JP5683635B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機などとされる、複数の画像形成部を備えた多色の画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真方式を用いた多色の画像形成装置には、複数の画像形成部、即ち、複数の像担持体として複数の感光体と、複数の帯電手段と、複数の現像手段を有し、画像濃度制御を行うことで画像濃度を適正に制御する画像形成装置がある。例えば、特許文献１参照。

また、従来の多色の画像形成装置には、次の構成とされるものがある。即ち、複数の色成分で構成される画像データを入力する入力手段と、上記画像データに対して色補正を行う色補正手段と、上記色補正された画像データを電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成手段に出力する出力手段を有している。そして、上記色補正手段は上記色成分が所定値以下のとき上記画像形成手段における発光素子を微小発光するように色補正することを特徴とする画像処理装置を有している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１４７６３３号公報 特開平８−３３７００７号公報

しかしながら、上記従来例では、転写ベルト上に形成した画像濃度制御用トナー像の濃度測定結果に応じて帯電電圧や現像電圧を変えることで画像濃度制御を行っている。この濃度測定結果に応じた帯電電圧や現像電圧の変更により、複数の画像形成部に対して各々異なった帯電電圧や現像電圧を印加する必要が生じる。そのため、複数の画像形成部に対して複数の帯電電圧源や現像電圧源を備える必要があった。つまり、複数の画像形成部に対して共通の帯電電圧源や現像電圧源を有する画像形成装置では、各々の画像形成部に対して適切な画像濃度制御ができないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、複数の画像形成部に対して共通の帯電電圧源や現像電圧源を有する画像形成装置において、各々の画像形成部に対して適切な画像濃度制御を可能にする画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体、前記感光体を帯電する帯電手段、前記感光体を露光し潜像を形成する露光手段、及び、前記感光体の画像部にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段をそれぞれ備える複数の画像形成部を有し、前記複数の画像形成部の帯電手段には共通の帯電電圧源から供給された帯電電圧が印加され、前記複数の画像形成部の現像手段には共通の現像電圧源から供給された現像電圧が印加される画像形成装置において、前記複数の画像形成部の感光体は個別に交換可能であり、前記露光手段の各々は、前記感光体の画像部となる部分を露光し、前記感光体の非画像部となる部分を、前記感光体の画像部となる部分を露光する光量よりも小さい光量であって、各前記画像形成部の画像形成履歴に基づいて前記露光手段毎に設定される光量で露光することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、複数の画像形成部に対して共通の帯電電圧源や現像電圧源を有する画像形成装置において、各々の画像形成部に対して適切な画像濃度制御を可能とし、画像濃度薄や、トナー汚れを抑制できる画像形成装置を提供することである。

本発明の第１の実施例及び第２の実施例における画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例における画像形成装置のプリンタエンジン部の概略構成図である。 本発明の第１の実施例及び第２の実施例における濃度センサの概略構成図である。 本発明の第１の実施例及び第２の実施例における転写ベルト上に形成される潜像電位制御用のトナー像の説明図である。 潜像電位制御用画像データの画像データ値と潜像電位制御用画像データによるトナー像のトナー像濃度測定値の関係を示すグラフである。 トナー像濃度の感光ドラム表面電位依存性を示すグラフである。 図６のトナー像濃度の高い領域を拡大したグラフである。 図６のトナー像濃度の低い領域を拡大したグラフである。 本発明の第２の実施例における画像形成装置のプリンタエンジン部の概略構成図である。 本発明の第３の実施例における画像形成装置のプリンタエンジン部の概略構成図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１及び図２を用いて、本発明に係る電子写真方式の多色の画像形成装置の一実施例について説明する。本実施例における画像形成装置は、複数の像担持体である４つのドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）を有するフルカラープリンタ（以下、「プリンタ」という。）１００である。このプリンタ１００は、画像形成できる記録媒体Ｐの搬送方向に直交する方向の最大幅が２２０ｍｍとされる。

図１は、プリンタ１００の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例のプリンタ１００は、プリンタエンジン１１０と制御部１２０を有している。また、プリンタ１００にはホストコンピュータ２００が接続される。ホストコンピュータ２００にてアプリケーションソフトウェア等により作成された画像情報Ｓ０を、プリンタ言語で記述されたコードデータ又はイメージデータとしてプリンタ１００に送信することができる。

図２に、プリンタエンジン１１０の側面断面の概略構成図を示す。プリンタエンジン１１０内には記録媒体担持搬送部材である転写ベルト６が設けられており、この転写ベルト６はローラ６１、６２、６３、６４によって張架され、移動方向ＰＤに回転して紙などの記録媒体Ｐの搬送を行う。

本実施例で使用されている転写ベルト６は、ポリイミドにカーボンを分散して表面抵抗率ρｓ＝１×１０¹²Ωの中抵抗に調整することで、転写工程等にて転写ベルト６に付加された電荷を、特別な除電機構を設けずに減衰させることができる。また、この転写ベルト６は周長５００ｍｍ、厚み１００μｍの単層無端状ベルトである。

表面抵抗率測定は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠し、導電性ゴムを電極とすることで電極とベルト表面の良好な接触性を得たうえで、超高抵抗抵抗計（アドバンテスト社製Ｒ８３４０）を用いて測定した。測定条件は、印加電圧＝１００Ｖ、電圧印加時間＝３０ｓとした。

プリンタエンジン１１０には、転写ベルト６の移動方向ＰＤの上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像形成部Ｓ（ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ）が設けられている。各色画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは同様の構成であるため、ここではイエロー画像形成部ＳＹを例に挙げて画像形成部Ｓを説明し、重複する説明は省略する。図２には、イエロー画像形成部ＳＹについて説明したものと同一機能、構成を有する部材には同一の参照番号を付し、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各々の画像形成部に帰属することを示す添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのみを変えて示す。

