから、露光部電位ＶＬに変化する。露光部電位ＶＬは、たとえば、−２００Ｖである。

静電潜像を可視化するための現像プロセスでは、感光体ドラム２１５上に形成された静電潜像を、現像器２１７に所定の電圧を印加して感光体ドラム２１５上の静電潜像を現像し、可視化されたトナー像を形成する。その際、感光体ドラム２１５上に形成されるトナー像は、現像器２１７との対向位置で、光ビーム２１２の照射位置において、トナーが感光体ドラム２１５の表面電位がＶＤＣ（約−４００Ｖ）になるところまで付着する（図４（ｄ））。
その後、一次転写ローラ２１８により転写バイアスが印加され、感光体ドラム２１５の表面に現像されたトナーが中間転写体２１９に転写される。転写後の感光体ドラム２１５の表面電位は、−１００〜＋５００Ｖになる（図４（ｅ））。
一連の帯電、露光、現像、転写プロセス終了後は、感光体ドラム２１５は再度帯電され、感光体ドラム２１５の表面電位は、図４（ｂ）のように所望の電位に均一に帯電される。

このような画像形成装置で、多色プリントをする場合、上流側の画像形成部で中間転写体２１９上に転写したトナー像が、下流側の画像形成部の感光体ドラム２１５と一次転写ローラ２１８との転写ニップに突入する。その際に、中間転写体２１９上には、上流側の画像形成部で形成されたトナー画像には、トナーが付着したトナー付着部分と、トナーが付着していない非トナー付着部分とが存在している。そのため、下流側の転写ニップ部において、上流側のトナー画像のトナー付着部分と非トナー付着部分とで、感光体ドラム２１５と中間転写体２１９間の抵抗値に差が生じる。その結果、トナー付着部分と非トナー付着部分との間に、中間転写体２１９から感光体ドラム２１５に流れる転写電流に差が生じる。この転写電流の電流量の差により、図５に示すように、転写後の感光体ドラム２１５に、表面電位ムラΔＶ１が残る（図５（ａ））。

この表面電位ムラΔＶ１を持った状態で再度帯電を行うと、この表面電位ムラΔＶ１を十分に埋めることができず、帯電後のドラム表面電位は、帯電電位ＶＤに対してΔＶ２だけ高い部分が残ってしまう（図５（ｂ））。
この状態で、画像処理部２０４から送出されるビデオ信号をもとに、光ビームにより静電潜像を形成すると、表面電位ムラが発生している箇所の露光後の感光体ドラム２１５の表面電位は露光部電位ＶＬとはならない。すなわち、局所的に露光部電位ＶＬより電位が高い部分が残り（図５（ｃ））、現像を行うと、感光体ドラム上の表面電位ムラが残った状態でトナーの現像が行われるため、現像後のトナー濃度にはムラが発生する（図５（ｄ））。

この結果、図６に示すように、画像が局所的に薄い画像が形成されることになる。ここで、６０１は出力画像、６０２は上流側の画像形成部の形成画像（例えばイエローのベタパターン）である。また、６０３は下流側の画像形成部の形成画像（例えばブラックのハーフトーン画像）、６０４は下流の画像形成部の形成画像に発生する画像濃度ムラ部である。
すなわち、下流側の画像形成部での転写後の感光体ドラム２１５の表面電位にムラが生じたまま再度帯電を行うと、この表面電位ムラを十分に解消することができない。したがって、次の現像プロセスにおいて感光体ドラム２１５表面へのトナー付着量が異なり、画像濃度ムラが発生してしまうという問題が発生する。

