JP2020071249A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の回転方向と直交する主走査方向の電位ムラを低減させること。【解決手段】像担持体と、像担持体を帯電させる帯電部材と、非画像部電位を形成する第一の露光量で露光し、画像部電位を形成する第二の露光量で露光することにより、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、像担持体の回転方向に直交する主走査方向において、像担持体の表面を主走査方向に分割し、分割した分割領域ごとに第一の露光量で露光するよう露光部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、制御部は、像担持体の主走査方向の分割領域ごとに、帯電部材による帯電後の表面電位から所望の非画像部電位へ電位が降下する第一の露光量を算出し、算出した分割領域ごとの第一の露光量で、像担持体の主走査方向の各分割領域を露光することで、像担持体の表面に所望の非画像部電位を形成する。【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真方式を用いた、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

従来、電子写真画像形成装置において、低オゾン、低電力などの利点を有することから、像担持体としての感光ドラムに当接させた帯電部材に電圧を印加して、感光ドラムの帯電を行う接触帯電方式が実用化されている。特に、帯電部材として帯電ローラを用いたローラ帯電方式は、帯電安定性の点から好ましく、広く用いられている。

帯電ローラに対して、ある一定以上の電圧（放電開始電圧Ｖｔｈ）を印加したとき、感光ドラムの表面電位は上昇を開始し、それ以降は、印加電圧に対して傾き１の線形に感光ドラムの表面電位が増加する。つまり、電子写真に必要とされる感光ドラム表面電位（非画像部電位Ｖｄ）を得るためには、Ｖｄ＋ＶｔｈなるＤＣ（直流）電圧を帯電ローラに印加することが必要である。

接触帯電方式において感光ドラムの表面電位の均一性を高める方法として、以下の方式が提案されている。まず、帯電ローラにより感光ドラムに対して一次帯電を行い、感光ドラムの表面に、画像形成に必要な非画像部電位Ｖｄより大きい電位（１次帯電電位Ｖｃ）を形成する。次に感光ドラムの表面に形成された１次帯電電位Ｖｃに対し、レーザ露光装置によりレーザの弱露光（バックグランド露光）を行い、感光ドラム表面の電位を降下（減衰）させる。これにより、感光ドラムの表面に所望の非画像部電位Ｖｄを形成する方式である。

特許文献１では、トナー像の有無と転写電界の強度により生じる転写後の感光ドラムの電位ムラを抑制するため、１次帯電電位Ｖｃと非画像部電位Ｖｄの差が大きくなるように電位ムラの大きさに応じて１次帯電電位Ｖｃを大きく設定することが提案されている。

また特許文献２では、長期使用により感光ドラムが露光を繰り返し光疲労による感度低下に伴う画像濃度低下を抑制するため、感光ドラムの膜厚に応じて適正な帯電電圧と弱露光の光量を調整することが提案されている。

特開２００８−８９９１号公報 特開２０１４−１３０３３４号公報

しかしながら、耐久履歴によって、感光ドラムの回転方向と直交する主走査方向（長手方向）において、帯電ローラによる帯電後の感光ドラム表面に電位ムラを生じることがある。例えば、感光ドラムは、放電を受けることにより、その表面が脆くなることが知られている。感光ドラムは長手方向で受ける放電量にムラが発生すると、その表面の長手方向の脆さもムラが生じ、感光ドラム上に残留したトナーを掻き取るためのクリーニングブレードにより感光ドラム表面の削れ量も長手方向で差を生じる。結果、感光ドラムの長手方向の膜厚ムラに応じた、帯電後の感光ドラム表面の電位ムラを生じ、感光ドラムの長手方向において均一な画像濃度を得ることができない場合がある。

また帯電ローラや感光ドラム表面に、例えばトナーやトナー特性安定化のために外添する無機物などの付着物が堆積することがある。この付着物の堆積も耐久履歴により感光ドラムの長手方向でムラを生じる。一方、付着物の堆積は、感光ドラム表面や帯電ローラ表面の抵抗が変化することに伴い、前述したように放電量のムラ、帯電後の感光ドラム表面の電位ムラ、画像濃度の変化を生じる。したがって、感光ドラムや帯電ローラへの付着物の堆積が長手方向でムラを生じると、同様に感光ドラムの長手方向において画像濃度ムラを生じる。

また、感光ドラムと中間転写体の転写部あるいは感光ドラムと転写部材の転写部において当接状態が長手方向で変化すると、その長手方向において同様に放電量ムラに伴う画像濃度ムラを生じる。

