JP5645872B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

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。

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、接触帯電装置、即ち、感光体（像担持体）に当接させた帯電部材に電圧を印加して感光体の帯電を行う方式の装置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の装置は、帯電安定性の点から好ましく、広く用いられている。近年では、安価、省スペースの観点から、帯電ローラにＤＣ電圧のみを印加する帯電方式（以下、ＤＣ帯電方式と称する）が用いられている（特許文献１）。
しかし、ＤＣ帯電方式においては、転写後の感光体の電位ムラ（以下、転写メモリ）が均しにくく、転写メモリが画像として現れることがあった。
転写メモリは、トナーが有る部分とない部分との感光体への転写電流の流れ込み量が違うことで、転写後の感光体上の電位にムラが生じ、帯電工程で十分に均一にできないため、画像上にその電位ムラが現れる現象である。このため、従来は、転写後の感光体表面の電位を一度均すために、メモリ除去手段による光除電を行なっている。しかし、メモリ除去手段を設けることは、装置の大型化、コストアップの原因となる。
そこで、メモリ除去手段を別途設けることなく転写メモリを抑制する方法として、いわゆるバックグラウンド露光が知られている（特許文献２）。バックグラウンド露光とは、帯電工程にて所定の電位に帯電された感光体に対して、露光手段によってトナー像を形成する部分を露光するとともに、トナー像を形成しない白地部にも弱い光量で露光することをいう。

特開平８−１７１２６０号公報 特開２００８−８９９１号公報

しかしながら、感光体は露光により徐々に光疲労する。そのため、バックグラウンド露光のように常に感光体表面を露光する系においては、感光体の光疲労による光感度低下を考慮する必要があった。
近年は、製品の長寿命化や高画質化が進み、さらにはユーザの多様化が進んでいる。これらに合わせて、感光体においても長期に渡って安定した性能が求められている。更なる長寿命化を達成するためには、感光体の光疲労を極力低減し、感度低下を抑制することが重要となる。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、像担持体の光疲労を抑制することで長期にわたってより安定した画像形成を行うことを目的とする。

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、
少なくとも一つの像担持体と、
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する露光手段と、
前記像担持体の表面に形成された潜像にトナーを供給して前記像担持体の表面にトナー像を形成する複数の現像手段と、
前記像担持体の表面からトナー像を記録材又は中間転写体に転写するため、電圧が印加される転写手段と、
を有し、
前記複数の現像手段によって形成された各色のトナー像を、前記像担持体の表面から記録材又は中間転写体に順次重ねるように転写して画像を形成するカラーモードと、前記複数の現像手段のうちの１つの現像手段を用いて単色のトナーで画像形成を行うモノモードと、を切り替えて実行可能であって、
前記モノモードで用いられるモノモード用の現像手段は、前記カラーモードで２番目以降に記録材又は中間転写体に転写されるトナー像を現像する現像手段であり、
前記露光手段は、前記モノモード用の現像手段がカラーモードにおいて前記像担持体を現像する際に、その像担持体の表面のうち、トナー像が形成されない非画像部を、トナー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し、
前記露光手段によって露光された前記非画像部の電位の絶対値は、前記帯電手段によって帯電された後の前記像担持体の電位の絶対値より低く、かつ、前記現像手段に印加される電圧の絶対値よりも高くなるものであって、
前記露光手段は、前記モノモード用の現像手段が前記モノモードにおいて前記像担持体の表面にトナー像を形成する際に、その像担持体の非画像部に露光を行わないか、又は、前記非画像部に露光する際の露光量を、前記カラーモードが行われる場合よりも小さくすることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の光疲労を抑制することで長期にわたってより安定した画像形成を行うことが可能となる。

本実施例の画像形成動作のフローチャートを示す図 感光ドラムの感度について説明するための図 ブラックステーションの感光ドラム表面の電位について説明する図 帯電前の感光ドラム表面の電位と帯電後の電位の関係を示した図 実施例のブラックステーションの感光ドラム表面の電位を表す図 実施例の画像形成装置の概略構成を示す断面図

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。
（実施例）
以下に、実施例について説明する。
＜画像形成装置全体構成＞
図６は、本実施例の画像形成装置１の概略構成を示す断面図である。
図６において、画像形成装置１は、４つの作像ステーション（画像形成ステーション、画像形成部）を有するカラーレーザビームプリンタである。画像形成装置１において、画像形成（画像形成動作）は、電子写真プロセスを用いて行われる。