［バックグラウンド露光］
この画像濃度ムラを解決する手段として、図７に示すように、転写後の表面電位ムラを
解消するために、帯電バイアスの設定値を従来のバイアス設定値である帯電電位ＶＤに対してΔＶ３高く設定している。帯電電位をＶＤ’＝−６５０Ｖとすることにより、転写後の感光体ドラム２１５の表面電位ムラを、帯電プロセスにおいてΔＶ４（ΔＶ４＜ΔＶ２）に低減することができる（図７（Ｂ））。
しかしながら、転写後の帯電バイアスの出力値をＶＤ’＝−６５０Ｖと高くすると、帯電後の感光体ドラム２１５の表面電位は、従来の感光体ドラム２１５の表面電位は帯電電位ＶＤに比べてΔＶ３だけ高くなる。そのため、所望の画像濃度を得るためには、露光プロセスにおいて電位差分のΔＶ３を打ち消す必要がある。
つまり、従来の露光量Ｌよりもより高い露光量Ｌ１（Ｌ１＞Ｌ）で、感光体ドラム２１５の表面を露光する必要がある。この感光体ドラム２１５の表面電位上昇分のΔＶ３を打ち消すために、トナー付着領域（トナー像形成領域）においては、感光体ドラム２１５の露光時の光ビームの発光量をＬ１にする。それとともに、非トナー付着領域（非トナー像形成領域）においても、レーザスキャナ２３０のレーザ発光を余分なトナー付着を起こさない程度の光量Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ＞Ｌ２）で発光させるバックグラウンド露光を行う。

このバックグラウンド露光を行うことにより、露光後の非トナー像形成領域のドラム表面電位をＶＤ、トナー像形成領域のドラム表面電位をＶＬになるようにすることができ、帯電バイアス後の感光体ドラム表面電をＶＤ’＝−６５０Ｖと高くしたことによる感光体ドラムの表面電位差分のΔＶ３を打ち消すことができる（図７（ｃ））。
この状態で現像を行うと、感光体ドラム２１５の電位ムラが小さい状態でトナーの現像が行われるため、トナー像の現像ムラが低減される（図７（ｄ））。その結果、中間転写体２１９に転写後の画像は、図８に示すように下流側の画像形成部での形成画像に濃度ムラが発生しない画像を形成することができる。

［レーザ発光制御］
次に、感光体ドラムへのレーザ発光制御の詳細について、図９を用いて、詳細に説明する。
画像処理部２０４では、ホストコンピュータ２０２から受け取ったプリントすべき印刷データ２０３に対して、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、各種画像処理を実行する。すなわち、画像形成装置の設定解像度に応じた最小画素単位に分割処理をして画像データ２０３１を生成する。さらに、画像データ２０３１は、多値ディザ処理テーブルに従って、階調を有する画像データ２０３２に変換処理される。画像処理部２０４は、画像データに基づいて画像クロックＰｃｌｋに同期したビデオ信号とした画像データ２０５を生成し、レーザ駆動制御回路２０６に出力する。
例えば、図１０に示すように、画像データ２０５のビデオ信号出力は、画像クロックがPclk=２０ＭＨｚの場合には、１画素の走査時間は１／Ｐｃｌｋ＝５０ｎｓｅｃとなり、
印刷用画像クロックの立ち上がりタイミングに同期してビデオ信号を差動信号で出力する。

［濃度補正］
レーザ発光制御については先に述べたが、トナー像形成領域（ハーフトーンからベタ黒）においては、濃度を安定させるために、次に述べる濃度補正がなされる。
濃度補正には、濃度検知手段としての濃度センサ２２５を用いる。濃度センサ２２５の出力は、ＲＯＭに内蔵してある図１１で示したようなテーブルを用い、実際に紙へ印字した際の画像濃度に換算することが可能となる。濃度は、トナー像形成領域の濃度から非トナー像形成領域（ベタ白部）の濃度を引いた値であり、ベタ白部の濃度は０になる。