そこで、本発明の目的は、像担持体の回転方向と直交する主走査方向の電位ムラを低減させることである。

上記目的を達成するため、本発明は、トナー像を担持し回転する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材により帯電された前記像担持体の表面を、非画像部電位を形成するための第一の露光量で露光し、画像部電位を形成するための第二の露光量で露光することにより、前記像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光部と、前記像担持体の回転方向に直交する主走査方向において、前記像担持体の表面を前記主走査方向に分割し、分割した分割領域ごとに前記第一の露光量で露光するよう前記露光部を制御する制御部と、を有し、前記像担持体の表面に形成した前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する画像形成装置において、前記制御部は、前記像担持体の前記主走査方向の分割領域ごとに、前記帯電部材による帯電後の表面電位から所望の非画像部電位へ電位が降下する前記第一の露光量を算出し、算出した分割領域ごとの前記第一の露光量で、前記像担持体の前記主走査方向の各分割領域を露光することで、前記像担持体の表面に前記所望の非画像部電位を形成することを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の回転方向と直交する主走査方向の電位ムラを低減させることができる。

画像形成装置の概略構成を示す断面図 制御部の概略構成図 感光ドラム表面の非画像部電位の制御方法を説明するためのフローチャート 電位Ｖｃ_ｊの入手を行う制御方法を説明するためのタイミングチャート 感光ドラムに形成する潜像パターンの説明図 帯電電位Ｖｃ_ｊの算出方法を説明するために用いた面光量と表面電位の関係図 必要露光量Ｂ_ｊの算出方法を説明するために用いた面光量と表面電位の関係図 感光ドラム表面の非画像部電位の制御方法を説明するためのフローチャート

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を例示する。本実施形態の画像形成装置は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するための第１、第２、第３、第４ステーション（画像形成ステーション、画像形成部）を有する。

各ステーションの構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、以下の説明では、第１ステーションＹについて説明することとする。なお、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために、符号に与えた添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して、総括的に説明する場合もある。

以下の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。

（画像形成装置）
本発明の実施形態に係る画像形成装置を、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

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り、制御部１００を有する。画像形成装置１は、インターフェース２０１を介して制御部１００に接続されているプリンタコントローラ（外部ホスト装置）２００から画像データ（電気的な画像情報）が入力される。画像形成装置１は、入力された画像データに対応した画像を記録材Ｐに形成して画像形成物を出力する。制御部１００は、画像形成装置の動作を制御する制御手段であり、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た電気的情報信号の処理、各種のプロセス機器への指令信号の処理、所定のイニシャルシーケンス制御、所定の作像シーケンス制御を司る。プリンタコントローラ２００は、ホストコンピュータ、ネットワーク、イメージリーダ、ファクシミリ等である。記録材Ｐは記録紙、ＯＨＰシート、葉書、封筒、ラベル等である。

（プロセスカートリッジ）
図１に示した画像形成装置１は、４つの画像形成ユニット（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た所謂タンデム型で構成されている。ここで、プロセスカートリッジ１０とは、電子写真方式の感光ドラム１１などの像担持体を少なくとも備える、更には像担持体と、像担持体に作用するプロセス手段とを一体的に備えるカートリッジである。本実施形態では、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、プロセス手段としての帯電ローラ１２、現像ローラ１３、ドラムクリーナ１４が一体として構成されている。

帯電ローラ１２は、感光ドラム１１の表面を所定電位で一様に帯電する帯電部材（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トナー像（現像剤像）に現像するための現像手段である。ドラムクリーナ１４は、転写後の感光ドラム１１表面を清掃するためのクリーニング手段である。本実施形態では、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を用いた。クリーニングブレードは、その先端部を感光ドラム１１の回転方向に対して、カウンターに対向させて感光ドラム１１に当接させて配設されている。感光ドラム１１表面の転写残トナーは、ドラムクリーナ１４により掻き取られて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、図中の矢印方向に約１５０（ｍｍ／ｓｅｃ）の表面移動速度で回転駆動される。ここで、感光ドラム１１とは、アルミ素管上に、下地層、電荷発生層、電荷輸送層、を順次積層して形成されている。本実施形態では、下地層、電荷発生層、電荷輸送層を合わせて感光層として説明する。

ここで、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、現像器１５に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。そして、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を形成する。