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（外部ホスト装置）２００から入力された画像データ（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１の動作を制御する手段であり、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る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。

図６に示した画像形成装置１は、４つの作像ステーションに対応したプロセスカートリッジ（画像形成ユニット）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。
以下に、プロセスカートリッジ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋについて説明する。各プロセスカートリッジ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を形成する。ここで、各プロセスカートリッジの構成及び動作は、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。従って、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図６中符号に与えた添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは省略して総括的に説明する。

プロセスカートリッジ１０は、像担持体としての感光ドラム１１、帯電手段としての帯電ローラ１２、現像手段としての現像ローラ１３、現像ブレード１５、ドラムクリーナ１４が一体的にカートリッジ化されて画像形成装置１本体に着脱可能に構成されている。
ここで、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ためのものである。現像ローラ１３は、感光ドラム１１上に形成された静電潜像を現像するために、非磁性一成分トナー（マイナス帯電特性）を担持搬送する（静電潜像にトナーを供給して感光ドラム１１の表面にトナー像を形成する）ためのものである。現像ブレード１５は、現像ローラ１３上のトナー層を均一化するためのものである。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ものである。
各感光ドラム１１は、不図示の駆動手段によって図中の矢印方向に１２０（ｍｍ／ｓｅｃ）の表面移動速度で回転駆動される。トナーは、現像容器１６に収納されている。

感光ドラム１１は、基材である外径３０ｍｍのアルミシリンダに電荷発生層と電荷輸送層を薄膜塗工されたものである。アルミシリンダは接地されている。
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に対してほぼ平行（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するように配設されている。芯金の両端部は回転可能に軸受け支持されており、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、帯電バイアス電圧として約−１０００Ｖ程度のＤＣ電圧（直流電圧）が印加される。

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に対してほぼ平行に配置される。現像ブレード１５は、ＳＵＳ製の金属薄板で構成されており、現像ローラ１３に所定の押圧力にて当接する自由端を有する。
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。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／離間状態をとり得る構成となっており、画像形成時には、感光ドラム１１に当接し、現像ローラ１３の芯金に対して、現像バイアス電圧として約−３００ＶのＤＣ電圧が印加される。

次に、画像形成装置１本体について説明する。
本実施例の画像形成装置１では、露光手段として、プロセスカートリッジ１０のそれぞれに配設された感光ドラム１１を露光するレーザ露光ユニット２０が設けられている。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に入力し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する。
レーザ露光ユニット２０は、入力される時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光Ｌ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が感光ドラム１１に形成される。

中間転写体としての中間転写ベルト３０が、各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１０^１１〜１０^１６Ω・ｃｍ程度、厚さが１００〜２００μｍの、ＰＶｄｆ、ナイロン、ＰＥＴ、ＰＣ等の樹脂フィルムを、無端状に形成したものである。ここで、ＰＶｄｆはポリフッ化ビニリデンであり、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレートであり、ＰＣはポリカーボネートである。また、中間転写ベルト３０は、駆動ローラ３４、二次転写対向ローラ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駆動されることにより、プロセス速度で循環駆動される。

一次転写ローラ３１は、軸上に導電性弾性層が設けられ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している。
一次転写ローラ３１の軸には、正極性のＤＣ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。
二次転写ローラ３２は、中間転写ベルト３０を介して二次転写対向ローラ３３に対向して配置され、中間転写ベルト３０に対して適度な圧力を加えた状態で保持されている。

定着ユニット６０は、定着ヒータによって加熱される定着ローラ６１と、所定の押圧力で定着ローラ６１に加圧されている加圧ローラ６２から構成されている。
ベルトクリーナ７０は、二次転写部（二次転写位置）Ｔ２に対して中間転写ベルト３０の回転方向下流で、中間転写ベルト３０上のトナーを除去するように配置される。
給送ユニットは、記録材Ｐを収納するカセット５０と、カセット５０から記録材Ｐを一枚ずつ送り出すピックアップローラ５１と、ピックアップローラ５１から送り出された記録材Ｐを搬送する給送ローラ対５２，５３から構成される。

＜画像形成プロセス＞
画像形成装置１においては、制御部１００がプリント信号を受け取ると、感光ドラム１１、中間転写ベルト３０などの回転駆動部の動作が開始され、画像形成動作が開始される。