次に、濃度補正に用いるパッチ画像、及びγカーブの補正について説明する。
パッチ画像は、複数のハーフトーンパターンを用いた。パッチ画像には、実際の画像形成に用いる多値ディザ処理が施されている。
本実施例では、光ビーム２１２による露光量比率が、１４％、２１％、３１％、４３％、６１％、７５％、９０％の７個のハーフトーン画像をパッチとして用いた。
なお、階調補正テーブルの更新の概略は以下の通りである。
図１２の横軸は、露光量（比率）であり印刷データの階調に相当する。縦軸は紙に印刷した際の画像濃度である。
また、図１３は、図１２を概算される最大濃度（露光時間１００％時の濃度）で規格化し、各測定ポイントを通るように曲線近似したものであり、画像濃度補正前のγカーブと呼ばれる。簡単に言うと、この画像濃度補正前のγカーブの縦軸と横軸を入れ替えたテーブルが階調補正テーブル（図１４）である。ホストコンピュータからの入力画像データを階調補正テーブルで変換し、実際の画像形成を行うことで、ホストによる画像濃度指示と実際の濃度の間に、線形の関係（図１５）が生まれ、正確な色再現を行うことができるようになる。

［バックグラウンド露光用レーザ発光制御］
次に、バックグラウンド露光制御について説明をする。
バックグラウンド露光は、非トナー像形成領域のレーザ発光制御であり、感光体ドラムにトナーが現像しない程度に感光体ドラムを露光させるために、露光量はトナー像形成領域よりも小さい。
具体的には、図１６に示すような、処理テーブルＴＡの微小発光用の発光パターンＡにおける露光量約１１％程度の微小発光とすることで、感光体ドラム２１５の表面電位を、ＶＤ’からＶＤに下げることができる。また、現像前の感光体ドラム２１５の表面電位を、トナーが現像しない適切な電位にすることができ、状況に合わせて露光量を適切に保つため、次に述べる光量補正を行っている。

［バックグラウンド露光用の光量補正］
前記画像処理部２０４は、トナー像形成領域におけるハーフトーンではγ補正を行い、露光量の調整が行われ、濃度階調性が保たれるのに対して、バックグラウンド露光の露光量に対しては、次のような補正を行う。
すなわち、感光体ドラム２１５にトナーが現像しない程度に発光素子としてのレーザ光源２１１を短時間微小に発光させるディザマトリックスの微小発光用の発光パターンＡを記憶する処理テーブルＴＡを有する。この処理テーブルＴＡの微小発光用の発光パターンに基づいて生成された微小発光の画像データがレーザ駆動制御回路２０６に出力される。そして、発光パターンの露光量レベルを、濃度検知手段としての濃度センサ２２５の検知結果である濃度情報に基づいて補正するようになっている。

濃度補正と同様に、このバックグラウンド露光量についても、パッチ画像を用いて露光量補正を行う。
この実施例では、図１６に示すように、印字中に微小発光する際に適用される微小発光用の発光パターンＡを記憶した処理テーブルＴＡとは別に、補正用の発光パターンＢを記憶した処理テーブルＴＢを備えている。処理テーブルＴＢには、補正用の発光パターンＢが記憶されている。微小発光用の発光パターンＡと補正用の発光パターンＢは、発光する画素の数及び露光量レベルは同一で、発光する画素の配置が相違する。この画素の配置構成は、微小発光用のパターンＡよりも補正用の発光パターンＢの方が、トナーの付着領域が大きくなるような配置構成となっている。

ここで、微小発光用の発光パターンＡと補正用の発光パターンＢについて、より詳細に説明する。
まず、両成長パターンに共通する構成は次の通りである。
すなわち、ディザマトリクスの最小単位は、図示例では、横４マス、縦４マス、計の１６マスの画素群によって構成されている。発光する画素の数は、１６画素のうちの半分の
８画素であり、露光レベルは、マトリックス内の１６マスの全面積に対して発光する各画素の発光幅の面積の総和の比率である。なお、各行の画素については、左から右方向が、対応する光ビーム２１２のポリゴンミラー２０７による主走査方向である。また、ディザマトリクスの１６画素の内、各列の上から下方向が、感光体ドラム２１５上において、感光体ドラム２１５の移動方向に並ぶ副走査方向である。
図示例では、発光する画素は決まっており、露光量レベルに応じて、各画素の発光幅は、同時に成長するようになっている。図示例では、１画素中の走査方向上流端から発光幅が成長する構成となっている。
図１６では、両発光パターン共に、主走査方向の１ドット（１画素）あたりの露光量（幅割合）が２０〜２８％で、ディザマトリクス全体の平均露光量として１０〜１４％のパターンを示している。すなわち、発光している画素数（８画素）がディザマトリクスの画素数（１６画素）の半分なので、平均露光量は半分となる。