また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、画像形成装置１に対して着脱可能に構成されている。例えば、現像器１５内に収容された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、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ毎に交換することができるように構成されている。

現像手段としての現像ローラ１３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、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に対しては、不図示の接離機構によって、当接／離間状態を取り得る構成となっている。現像ローラ１３は、画像形成工程時には、感光ドラム１１に当接し、現像ローラ１３の芯金に対して、現像バイアスとして約−３５０ＶのＤＣバイアス電圧が印加される。

（画像形成装置の動作）
本実施形態の画像形成装置１では、露光部として、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２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、対応する各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに配設された感光ドラム１１をそれぞれ露光する。レーザ露光ユニット２０には、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、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。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、回転多面鏡（ポリゴンミラー）、ｆθレンズ、反射鏡等を有しており、レーザ光Ｌで感光ドラム１１表面を主走査露光する。この主走査露光と、感光ドラム１１の回転による副走査により、画像情報に対応した静電潜像を形成する。

ここで、主走査方向とは、感光ドラムの回転方向（移動方向）に直交する方向（長手方向）、副走査方向は感光ドラムの回転方向に平行な方向を意味する。

また本実施形態においては、レーザ露光ユニット２０は、感光ドラム１１の非画像部領域を露光（バックグランド露光）するための第一の露光量で露光し、画像部領域を露光するための第二の露光量に露光できるように設定している。

加えて、第一の露光量の大きさは、主走査方向に分割された各分割領域において、調整できるように設定している。そのため、各レーザ露光ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを制御する図２に示す制御部１００は、第一の露光を制御するための第一の露光制御部１０１と第二の露光を制御するための第二の露光制御部１０２を備えている。

ここで、接触型の帯電部材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、感光ドラム１１に対してほぼ並行に配列され、かつ導電性弾性体層の弾性に抗して所定の押圧力で当接している。帯電ローラ１２の芯金の両端部は回転可能に軸受け支持されている。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。本実施形態においては、帯電ローラ１２の芯金に対して、帯電バイアス印加手段１６によって帯電バイアスが印加される。画像形成時には約−１２５０Ｖの帯電バイアスが印加される。帯電ローラ１２に電流電圧変動が生じた場合、帯電ローラ１２に流れる電流を検出する電流検出手段１７が配置されている。

一方、本実施形態の画像形成装置１では、プロセスカートリッジ１０の感光ドラム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は、電気抵抗値（体積抵抗率）が１０^１１〜１０^１６（Ω・ｃｍ）程度の厚さ１００〜２００μｍの樹脂フィルムを、無端状に形成したものを用いている。中間転写ベルト３０の材料として、ＰＶｄｆ（ポリフッ化ビニリデン）、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等を用いることができる。また、中間転写ベルト３０は、駆動ローラ３４、２次転写対向ローラ３３とで張架され、駆動ローラ３４が不図示のモータにより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、軸上に導電性弾性層を設けたローラ状に構成され、それぞれ感光ドラム１１に対してほぼ平行に配置され、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されている。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ることで転写電界が形成されるように構成される。１次転写ローラ３１は、１次転写を適切に行うことができれば形状を問わない。例えば、パッド形状やブラシ状の構成を用いても良い。

感光ドラム１１上に現像された各色トナー像は、さらに感光ドラム１１が矢印方向に回転することで、１次転写位置に送られ、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色の画像（トナー像）は順次重畳的に中間転写ベルト３０上に転写されるので、４色のトナー像の位置は一致している。感光ドラム１１上の１次転写残トナーはドラムクリーナ１４によりクリーニングされる。転写後に感光ドラム１１に残留したトナーは、廃トナーとして、感光ドラム１１に当接した像担持体クリーニング手段たるドラムクリーナ（クリーニングブレード）１４によって掻き落とされ（回収され）、廃トナー容器内に蓄積される。これによって感光ドラム１１表面はリフレッシュされる。以降は、同様のプロセスが繰り返されることによって画像形成が継続される。

なお、１次転写行程が常に高転写効率、低再転写率などの条件を満たし、良好に行われるには、不図示の１次転写バイアス電源から印加す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。不図示の制御手段でこれを行っている。

更に、本実施形態においては、転写後の感光ドラム上の電位を均すために、各色に応じて第二の露光部として帯電前露光装置３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋを備える。本実施形態においては、帯電前露光装置３５として、本体側面に取付けられたＬＥＤを動作し、感光ドラム１１の主走査方向と平行な方向に照射を実行する。ここで、ＬＥＤの前記主走査方向の照射ムラを抑制するため、ライトガイド等を用いることもできる。