感光ドラム１１回転開始後、帯電ローラ１２に帯電バイアスが印加され、感光ドラム１１表面が帯電される。帯電された感光ドラム１１表面が露光位置に到達すると、レーザ露光ユニット２０内のレーザ素子が画像情報に応じて点灯し、感光ドラム１１表面に静電潜像が形成される。感光ドラム１１表面上に形成された静電潜像は、感光ドラム１１と接触回転している現像ローラ１３上のトナーによって現像され顕像化される。顕像化されたトナー像は、一次転写部（一次転写位置）Ｔ１において一次転写ローラ３１に印加された正極性の電圧との電位差によって中間転写ベルト３０上に転写される。
カラー画像形成時には、これらの工程が４つのプロセスカートリッジ１０で順次行われ、中間転写ベルト３０上に複数色のトナー像が順次重なるように転写（形成）される。

中間転写ベルト３０上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２にて、正極性の電圧が印加された二次転写ローラ３２によって、所定のタイミングで搬送されてきた記録材Ｐに
一括転写される。記録材Ｐに転写されたトナー像は、定着ユニット６０にて、所定の温度に暖められた定着ローラ６１と所定の圧力で押圧している加圧ローラ６２の間を通過することでトナーが融解して記録材Ｐに定着され、排出トレイへと搬送される。

上記工程と並行して、感光ドラム１１上と中間転写ベルト３０上の転写残トナーをクリーニングする工程が行なわれる。一次転写部Ｔ１で転写されずに感光ドラム１１上に残ったトナーは、各プロセスカートリッジ１０に設けられたドラムクリーナ１４でブレード部材によってかき落とされクリーナ容器に回収される。また、二次転写部Ｔ２で記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト３０上に残ったトナーは、ベルトクリーナ７０でブレード部材によってかき落とされクリーナ容器に回収される。

本実施例の画像形成装置１は、第１モードとして、４色で画像形成を行うフルカラー画像形成モード（以下、カラーモード）、第２モードとして、単色で画像形成を行うモノ画像形成モード（以下、モノモード）の２つのモードを切り替え可能に設けられている。カラーモード（第１モード）とモノモードの切り替えは、プリンタコントローラ２００から制御部１００に送られる信号によって制御される。
モノモード時は、上記画像形成動作をブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋのみで行うため、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成を行う必要はない。よって、イエロー、マゼンタ、シアンのプロセスカートリッジ１０の現像ローラ１３は、感光ドラム１１から離間し、回転駆動力が伝達されない状態で待機している。つまり、現像ローラ１３は停止した状態である。また、ブラック以外の感光ドラム１１は中間転写ベルト３０と当接しているため、摺擦によるメモリが発生しないように回転駆動している。このとき、帯電ローラ１２には電圧は印加されていない。
ここで本実施例では図６のように、モノモード時に画像形成動作をブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋは、一連の（１枚の記録材に対する）画像形成動作を行う４つのプロセスカートリッジ１０のうち中間転写ベルト３０の回転方向の最下流に配置されている。

＜露光制御＞
本実施例の画像形成装置１では、感光ドラム１１表面のトナー像形成部と白地部との感度差から生じるゴースト画像を抑制するため、白地部にもトナー像形成部よりも弱い光量で露光をするバックグラウンド露光制御を行っている。このように、レーザ露光ユニット２０は、感光ドラム１１表面の白地部に対しても、トナー像形成部よりも弱い光量で露光可能に設けられている。ここで、トナー像形成部は感光ドラム１１表面のうち画像部に相当し、白地部は、感光ドラム１１表面のうちトナー像が形成されない（トナー像を形成しない）非画像部に相当する。
本実施例の構成では、トナー像形成部の感光ドラム１１表面が受ける光量ＬＰは０．３２０（μＪ／ｃｍ^２）に対して、バックグラウンド露光量ＢＧＬＰ１は光量ＬＰよりも小さい０．０１５（μＪ／ｃｍ^２）に設定している。