両発光パターンＡ，Ｂの相違点は、１６マスの画素のうち、発光する画素の配置構成である。
微小発光用の発光パターンＡは、１行目と２行目の画素については、左から１番目と３番目の画素が発光する画素であり、３行目と４行目の画素については、左から２番目と４番目の画素が発光する画素である。したがって、１行目と２行目の画素について、左から１番目と３番目の画素が副走査方向に繋がっており、副走査方向に繋がっている部分は４か所となる。

一方、補正用の発光パターンＢは、１行目から４行目のすべての行の画素について、左から１番目と３番目の画素が発光する画素であり、２番目と４番目の画素は発光しない。したがって、１行目から４行目のすべての画素について、左から１番目と３番目の画素が発光する画素であり、副走査方向に繋がっている部分は６か所となる。次の単位のマトリクスとの間を含めると、１マトリクスあたり、副走査方向に繋がる部分は８か所となり、発光している画素の露光領域が、副走査方向に連続している。
すなわち、補正用の発光パターンＢは、微小発光用の発光パターンＡよりも、副走査方向に隣り合う画素同士において発光領域が繋がっている割合が高くなっている。このように、隣り合う画素の副走査方向に発光領域が繋がっている割合を高めることにより、トナーの付着領域が、微小発光用の発光パターンＡよりも補正用の発光パターンＢの方が大きくなる。

この実施例１では、画像処理部２０４による微小発光用の発光パターンＡの露光量レベルの補正は、処理テーブルＴＢに記憶されている補正用の発光パターンＢによって、複数レベルの露光量のパッチ画像のデータを生成する。
この例では、露光量（比率）レベルとしては、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％の５個のパッチ画像を用いる。図１６では、露光量レベル１１％、１３％については、図示を省略している。
この発光パターンに基づいて、感光体ドラム２１５上に光ビームを照射してパッチ画像の潜像を形成し、現像器２１７によってトナー像として現像され、中間転写体２１９に転写される。この転写されたトナー像であるパッチ画像（トナー像）が、濃度センサ２２５によって検出される。検出値が予め設定した値以上に達したパッチ画像の露光量レベルを判定し、判定された露光量レベルより一水準低い露光量レベルに合わせて、バックグラウンド露光時の微小発光用の発光パターンの露光量レベルを補正する。

このように、本発明では、バックグラウンド露光を行う微小発光用の発光パターンＡではなく、よりトナーが付着しやすい補正用の発光パターンＢによって、露光量レベルを調整している。したがって、印字時の非トナー像形成領域（バックグラウンド露光）の微小発光用の発光パターンＡの露光量レベルが、感光体ドラム上にトナーが現像されないレベ
ルに最適化することができる。
補正する露光量レベルは、トナーが現像し始めていることが検出可能な露光量の１水準低いレベルではなく、２水準低い値でもよいし、要するに、トナーが現像し始めていることが検出可能な露光量より低い水準であればよい。
なお、濃度センサ２２５の値は、センサ感度や中間転写体２１９のバラつきの影響を受けるため、基準となる初期のセンサ値に対して０．５％以上値が小さくなった時に、濃度値に濃度が変化したと判断する。この値を、紙上の濃度に換算すれば、０．００５程度の濃度変化に相当する。例えば、印字前の紙の濃度が０．０６であった場合に、トナーかぶりによって濃度情報が０．０６５となった場合には検出可能であることを意味する。したがって、トナーかぶりが生じる値（たとえば０．０６５）、予め設定しておけば、トナーかぶりが生じた露光量のレベルを判定できる。
なお、濃度測定にはｘ−ｒｉｔｅ社の５０４分光濃度計を使用し、紙種はｘｒｏｘ社のＢＩＳＩＮＥＳＳ４２００を用いている。