その後、中間転写ベルト３０上の４色のトナー像は、中間転写ベルト３０を介して２次転写対向ローラ３３と２次転写ローラ３２とが対向する２次転写部を通過する。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、不図示の２次転写高圧電源により２次転写ローラ３２に印加された２次転写電圧によって記録材Ｐに一括して転写（２次転写）される。記録材Ｐは、用紙カセット５０に集積されており、記録材供給装置５１により所定のタイミングで取り出して２次転写部に搬送される。

２次転写後に中間転写ベルト３０に残留した転写残トナーは、中間転写ベルト３０に当接された中間転写ベルトクリーナ３６によって掻き取り、回収される。

その後、４色のトナー像が担持された記録材Ｐは定着装置６０に導入され、そこで定着装置６０に加熱及び加圧されることにより４色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定される。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形成される。

＜制御フロー＞
感光ドラム１１の表面電位である非画像部電位Ｖｄを制御する制御方法について図３を用いて説明する。以下に説明する制御は、図１及び図２に示す制御部１００によって行われる。

図３に示すように、制御部１００は、ステップＳ１にて感光ドラム１１の所望の非画像部電位Ｖｄの長手電位Ｖｄ_ｊを入手する。長手方向の所望の電位Ｖｄ_ｊの値は、種々の課題に応じて適宜、設定することができる。例えば、耐久を通じ電位Ｖｄ_ｊの値を変更する、長手方向の特定領域を他の領域より大きく設定するなどが考えられる。

以下に本例における長手方向の所望の電位Ｖｄ_ｊの入手方法について説明する。図２に示すように、データ保管部及び書き換え可能な記憶媒体であるＲＡＭ１０４を制御部１００内に備えている。所望の電位Ｖｄ_ｊを予めＲＡＭ１０４内に用意しておく。次に制御部１００に備えられた演算処理装置ＣＰＵ１０３と、ＲＡＭ１０４を通信することにより所望の電位Ｖｄ_ｊの情報を入手する。本例においては非画像部電位Ｖｄ_ｊ=Ｖｄ＝−５７０Ｖ（図７参照）とした。

次に制御部１００は、ステップＳ２にて帯電後の感光ドラム１１の表面電位Ｖｃの長手方向の電位Ｖｃ_ｊの情報を入手する。

本例における電位Ｖｃ_ｊの入手方法について説明する。本例では、第一の露光量は主走査方向に感光ドラム１１の表面を所定の分割数に分割した各分割領域にそれぞれ露光できるように調整した。感光ドラム１１の表面の主走査方向の領域の分割数はレーザ露光ユニット２０の性能や後述の非画像部電位の要求補正精度により、適宜、調整可能である。本例においては、感光ドラム１１の表面を長手方向に等間隔に分割数２０個で分割した。したがって制御部１００の第一の露光制御部１０１（図２参照）を作動させることにより、感光ドラム１１の表面の長手方向の各分割領域はそれぞれ多段的な露光量を調整することにより所望の非画像部電位を形成することができる。

次に本例における電位Ｖｃ_ｊの入手を行う制御を図４のタイミングチャートを用いて説明する。

図４に示すように、制御部１００より、感光ドラム１１を回転させ、帯電ローラ１２に−１２５０Ｖ、転写ローラ３１に＋３５０Ｖを印加し、帯電前露光装置３５をＯＮした。続いて、帯電ローラ１２及び転写ローラ３１へのバイアスを印加後、感光ドラム１１を２周分回転させ、感光ドラム１１の帯電後の表面電位を安定させた。次に、転写電圧に０Ｖを印加したタイミングと同タイミングにて帯電前露光装置３５を停止する。その後、第一の露光制御部１０１より主走査方向に等間隔に２０分割された分割領域に順次、所定の露光量（面光量０．１μＪ/ｃｍ^２）にて露光を行う。図４に示す第一の露光制御部１０１の動作は、第一の露光制御部１０１により各レーザ露光ユニット２０の副走査方向のオン・オフのタイミングを模式的に示している。図５に示すような画像パターンに相当する潜像パターンを感光ドラム１１上に形成する。