図２は、感光ドラム１１の感度について説明するための図である。
感光ドラム１１の感度は、レーザ露光を受けた部分と受けていない部分とで、次の露光工程で露光を受けたときの感度が変わることがある。前の工程で露光を受けている部分は、電荷輸送層内に残留した電荷などの影響で若干感度が低下している。そのため、図２のように、再度、露光工程で露光を受けると前の工程で露光を受けている部分（ｙ部）と露光を受けていない部分（ｘ部）の露光後の電位に差が生じる。この電位差が大きくなると最終的に形成した画像に濃度差が生じる。
この現象を抑制するために、露光工程においてトナー像を形成しない部分である白地部にもレーザ照射するバックグラウンド露光制御を行っている。これによって、トナー像形成部と白地部ともに露光を受けた状態になっているため感度に差が生じにくくなり、濃度差を抑制することが可能となる。この現象に対するバックグラウンド露光量ＢＧＬＰ１は
０．０１５（μＪ／ｃｍ^２）程度の弱い光量でも効果があり、そのとき、感光ドラム１１表面電位は２０〜３０Ｖ程度落ちることになる。

カラーモードでは、中間転写ベルト３０の回転方向の上流ステーションで形成されたトナー像の影響で、下流ステーションの感光ドラム１１の電位が乱されることによる不良画像（転写メモリ）が発生することがある。この現象について、以下で詳細に説明する。
カラー画像をプリントする際には、例えば、赤色をプリント出力する際にはイエローとマゼンタ、青色をプリント出力する際にはマゼンタとシアン、緑であればイエローとシアン、というように、複数の色を重ねることで所望の色を出力する。

これらの作像は、ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋに対して、中間転写ベルト３０の回転方向の上流にあるイエロー、マゼンタ、シアンの各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃで行われる。
そのため、ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋでの作像時には、すでに中間転写ベルト３０上にイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像が存在している。このように、中間転写ベルト３０上に多色のトナーが乗った状態のとき、特に複数色のトナーが大量に重なった状態（以下、多次色部）では、一次転写ローラ３１から中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１に流れる転写電流が非常に少なくなる。そのため、多次色部とトナーが存在しない部分で流れる電流量の違いによって、一次転写通過後の感光ドラム表面電位に大きな差が生じる。

図３は、ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋの感光ドラム１１表面の電位を表す図であり、後述の多色トナー転写メモリについて説明するための図である。図中ａ部はトナーが存在していない部分、ｂ部は多次色部の電位を表している。
図３−Ａは、一次転写通過後の電位を表している。一次転写通過前の電位に対してａ部の電位は約−１００Ｖ程度まで変化している。これに対し、ｂ部の電位は、一次転写通過前の電位に対して若干変化しているものの大きな変化は無い。この状態で、帯電工程を行なうと、図３−Ｂに示すように、ａ部に対してｂ部の電位が約１０Ｖ程度高くなってしまう。

次に、露光工程で中間調濃度を形成するために全域を露光すると、図３−Ｃに示すように若干良化はするものの約６Ｖ程度の電位差が残ってしまう。このように、電位差が有る状態で現像工程を行なうと、電位差に応じて現像ローラ１３から感光ドラム１１へトナーの転移する量に差が生じる。最終的には、このトナー量の差が画像上の濃度差となって現れ、ｂ部の濃度がａ部に対して薄くなってしまう。本発明者らは、この現象を多色トナー転写メモリと呼び、この現象がカラー画像形成の課題であることを認識している。
この現象の原因は、転写後に形成された電位差により帯電後の電位が均一にならないためであることを本発明者らの検討で発見した。このような現象は、特に、ＤＣ帯電において生じやすい。

図４は、本発明者らの検討によって求められた帯電前の感光ドラム１１表面の電位と帯電後の電位の関係を示した図である。実験は、温度２５度、相対湿度５０％の環境下にて、帯電電圧に−１０５０Ｖを印加した際の感光ドラムの表面電位を測定した。図４を見ると、帯電前の電位が帯電後の電位と近い状態だと電位が安定していないことが分かる。おおよそ、帯電前の電位が−４４０Ｖ程度以下では帯電後の電位が−４９８〜−５００Ｖ程度で比較的安定している。しかし、帯電前電位が−４４０Ｖを超えると、徐々に狙いの帯電後電位である−５００Ｖを上回る電位が乗り始める。つまり、狙いの帯電後電位と帯電前電位の差が約６０Ｖ以上あれば、帯電後の電位が安定し、それ以下になると徐々に帯電電位が高い値となる。この狙いの帯電後電位よりも電位が乗る現象を「過帯電」と称する。
上記したように、多色トナー転写メモリは、トナーがある部分の帯電前の感光ドラム表面電位がほぼ帯電後電位と同じ電位を保ってしまうため、この過帯電現象が起こり帯電後電位に差が生じることが原因である。