次に、本実施例１の効果について説明する。
表１には、本実施例１と比較例１について、画像処理部２０４において、画像データの多値ディザ処理に使用する処理テーブルを示している。
本実施例１と比較例１それぞれについて、露光量補正時と、実際の印字時の画像データのディザ処理に適用される多値ディザ処理テーブルを示している。それぞれ、非トナー像形成領域と、中間調のトナー像形成領域について示している。
本実施例１では、露光量補正については、非トナー像形成領域については、補正用の発光パターンＢが記憶されている処理テーブルＴＢ、トナー像形成領域（ハーフトーン）については、中間調の補正用の発光パターンとして、処理テーブルＴＡの微小発光用と同じ発光パターンＡが用いられる。また、実際の印字時については、非トナー像形成領域については処理テーブルＴＡ，トナー像形成領域（ハーフトーン）についても処理テーブルＴＡが適用される。
比較例１は、露光量補正について、印字時のトナー像形成領域（ハーフトーン）と同じく処理テーブルＴＡを用いたものである。
印字中の中間調のトナー像形成領域（ハーフトーン）の露光量補正に適用される処理テーブルについても、中間調の補正用の発光パターンとして、処理テーブルＴＡの微小発光用と同じ発光パターンＡが適用されている。また、実際の印字時における非トナー像形成領域（（ハーフトーン）に適用されるディザ処理テーブルも、共に微小発光用と同じ発光パターンＡが適用される。
比較例１の露光量補正に使用するパッチ画像についての露光量（比率）は、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％であり、本実施例１と同じである。
微小発光用の発光パターンＡは、上述した通り、発光する画素が副走査方向に繋がる部分が４か所で、発光部が連続しにくいパターンであり（４か所）、階調性が得られやすい。これに対して、補正用の発光パターンＢは、発光する画素が副走査方向に繋がる部分が８か所あり、発光部が連続してトナーが付着する面積が広い。そのため、後述のように、急に濃度が変化するため、階調の連続性が崩れやすい。
なお、本実施例１、比較例１において、処理テーブルＴＡの露光量レベルは１４％までしか記載していないが、図示のまま５０％まで成長して、５０％以降は、他の画素群が発光を始める成長パターンとしてもよいし、５０％に達する前から、他の画素群が発光を始める発光パターンとしてもよく、特に限定されない。

図１７に、本実施例１と比較例１について、バックグラウンド露光の露光量補正時における露光量と画像濃度をプロットしたものを示す。
１１％を境に、本実施例１と比較例１では挙動が異なり、本実施例１では、濃度センサ２２５の値が大きく変化している。一方、比較例１は、１１％を境に濃度センサ２２５の値が変化しているものの緩やかな変化である。
その理由としては、本実施例１において露光されるパターンが副走査方向に連続していることが挙げられる。
図１８は、１ドットあたり主走査方向に３０％の露光量でレーザを露光させた場合のレーザ光量を三次元的に表したものである。レーザが発光し始めてから、露光量が立ち上がりはじめ、露光量が安定したのちに、立ち下がる様子がわかる。即ち、レーザの微小露光領域では、露光量が安定する前に立ち下がっている。
図１９には、主走査方向の１ドットあたりの露光量を変更した場合において、露光量最大となる時のレーザ光量の副走査方向の分布を示している。露光量を大きくしていくに従って、最大レーザ光量が大きくなることがわかる。
図１７に示したように、平均露光量１１％を超えた場合に濃度センサの値が変化することから、１ドットあたりの露光量が２２％（平均露光量１１％）を超えると現像が始まると考えられる。