すなわち、各レーザ露光ユニット２０により露光される、各感光ドラム１１の表面の主走査方向に分割された分割領域は、感光ドラム１１の回転方向である、主走査方向と直交する副走査方向においても分割された分割領域である。第一の露光制御部１０１は、感光ドラム１１の表面を主走査方向に分割し、主走査方向と直交する副走査方向（感光ドラム１１の回転方向）においても分割し、分割した分割領域ごとに所定の露光量で露光するように、各レーザ露光ユニット２０のオン・オフを制御する。

本例においては副走査方向に感光ドラム１１の１周分が回転する時間内に、図５に示す画像パターンに相当する潜像パターンを感光ドラム１１に形成するように設定した。図５に示す潜像パターンは、レーザ露光ユニット２０のオン・オフにより露光された分割領域に相当するものである。図５に示す潜像パターンは、主走査方向への１ライン分の走査の中で、図４に示すようにレーザ露光ユニット２０がオン・オフされて露光し、感光ドラム１１の表面に１つの潜像パターンが形成される。したがって、図５に示す各潜像パターンは、主走査方向への１ラインの走査ごとに１つずつ形成される。その際に、図５では、潜像パターンが主走査方向にも副走査方向にも重ならない位置に形成されるように、レーザ露光ユニット２０のオン・オフが制御される。その際、各潜像パターンを形成するレーザ露光ユニットのオン・オフの間隔は同じ間隔である。また、１つの潜像パターンを形成するレーザ露光ユニットのオフから次の潜像パターンを形成するレーザ露光ユニットのオンまでの間隔も同じ間隔である。これにより、主走査方向にも副走査方向にも同じ長さの潜像パターンが形成され、形成された潜像パターンは主走査方向にも副走査方向にも等間隔に形成される。

図５では、１つの潜像パターンと、その次の潜像パターンが、間隔をあけて形成された場合を例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、１つの潜像パターンに対して、その次の潜像パターンを、主走査方向にも副走査方向にも１分割領域分である１パターン分だけずらして形成してもよい。すなわち、１つの潜像パターンに対して、次の潜像パターンを、間隔をあけずに、主走査方向と副走査方向に１パターン分ずらして形成してもよい。その後、露光された感光ドラム１１の各分割領域が帯電ローラ１２と対向する帯電部を通過する際に、放電により発生する帯電電流を電流検出手段１７（図１参照）で検出することにより、前述の露光前の帯電後表面電位（Ｖｃ_ｊ）を算出する。

具体的には、分割領域のうち、図６に示すｊ番目の分割領域における面光量に対する感光ドラム１１の電位関係（Ｅ−Ｖカーブ）の１例を用いて述べる。図６中の＜ｉ＞ステップにて帯電後の感光ドラム１１表面に所定の露光量をｊ番目の分割領域にて露光し、図６中の＜ｉｉ＞ステップにて感光ドラム１１の表面電位を所定量低下させる。その後、前述の露光した感光ドラム１１の表面が、感光ドラム１１が副走査方向に回転されることによって帯電ローラ１２へ到達する。すると露光により電位低下した感光ドラム１１の露光面と帯電ローラ１２の表面の電位差が生じるため、放電量の増加と放電量増加に伴う帯電電流量の増加を生じる。この放電により、図６中の＜ｉｉｉ＞ステップにて帯電部は電位Ｖｃ_ｊまで帯電電位が回復する。この放電量増加に伴う帯電電流の増加量を電流検出手段１７（図１参照）で検出することにより、帯電後表面電位（Ｖｃ_ｊ）を算出する。本例においては、簡便のため表１を用いて帯電後表面電位（Ｖｃ_ｊ）の算出を行った。表１は帯電電圧バイアス−１２５０Ｖ印加し、面光量０．１μＪ/ｃｍ＾２を感光ドラム１１の表面に露光した時の各値を示している。検出した帯電電流の増加量と表１を対比し、帯電後表面電位（Ｖｃ_ｊ）を算出した。また表１の関係の保管、対比は、所望の電位Ｖｄ_ｊの算出と同様、図２に示すＲＡＭ１０４とＣＰＵ１０３を用いて実施する。

また図４に示すタイミングチャート内の帯電ローラ１２に流れる電流は、長手方向に帯電後の表面電位ムラを有している場合を想定している。長手方向の分割領域のうち、１番目の分割領域の帯電電流に比べて、ｊ番目の分割領域の帯電電流の増加分が大きく、２０番目の帯電電流の増加分が小さいという関係が読み取れる。このように各分割領域に対応する帯電電流の増加分と表１と対比し、帯電後表面電位（Ｖｃ_ｊ）の算出を行った。