本発明者らは、多色トナー転写メモリを抑制するための手段としても、上述したバックグラウンド露光制御が有効であることを発見した。次に、バックグラウンド露光制御によって、多色トナー転写メモリが抑制されるメカニズムについて説明する。

図５は、図３に対応するもので、本実施例においてバックグラウンド露光が行われた場合のブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋの感光ドラム１１表面の電位を表している。図５−Ａに示すように、帯電後は約−６００Ｖに帯電され、露光工程を通過する際に通常のバックグラウンド露光量よりもやや強い光量でバックグラウンド露光が行なわれることで、一次転写部に到達する際には感光ドラム表面電位は約−５００Ｖまで落ちている。このときのバックグラウンド露光量は０．０５５（μＪ／ｃｍ^２）である。一次転写部Ｔ１を通過した後の電位は、図３−Ａとほぼ同じ電位となり、ａ部とｂ部では大きな電位差が生じている。

図５−Ｂは、帯電位置を通過後の電位を表している。帯電前にａ部とｂ部の電位差はあるものの、ｂ部においても狙っている帯電電位との電位差が十分あるため均一帯電が可能となり、帯電電位はほぼ均一になっている。当然、図５−Ｃに示すように、露光工程において中間調濃度を形成するための露光を行った後も電位は均一であり、最終的な画像にも濃度差は現れない。
すなわち、図４を用いて説明したように、狙いの帯電後電位と帯電前電位の差が約６０Ｖ以上あれば安定した帯電が可能となる。よって、本実施例では、バックグラウンド露光によって、常に、帯電後の電位を約１００Ｖを落とすために、必ず狙いの帯電電位と帯電前の電位が１００Ｖ以上になっているため、帯電後電位は狙いの帯電電位を保つことが可能である。

＜バックグラウンド露光の課題＞
しかしながら、多色トナー転写メモリを抑制するために行うバックグラウンド露光は、常時１００Ｖ程度電位を変化させるようにレーザを光らせる必要がある。そのため、感光ドラム１１は常にやや強めの光量でレーザ照射された状態になり、特に長寿命化を目指すときには、感光ドラム１１の電荷輸送層やその下にある電荷発生層が光疲労することがあった。
光疲労した感光ドラム１１では、感度が悪化するため、必要な現像バイアスと暗部電位とのコントラスト（以下、現像コントラスト）が確保できず濃度が薄くなる現象が生じることがあった。また光疲労した感光ドラム１１では、帯電した後の電位が時間と共に減衰し現像位置に到達するときには所望の現像バイアスと明部電位のコントラスト（以下、バックコントラスト）が確保できず白地部にもトナーを現像してしまうカブリ現象が生じることがあった。

また、画像形成装置１本体の長寿命化を行うにあたり、バックグラウンド露光を行うことで発光時間が長くなるためレーザ素子が劣化することで光量が低下してしまう現象が起こることがあった。このときも、十分な現像コントラストが確保できず、濃度低下を引き起こす。
さらに、バックグラウンド露光を行うためには、一度、感光ドラム１１表面の電位を狙いの帯電電位よりもマイナス側に大きな値にする必要がある。そのため、帯電時に通常よりも多くの放電量が必要となり、感光ドラム１１表面が劣化し削れやすくなる。

＜バックグラウンド露光制御＞
以下に、本実施例の特徴である、上記の長寿命化に対するバックグラウンド露光制御の課題に対応するために極力バックグラウンド露光量を低減する方法について説明する。
上述のように、多色トナー転写メモリのために強い光量でのバックグラウンド露光をする必要があるのはカラーモードのみである。
このことから、本実施例では、ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋにおいて、モノモード時は、カラーモード時よりも弱い露光量でバックグラウンド露光を行う制御を行っている。ここで、本実施例では、モノモード時は、通常のバックグラウンド露光を行う場合の露光量と同じとしている。