次に、副走査方向に露光領域が連続した場合におけるレーザ光量のプロファイルを、図２０に示す。これは、図１９に示すような光量プロファイルのレーザを、１ドット分副走査方向にずらして発光させた場合における、光量を重ね合わせた光量プロファイルである。
図２０からもわかるように、露光量２２％を超えたあたりで、ドットの境界近辺のレーザ光量も現像するレベルを超えてくる。その結果、バックグラウンド露光の露光量補正時において、副走査方向に連続したある発光パターンＢを使用する本実施例１は、現像し始めてからの濃度センサ２２５の変化が大きくなると考えられる。
濃度センサ２２５の検出値から濃度変化が０．００５以上となった露光量に対して１水準低い露光量をバックグラウンド露光の露光量に設定するため、本実施例ではバックグラウンド露光の露光量は１１％、比較例１では１３％と設定する。
このように露光量補正がされた状態で２０００枚通紙を行い、２００枚毎にトナーかぶりの推移を確認した結果を図２１に示す。本実施例は、比較例１に対してトナーかぶりの少ない状態を長期間保つことが出来た。

以上、本実施例１によれば、印字中に行われるバックグラウンド露光時の発光パターンとして、微小発光用の発光パターンＡと、バックグラウンド露光の露光量補正を行う際の補正用の発光パターンＢとを異なるものにしている。その結果、バックグラウンド露光量を精度良く最適値にすることができ、トナーかぶりも少なくすることが可能となり、トナ
ーカートリッジの長寿命化を図ることができる。

［実施例２］
本実施例２における画像形成装置は、基本的な構成は実施例１と同じであるため、実施例１との相違点のみを説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施例２では、印字時の非トナー像形成領域への露光（バックグラウンド露光）の微小発光用の発光パターンＣを、中間調のトナー像形成領域（ハーフトーン）に適用される中間調用の発光パターンＡと異なるものとしている。
印字時の非トナー像形成領域への微小発光用の発光パターンＣは、処理テーブルＴＣに記憶されており、実施例１において微小発光用として用いた発光パターンＡよりも、さらに階調性が得やすいパターンとなっている。
微小発光用の発光パターンＣと補正用の発光パターンＢは、発光する画素の数及び露光量レベルは同一で、発光する画素の発光領域の配置が異なる。すなわち、微小発光用の発光パターンＣよりも補正用の発光パターンＢの方が、トナーの付着領域が大きくなるような配置構成となっている。
この微小発光用の発光パターンＣについても、ディザマトリクスの最小単位は、図示例では、横４マス、縦４マス、計の１６マスの画素群によって構成されている。そして、発光する画素の数は、１６画素のうちの半分の８画素であり、露光レベルは、マトリックス内の１６マスの全面積に対して発光する各画素の発光幅の面積の総和の比率である。
そして、１行目から４行目のすべての行の画素について、隣り合う画素の発光領域が副走査方向に繋がっている部分が存在しないパターンとなっている。
すなわち、１行目と３行目は、左から１番目と３番目の画素が発光する画素であり、２番目と４番目の画素は発光しない。一方、２行目と４行目は、左から２番目と４番目の画素が発光し、１番目と３番目の画素は発光しない。したがって、１行目から４行目のすべての画素について、副走査方向に隣り合う画素の発光領域が繋がる部分は存在しない。
この微小発光用の発光パターンＣの特徴は、副走査方向に隣接する画素の発光領域が連続していないことである（図２２）。実施例１で述べたように、副走査方向に非連続となる発光パターンは、現像しにくいパターンとなる。
したがって、非トナー像形成の補正用の発光パターンＢは、微小発光用の発光パターンＣよりも、副走査方向に隣り合う画素同士において発光領域が繋がっている割合が高くなっている。
さらに、本実施例２では、印字時のトナー像形成領域（ハーフトーン）については、実施例１と同様、発光パターンＡが適用される。
したがって、中間調用の発光パターンＡは、微小発光用の発光パターンＣ及び補正用の発光パターンＢと、発光する画素の数及び露光量レベルは同一である。一方、発光する画素の発光領域の配置が、微小発光用の発光パターンＣよりもトナーの付着領域が大きく、補正用の発光パターンＢよりもトナーの付着領域が小さい配置となっている。副走査方向に隣り合う画素同士において発光領域が繋がっている割合で比較すると、中間調用の発光パターンＡが、微小発光用の発光パターンＣよりも高く、補正用の発光パターンＢよりも低い。
［バックグラウンド露光用レーザ発光制御］
この印字時の非トナー像形成に適用される微小発光用の発光パターンＣ、補正用の発光パターンＢ及び中間調用の発光パターンＡの画素の配置構成は、相対的なものである。
実際の印字中にバックグラウンド露光を行う際には、微小発光用の発光パターンＣが格納されている処理テーブルＴＣを用いて露光量を決定する。なお、中間調のトナー像形成領域（ハーフトーン）においては、中間調用の発光パターンＡが記憶された処理テーブルＴＡを読み出して、画像データの処理をする。