また本例の帯電後表面電位（Ｖｃ_ｊ）の検知精度を上げるためには、所定の露光量を露光時に、感光ドラム１１の表面電位が降下する量に線形性の関係があり、感光ドラム１１表面に露光時、十分に表面電位を降下できる露光量を選択することが好ましい。本例においては、図６に示すように、所定の露光量である面光量が０．０５〜０．２μＪ／ｃｍ＾２であることが好ましい。

図３に示すように、ステップＳ３にて表１から算出した帯電後表面電位Ｖｃ_ｊから、ステップＳ１にて入手した所望の電位Ｖｄ_ｊへ電位を低下（減衰）させるために必要な必要露光量Ｂ_ｊを算出する。その算出方法について説明する。感光ドラム１１の長手方向に帯電後の表面電位ムラが生じても、長手方向の分割領域ごとに適切な露光量Ｂ_ｊで露光することにより、非画像部電位の感光ドラム１１の長手方向の電位ムラを低減することができる。その結果、長手方向に渡って画像濃度の均一性を向上させることができる。

図７は、本実施例における分割領域のうちのｊ番目の分割領域及びｋ番目の分割領域における面光量に対する感光ドラム１１の電位関係（Ｅ−Ｖカーブ）の１例を示している。ｊ番目の分割領域Ａｊにおいては、ステップＳ２で算出した電位Ｖｃ_ｊに対し、所望の電位Ｖｄ_ｊに表面電位を降下する必要露光量Ｂ_ｊは、ｊ番目の分割領域におけるＥ−Ｖカーブを基に算出する。同様にｋ番目の分割領域においても、ｋ番目の分割領域におけるＥ−Ｖカーブを基に必要露光量Ｂ_ｋを算出する。本例においては、簡便のため表２を用いて必要露光量Ｂ_ｊの算出を行った。表２は帯電電圧バイアス−１２５０Ｖ印加時の各値である電位Ｖｃ_ｊ、電位Ｖｄ_ｊ、電位下降量、必要露光量Ｂ_ｊを示している。

したがって、本例では算出した電位Ｖｃ_ｊ及び所望の電位Ｖｄ_ｊに応じて、表２と対比することで必要露光量Ｂ_ｊを設定する。また表２の関係の対比は、所望の電位Ｖｄ_ｊの算出方法と同様、図２に示すＲＡＭ１０４とＣＰＵ１０３を用いて実施する。

また本例においては、予めＲＡＭ１０４に記憶させておいた表２のようなデータを用いて算出したが、これに限定されるものではない。算出方法は関係式や逐次検知を実施することでも必要露光量を算出してもよい。

その後、図３に示すように、ステップＳ４にて各分割領域Ａｊの第一の露光量Ｂ_ｊを設定する。そしてステップＳ５にて各分割領域Ａｊに対応した第一の露光量Ｂ_ｊにて分割領域ごとに第一の露光量Ｂ_ｊで露光を実行する。これにより、感光ドラム１１の長手方向に渡って電位ムラが低減され、所望の非画像部電位Ｖｄを形成する。

（制御タイミング）
前述した所望の非画像部電位Ｖｄを得る制御を実施するタイミングについて説明する。

感光ドラムの長手方向の外径振れや前露光装置の長手方向の光量ムラが生じることがある。そのため、画像形成装置の初期立ち上げ時、前述した所望の非画像部電位Ｖｄを得る制御を実施することが好ましい。

つぎに、初期カートリッジを設置時、前述した所望の非画像部電位Ｖｄを得る制御を実施することにより、初期カートリッジと画像形成装置１側の転写構成や帯電前露光に起因した帯電後表面電位ムラを補正することができる。一方、帯電後表面電位ムラが少ない場合、次回の制御を実施しないことも選択できる。その場合は、制御によるダウンタイム低減や露光照射によるドラム感度劣化を防止することができる。また、逐次制御を行う場合は、後回転動作時に実施することが好ましい。これにより次回のプリント時に長手方向の電位ムラを補正した状態へ補正できるとともに、プリントジョブを送信直後、画像印刷開始までの時間を短縮することができる。

本例における非画像部電位の制御を実施するタイミングは、本体設置時、及びカートリッジ設置時、その後は本体電源オン時及び通紙枚数の所定枚数毎（例えば５００枚おき）の後回転時に実施した。