図１は、本実施例において、制御部１００により実行される画像形成動作のフローチャートを示す図である。
以下、図１を用いて本実施例の画像形成動作について詳細に説明する。
最初にプリンタコントローラ２００から送られてくる画像形成に関する情報を制御部１００が受け取る（Ｓ００１）。受け取った情報には、形成する画像がカラー画像かモノクロ画像かを判断する情報が含まれており、制御部１００でカラー画像であればカラーモード選択し、モノクロ画像であればモノモードを選択する（Ｓ００２）。モノモードを選択した時には（Ｓ００３）、バックグラウンド露光量を第一の光量ＢＧＬＰ１（０．０１５（μＪ／ｃｍ^２））に設定し（Ｓ００４）、ブラックステーション（ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋ）のみで画像形成を行う（Ｓ００５）。カラーモードを選択した時には（Ｓ００６）、ブラックステーション（ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋ）において、バックグラウンド露光量を第二の光量ＢＧＬＰ２（０．０５５（μＪ／ｃｍ^２））に設定する（Ｓ００７）。そして、全ステーション（全プロセスカートリッジ１０）で画像形成を行う（Ｓ００８）。
画像形成後は、次の画像信号が入っているかを判断して（Ｓ００９）、画像信号があればＳ００１に戻り、上記の工程を繰り返す。画像信号がなければ画像形成動作を終了する（Ｓ０１０）。

このような制御を行うことで、カラー画像の品質を保ちつつ、ブラックステーションのレーザ発光量と感光ドラム１１が受ける露光量を減らすことが可能となる。このことは、長寿命化による課題である、感光ドラム１１の光疲労による感度低下や帯電電位減衰、レーザ素子の劣化、さらには、感光ドラム１１表面の削れ量増加に対して効果がある。例えばモノモードとカラーモードの比率が半分の条件でプリントを行った場合、従来のようにモノモード、カラーモードに関わらず一つの露光量（カラーモードと同じ露光量）でバックグラウンド露光したときより、レーザ発光量は約３０％に抑えることができる。
これにより、レーザ寿命を約６０〜７０％程度延命させることが可能となる。

また、感光ドラム受光量も同様に削減できるため、感光ドラム１１の感度低下に関しても抑制効果がある。
カラーモード、モノモードそれぞれ２５００枚（合計５０００枚）を印字した際、従来のように、モードで露光量を切り替えずバックグラウンド露光したときに３０Ｖ程度の感度低下が生じる。これに対して、モノモード時に弱いバックグラウンド露光量に切り替えることで、感度低下を１５Ｖ程度に抑制できた。
帯電電位の減衰に対しても、感光ドラムの受光量が減ることで良化した。感光ドラムの削れ量に関しては、約１５％程度の良化傾向があることを確認した。

カラープリンタにおいては、ブラックの印字率が一番高く、またモノモードでのプリント枚数も比較的多い。そのため、ブラックステーションの感光ドラムの長寿命化、レーザの長寿命化は非常に重要である。
本実施例では、上述したように、ブラックステーションにおいて、カラーモードとモノモードでバックグラウンド露光量の光量を切り替え、強いバックグラウンド露光量が必要
でないモノモード時は弱い光量でバックグラウンド露光を行っている。このことで、ブラックステーションの感光ドラムの受光量を抑えるとともに、レーザ素子の発光量を抑えることが可能となる。
これによって、カラー画像の品質を向上させつつ、ブラックステーションの感光ドラムの長寿命化、レーザ素子の長寿命化が可能となり、長期にわたってより安定した画像形成を行うことが可能となる。

ここで、本実施例では、モノモード時においてもバックグラウンド露光を行ったが、バックグラウンド露光を行わない状態でも画像上大きな問題がないのであれば、モノモードではバックグラウンド露光を行わないように構成されるものであってもよい。モノモード時において、バックグラウンド露光が全く行われないように構成されることで、さらなる感光ドラムの光劣化の抑制とレーザ素子の寿命延命が可能となる。
また、本実施例では、中間転写ベルトに一次転写する構成の画像形成装置について説明したが、本発明を適用可能な画像形成装置は、これに限るものではない。本発明は、搬送される記録材Ｐに、感光ドラムから直接、転写する構成の画像形成装置であっても好適に適用することができる。
また、本実施例では、作像ステーションを一列に配置した構成の画像形成装置について説明したが、これに限るものではない。本発明は、一つの感光ドラムに対して複数の現像手段が設けられ、この複数の現像手段を順次切り替えて一つの感光ドラムに対して現像動作を行うロータリー現像方式の画像形成装置であっても好適に適用することができる。
また、本実施例では、ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋは、４つのプロセスカートリッジ１０のうち中間転写ベルト３０の回転方向の最下流に配置されていたが、これに限るものではない。ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋに対して、中間転写ベルト３０の回転方向の上流に、他のプロセスカートリッジが存在するものであればよい。すなわち、ブラックのプロセスカートリッジ１０Ｋは、カラーモードで画像形成が行われる際に複数のプロセスカートリッジのうち１番目に中間転写ベルト３０に転写されるトナー像を形成するプロセスカートリッジ以外のものであればよい。
また、本実施例においては、帯電ローラ１２の芯金に対して、帯電バイアス電圧としてＤＣ電圧を印加するものであったが、これに限るものではない。しかし、上述したように、多色トナー転写メモリは、特に、ＤＣ帯電において生じやすいので、ＤＣ帯電の構成において上述した制御を実行すると、より効果的である。