［バックグラウンド露光用の光量補正］
また、バックグラウンド露光の光量を補正する場合には、実施例１と同様に、トナー像形成領域とは異なる補正用の発光パターンＢを用いて、バックグラウンド露光用の光量補正を行う。露光量（比率）が１０％、１１％、１２％、１３％、１４％の５個のパッチに対する濃度センサ２２５の検知結果から、トナーが現像し始めている露光量を判定する。そして、それより１水準低い露光量レベルを、バックグラウンド露光の露光量と規定する。本実施例においては、１１％である。

次に本実施例２の効果について説明する。
本実施例２と実施例１との違いを表２に示す。
露光量補正時においては、非トナー像形成領域（バックグラウンド露光）に適用される処理テーブルは、微小発光用の発光パターンＢが記憶されている処理テーブルＴＢである。また、中間調のトナー像形成領域（ハーフトーン）については、共に中間調用の発光パターンＡが格納されちる処理テーブルＴＡが適用される。
相違点は、実際の印字における非トナー像形成領域（バックグラウンド露光）においては、実施例１では、中間調用の発光パターンＡが格納された処理テーブルＴＡを適用している。これに対して、本実施例２では、微小発光用の発光パターンＣが格納された処理テーブルＴＣが適用される。

各処理テーブルにおいて、露光量に対して濃度センサ２２５が検出する濃度との関係を図２３に示す。
本実施例２と実施例１は、共に、処理テーブルＴＡを用いてバックグラウンド露光の露光量を決定するため、１１％の露光量を選択する。実際の印字時にバックグラウンド露光を行う際の、処理テーブルＴＡと処理テーブルＴＣと比較すると、露光量１２％以上で、本実施例２の処理テーブルＴＣのほうが、現像しにくいパターンであることがわかる。すなわち、本実施例２は、実施例１に対して、実際の印字時においてトナーかぶりの少ない構成である。
実際に効果を確認するために、２０００枚通紙を行い、２００枚毎にトナーかぶりの推移を確認した。その結果、図２４に示すように、本実施例では、実施例１に対してトナーカブリの少ない状態を保つことが出来た。

以上、本実施例２によれば、バックグラウンド露光の露光量補正の際は、濃度センサの挙動を検知しやすい発光パターンＢで露光量を決定する。そして、実際に印字時にバックグラウンド露光を行う際には、より現像しにくい発光パターンＣを用いる。
その結果、バックグラウンド露光量を精度よく最適値に出来るだけでなく、トナーかぶりも最低限に抑えることが可能となる。

なお、上記実施例では、カラー画像を形成する場合のバックグラウンド露光について説明したが、現像バイアス電位と一次帯電バイアスとの電位差（バックコントラスト）が大きい場合に発生する反転カブリ対策の場合にも適用できる。その場合には、トナー像の濃度検知手段としては、転写材としての記録紙に転写されたトナー像についての濃度を検出するようにすればよい。
また、カラー画像を形成する場合でも、トナー像の濃度検知については、記録紙に転写されたトナー像について濃度を検出するようにしてもよいし、また、中間転写体の有無に関わらず、像担持体に形成されるトナー像の濃度を検出するようにしてもよい。