本例の制御を実施することにより、非画像部の表面電位を長手方向にわたって電位ムラを低減させ均一化できるため、初期から耐久を通じて均一画像において、均一な濃度の画像を得ることができた。

なお、前述した実施形態では、画像形成部（カートリッジ）１０を４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施形態では、複数の帯電部材に対して、各帯電部材の電流を１つの電流検出手段によって検出する構成を例示した。具体的には、図１に示すように、各帯電ローラ１２に対して帯電バイアス印加手段１６を介して接続された１つの電流検出手段１７である電流計によって、各帯電ローラ１２に流れる電流を検出する構成を例示した。しかし、この構成に限定されるものではない。複数の帯電部材に対して、各帯電部材の電流を検出する複数の電流検出手段によって検出する構成としてもよい。例えば、各帯電部材に対して電流検出手段である電流検出センサをそれぞれ配置し、各帯電部材の電流を各電流検出センサで検出する構成としてもよい。しかし、１つの電流検出手段で検出する構成の方が、構成が簡易であり、コストも低減されるため、好ましい。

また、複数の帯電部材に対して、各帯電部材の電流を１つの電流検出手段によって検出した値から、分割領域ごとの第一の露光量を算出する構成を例示した。しかし、予め本体内に耐久や使用環境に応じて変化する分割領域ごとの第一の露光量の情報を備え、その第一の露光量の情報に応じて、制御を実施することもできる。

実際の制御フローを図８に示す。図８に示すように、制御部１００は、ステップＳ１１にて不図示の記憶部に予め格納した露光量の補正係数αを読み出す。補正係数αは、感光ドラム１１の長手の位置に応じてその値が異なり、感光ドラム１１の走行距離、すなわち、記録材の通紙枚数によっても劣化度合いが異なる。補正係数αは、感光ドラム１１や帯電ローラ１２やレーザ露光ユニット２０の状態により、適宜設定される。補正係数αと感光ドラム１１の長手位置と記録材の通紙枚数の関係を表３に示す。表３のようなテーブルを記憶部に記憶させておき、適宜、露光量の補正を行う。表３には、一例として、初期の各分割領域Ａｊにおける長手ムラが無く（α＝１）、記録材の通紙枚数に応じた変化のみを補正係数によって補正する例を挙げたが、初期の各分割領域Ａｊにおける長手ムラを考慮して（α≠１）、記憶してもよい。α＝１の場合における初期露光量であるＢ０（本実施例では０．０３７μＪ／ｃｍ＾２）に補正係数αを乗じた値（Ｂ０×α）が初期露光量となる。

その後、図８に示すように、ステップＳ１２にて各分割領域Ａｊの第一の露光量Ｂ_ｊを設定する。そしてステップＳ１３にて各分割領域Ａｊに対応した第一の露光量Ｂ_ｊにて分割領域ごとに第一の露光量Ｂ_ｊで露光を実行する。これにより、感光ドラム１１の長手方向に渡って電位ムラが低減され、所望の非画像部電位Ｖｄを形成する。

前述した補正係数αを用いた予測制御を実施するタイミングについて説明する。本実施例における予測制御を実施するタイミングは、本体設置時、及びカートリッジ設置時、その後は本体電源オン時及び通紙枚数の所定枚数毎（例えば５００枚おき）の後回転時に実施した。また、逐次制御を行う場合は、後回転動作時に実施することが好ましい。これにより次回のプリント時に長手方向の電位ムラを補正した状態へ補正できるとともに、プリントジョブを送信直後、画像印刷開始までの時間を短縮することができる。感光ドラム１１の寿命初期においては、感光ドラム１１の感度変化や膜厚変化が少ないため、長手ムラによる露光量変動が起きにくい。一方、感光ドラム１１の寿命後半に到達すると、その変化が大きくなるため、記録材の通紙枚数に応じて制御を行うタイミングを変更してもよい。例えば、初期は５００枚おきに実行し、後半は１００枚おきに実行してもよい。制御タイミングは、通紙１枚ごとに実施してもよいが、制御を行う際に発生するダウンタイムなども勘案し、５０枚から５００枚の間で行うことが特に好ましい。

以上に示した予測制御を実施することにより、非画像部の表面電位において長手方向にわたって電位ムラを低減させ均一化できるため、初期から耐久を通じて均一画像において、均一な濃度の画像を得ることができた。

また前述した実施形態では、画像形成装置１に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１０として、感光ドラム１１と、該感光ドラム１１に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジ１０を例示した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、感光ドラム１１の他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。