１…画像形成装置、１１…感光ドラム、１２…帯電ローラ、１３…現像ローラ、２０…レーザ露光ユニット、３０…中間転写ベルト

Claims (11)

1. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
   少なくとも一つの像担持体と、
   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する露光手段と、
   前記像担持体の表面に形成された潜像にトナーを供給して前記像担持体の表面にトナー像を形成する複数の現像手段と、
   前記像担持体の表面からトナー像を記録材又は中間転写体に転写するため、電圧が印加される転写手段と、
   を有し、
   前記複数の現像手段によって形成された各色のトナー像を、前記像担持体の表面から記録材又は中間転写体に順次重ねるように転写して画像を形成するカラーモードと、前記複数の現像手段のうちの１つの現像手段を用いて単色のトナーで画像形成を行うモノモードと、を切り替えて実行可能であって、
   前記モノモードで用いられるモノモード用の現像手段は、前記カラーモードで２番目以降に記録材又は中間転写体に転写されるトナー像を現像する現像手段であり、
   前記露光手段は、前記モノモード用の現像手段がカラーモードにおいて前記像担持体を現像する際に、その像担持体の表面のうち、トナー像が形成されない非画像部を、トナー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し、
   前記露光手段によって露光された前記非画像部の電位の絶対値は、前記帯電手段によって帯電された後の前記像担持体の電位の絶対値より低く、かつ、前記現像手段に印加される電圧の絶対値よりも高くなるものであって、
   前記露光手段は、前記モノモード用の現像手段が前記モノモードにおいて前記像担持体の表面にトナー像を形成する際に、その像担持体の非画像部に露光を行わないか、又は、前記非画像部に露光する際の露光量を、前記カラーモードが行われる場合よりも小さくすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記モノモード用の現像手段が前記モノモードにおいて前記像担持体の表面にトナー像
   を形成する際に、前記露光手段による露光前後における前記非画像部の電位の変化量は、前記露光手段が露光した後の前記非画像部の電位と前記現像手段に印加される電圧との差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。
3. 前記モノモード用の現像手段が前記モノモードにおいて前記像担持体の表面にトナー像を現像する際、前記像担持体の非画像部に前記露光手段は露光を行わない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. 前記モノモード用の現像手段が前記モノモードにおいて前記像担持体の表面にトナー像を現像する際、前記露光手段は前記像担持体の非画像部に、前記カラーモードが実行される際よりも小さい露光量で露光をす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。
5. 前記帯電手段は、直流電圧のみが印加されることで、前記像担持体の表面を帯電することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体を複数有し、
   前記複数の像担持体にはそれぞれ異なる現像手段によってトナー像が形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の現像手段は、同じ像担持体に対してトナー像を形成す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. 前記複数の現像手段は、それぞれカートリッジ化され、前記画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とな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. 前記モノモードにおいてブラックのトナーが用いられ、前記カラーモードにおいて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが用いられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記モノモードで用いられる現像手段は、前記カラーモードにおいて最後に重ねられるトナー像を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記露光手段は、前記カラーモードにおいて、前記像担持体の非画像部を露光することで、その非画像部の電位を６０Ｖ以上変化させ、かつ
    前記露光手段は、前記モノモードにおいて、前記像担持体の非画像部を露光しないか、前記像担持体の非画像部を露光した際にその露光による非画像部の電位の変動を６０Ｖより小さくす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。

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