２０３ 印刷データ、２０４ 画像処理部（画像処理手段）
２０５ 画像データ、２０６ レーザ駆動制御回路
２１０ スキャナユニット（露光手段）
２１１ レーザ光源（発光素子）、２１２ 光ビーム
２１５ 感光体ドラム（像担持体）、２１６ 帯電ローラ、２１７ 現像器
２１８ 一次転写ローラ（転写手段）、２１９ 中間転写体
２２１ 記録紙（転写材）、２２３ 二次転写ローラ
２２５ 濃度センサ（濃度検知手段）
ＴＡ 処理テーブル（発光パターンＡ）
ＴＢ 処理テーブル（発光パターンＢ）
Ｔ３ 処理テーブル（発光パターンＣ）
Ａ 微小発光用（実施例１）、中間調用の発光パターン（実施例１、２）
Ｂ 補正用の発光パターン（実施例１、実施例２）
Ｃ 微小発光用の発光パターン（実施例２）

Claims (8)

1. 入力された印刷データから画像データを生成する画像処理手段と、
   像担持体と、
   該像担持体を帯電させる帯電手段と、
   帯電した前記像担持体に、前記画像処理手段によって生成された画像データに基づいて発光素子からの光ビームを照射させて静電潜像を形成する露光手段と、
   前記像担持体に形成される静電潜像にトナーを付着させて可視化する現像手段と、
   前記現像手段により可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段と、
   前記トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、を備え、
   前記画像処理手段は、前記印刷データのうち非トナー像形成領域の画像データとして、予めディザ処理テーブルに記憶された微小発光用の発光パターンに基づいて、前記像担持体にトナーが現像しない程度に前記発光素子を微小発光させる画像データを生成して前記発光素子を駆動する駆動制御手段に出力する構成で、前記微小発光用の発光パターンの露光量レベルを、前記濃度検知手段によって検知される前記トナー像の濃度情報に基づいて補正する画像形成装置において、
   前記画像処理手段には、印字中に微小発光する際に適用される微小発光用の発光パターンとは別に、露光量レベルの補正に適用される補正用の発光パターンが予め記憶されており、
   前記微小発光用の発光パターンと補正用の発光パターンは、発光する画素の数及び露光量レベルは同一で、発光する画素の発光領域の配置が、前記微小発光用の発光パターンよりも補正用の発光パターンの方が、トナーの付着領域が大きくなるような配置構成となっていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正用の発光パターンは、前記微小発光用の発光パターンよりも、前記像担持体の移動方向である副走査方向に隣り合う画素同士において発光領域が繋がっている割合が高いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記微小発光用の発光パターンは、印字中に中間調のトナー像形成領域に適用される中間調用の発光パターンと同じである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。
4. 前記微小発光用の発光パターンは、中間調用の発光パターンと異なり、
   前記中間調用の発光パターンは、前記微小発光用の発光パターン及び補正用の発光パターンと、発光する画素の数及び露光量レベルは同一で、発光する画素の発光領域の配置が、前記微小発光用の発光パターンよりもトナーの付着領域が大きく、前記補正用の発光パターンよりもトナーの付着領域が小さくなるような配置構成となっている請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記中間調用の発光パターンは、前記像担持体の移動方向である副走査方向に隣り合う画素同士において発光領域が繋がっている割合が、前記微小発光用の発光パターンよりも高く、前記補正用の発光パターンよりも低いことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記画像処理手段による微小発光用の発光パターンの露光量レベルの補正は、前記補正用の発光パターンで、複数の露光量レベルで複数のパッチ画像のデータを生成し、該パッチ画像のデータに基づいて形成された前記トナー像について、前記濃度検知手段によって検出された濃度が予め定められた値以上に達したパッチ画像の露光量レベルを判定し、判定された露光量レベルより低い露光量レベルに、前記微小発光用の発光パターンの露光量レベルを調整する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体、帯電手段、前記現像手段及び転写手段は複数組設けられ、
   帯電された前記各像担持体に前記画像処理手段によってそれぞれ生成された画像データに基づいて露光手段によって前記発光素子から光ビームを照射させて静電潜像を形成し、前記各現像手段によって各像担持体に形成された前記トナー像が前記各転写手段によって転写材としての中間転写体上に順次転写される構成である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記濃度検知手段は、前記中間転写体上に一次転写されたトナー像の濃度を検出する請求項７に記載の画像形成装置。
   

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