更に前述した実施形態では、感光ドラム１１を含むプロセスカートリッジ１０が画像形成装置１に対して着脱可能な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば前述した感光ドラム１１やプロセス手段がそれぞれ組み込まれた画像形成装置１、或いは前述した感光ドラム１１やプロセス手段がそれぞれ着脱可能な画像形成装置１であっても良い。これらの画像形成装置１に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また前述した実施形態では、画像形成装置１としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。中間転写体３０を使用し、該中間転写体３０に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体３０に担持されたトナー像を記録材Ｐに一括して転写する画像形成装置１を例示したが、これに限定されるものではない。記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

１１‥‥感光ドラム
１２‥‥帯電ローラ
１３‥‥現像ローラ
１７‥‥電流検知手段
２０‥‥レーザ露光ユニット
１００‥‥制御部

Claims (11)

1. トナー像を担持し回転する像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材により帯電された前記像担持体の表面を、非画像部電位を形成するための第一の露光量で露光し、画像部電位を形成するための第二の露光量で露光することにより、前記像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光部と、
   前記像担持体の回転方向に直交する主走査方向において、前記像担持体の表面を前記主走査方向に分割し、分割した分割領域ごとに前記第一の露光量で露光するよう前記露光部を制御する制御部と、を有し、
   前記像担持体の表面に形成した前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記像担持体の前記主走査方向の分割領域ごとに、前記帯電部材による帯電後の表面電位から所望の非画像部電位へ電位が降下する前記第一の露光量を算出し、算出した分割領域ごとの前記第一の露光量で、前記像担持体の前記主走査方向の各分割領域を露光することで、前記像担持体の表面に前記所望の非画像部電位を形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電部材の電流を検出する電流検出手段を有し、
   前記制御部は、前記帯電部材により帯電された前記像担持体の主走査方向の各分割領域を前記露光部により所定の露光量で露光し、前記所定の露光量で露光された前記像担持体の各分割領域が前記帯電部材と対向した際の前記帯電部材の電流の増加量を前記電流検出手段により検出し、前記検出した電流の増加量から前記像担持体の前記帯電部材による帯電後の表面電位を入手し、前記入手した帯電後の表面電位から所望の非画像部電位へ電位が降下する前記第一の露光量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記帯電部材による帯電後の前記像担持体の主走査方向の分割領域は、前記露光部により所定の露光量で、前記像担持体が前記主走査方向と直交する副走査方向に１周分の回転をする時間内に露光され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. 前記帯電部材により帯電された前記像担持体の主走査方向の各分割領域を前記露光部により所定の露光量で露光した時の、前記像担持体の帯電後の表面電位が降下する量に線形性の関係があ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。
5. 前記帯電後の像担持体に対して前記露光部により露光する前記所定の露光量が０．０５〜０．２μＪ／ｃｍ＾２であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記第一の露光量を補正する補正係数が前記像担持体の走行距離に応じて前記分割領域ごとに予め記憶されており、
   前記制御部は、前記像担持体の走行距離に応じた前記分割領域ごとの補正係数を用いて、前記像担持体の表面に前記所望の非画像部電位を形成するための前記第一の露光量を、前記像担持体の走行距離に応じて前記分割領域ごとに算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記露光部により露光される、前記像担持体の表面の前記主走査方向に分割された分割領域は、前記像担持体の回転方向である、前記主走査方向と直交する副走査方向においても分割された分割領域であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記像担持体の表面を前記主走査方向に分割し、前記像担持体の回転方向である、前記主走査方向と直交する副走査方向においても分割し、分割した分割領域が、前記主走査方向においても前記副走査方向においても重ならない位置に露光されるように、前記露光部のオン・オフを制御する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。
9. 前記露光部により露光される前記像担持体の表面の分割領域は、１つの分割領域と、その次の分割領域が、前記主走査方向にも前記副走査方向にも１分割領域分だけずらして間隔をあけずに露光されることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成装置は、
    トナー像を担持し回転する複数の像担持体と、
    各像担持体の表面を帯電させる複数の帯電部材と、
    前記複数の帯電部材の電流を検出する１つの電流検出手段と、
    を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
11. 前記画像形成装置は、
    トナー像を担持し回転する複数の像担持体と、
    各像担持体の表面を帯電させる複数の帯電部材と、
    各帯電部材の電流を検出する複数の電流検出手段と、
    を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。