図１において、プリンタ１００に送られた画像情報Ｓ０は、まず制御部１２０で処理される。制御部１２０内には、制御部１２０を制御するＣＰＵ１２１と、ＣＰＵ１２１が実行するプログラムやフォントデータ等の各種データが格納されたＲＯＭ１２２、作業用のメモリとして使われるＲＡＭ１２３が備えられる。また、制御部１２０は、色変換部１２４を有している。この色変換部１２４は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の画像データ（以下、「ＲＧＢデータ」と呼ぶ。）をシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の画像データ（以下、「ＣＭＹＫデータ」と呼ぶ。）へと変換する。この色変換部１２４で行われる変換は一般にカラーマスキング処理と呼ばれ、行列演算やルックアップテーブルなどを用いた処理が行われる。制御部１２０に入力された画像情報Ｓ０はＣＰＵ１２１によって解釈され、プリンタエンジン１１０に適した形式の画像データＳ１としてページメモリ１２５に格納される。ここでは、画像情報Ｓ０がＲＧＢデータの場合には色変換部１２３によりカラーマスキング処理を行ってＣＭＹＫデータへ変換し、また、画像情報Ｓ０がモノクロデータやＣＭＹＫデータの場合には、必要に応じて濃度調整等の処理を行う。

プリンタエンジン１１０内には、プリンタエンジン１１０を制御する制御装置、即ち、ＣＰＵ１１１、ＣＰＵ１１１が実行するプログラムや各種データが格納されたＲＯＭ１１２、作業用のメモリとして使われるＲＡＭ１１３が備えられる。ＣＰＵ１１１は、信号線１１４を経由して制御部１２０内のＣＰＵ１２１と相互通信を行うことができる。制御部１２０から送られてきた画像データＳ１は、ＣＰＵ１１１で後述する潜像電位制御に従った処理をなされ、画像データＳとしてプリンタエンジン１１０内の露光手段である露光装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ及び４Ｋに送られる。また、本実施例では、潜像電位制御用の画像データ発生手段１１５がプリンタエンジン１１０に設けられているが、代わりに制御部１２０内に設けてもよい。

図２において、イエロー画像形成部ＳＹは、像担持体としての円筒状の電子写真感光体である感光ドラム１１Ｙ、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１２Ｙ、帯電手段としての帯電ローラ１３Ｙを有している。更に、現像手段としての現像器２Ｙ、現像剤３Ｙ、現像剤３Ｙを収容している現像剤容器３１Ｙを有する。

感光ドラム１１Ｙは外径３０ｍｍであり、アルミシリンダ上に初期状態では膜厚２０μｍの感光材料を塗布した層を有している。なお、アルミシリンダは電気的に画像形成装置の不図示の基準電位（グランド）に接地されている。

また、現像器２Ｙは、現像剤担持部材としての現像スリーブ２１Ｙ、現像スリーブ２１Ｙへの現像剤塗布手段としての現像剤塗布ローラ２２Ｙ、現像スリーブ２１Ｙ上の現像剤層厚規制手段としての現像剤規制ブレード２３Ｙを備える。また、各色画像形成部Ｓの帯電ローラ１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）には不図示の共通の帯電電圧源１４が接続されていることで、各色の帯電ローラには同一の帯電電圧Ｖ１４（本実施例では−１１５０Ｖ）が印加され、各色画像形成部の現像スリーブ２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ）には不図示の共通の現像電圧源２４が接続されていることで、各色の現像スリーブ２１には同一の現像電圧Ｖ２４（本実施例では−３５０Ｖ）が印加される。

また、イエロー画像形成部ＳＹには、露光装置４Ｙが設けられている。露光装置４Ｙは、露光光源としてのレーザーダイオード４１Ｙ、レーザーダイオード４１Ｙから発したレーザー光の走査手段として多面鏡によってレーザー光を走査させるスキャナユニット４２Ｙを備えている。また、露光装置４Ｙは、露光光源及び走査手段の代わりにＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（以下、ＬＥＤと呼ぶ）アレイなども使用できる。この露光装置４Ｙは、ＣＰＵ１１１から送られてくる画像データＳに基づいて変調された走査光４３Ｙを感光ドラム１１Ｙに照射する。

さらに、イエロー画像形成部ＳＹには転写手段としての転写ローラ５Ｙが備えられ、この転写ローラ５Ｙには、転写電圧源５１Ｙが接続されていることで転写電圧Ｖ５１Ｙが印加される。そして、転写ベルト６によって搬送された記録媒体Ｐ上に、感光ドラム１１Ｙと転写ローラ５Ｙによって形成される転写ニップＮＹにおいて感光ドラム１１Ｙ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐへと静電転写する。転写後の感光ドラム１１Ｙ上に残留した現像剤は、クリーニングブレード１２Ｙによって除去され、現像剤回収容器１５Ｙに回収される。

上記帯電電圧源１４や上記現像電圧源２４とは異なり、各色画像形成部Ｓの転写ローラ５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）には各々の転写電圧源５１（５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ）が接続されている。これは、記録媒体Ｐへのトナー像の静電転写時に記録媒体Ｐは帯電するため、同一の転写電圧を各色画像形成部に印加した場合には、各色画像形成部でのトナー像の適切な静電転写が行われないためである。例えば本実施例では、イエロー画像形成部ＳＹの転写電圧Ｖ５１Ｙは８００Ｖ、マゼンタ画像形成部ＳＭの転写電圧Ｖ５１Ｍは１０００Ｖ、シアン画像形成部ＳＭの転写電圧Ｖ５１Ｃは１２００Ｖ、ブラック画像形成部ＳＫの転写電圧Ｖ５１Ｋは１４００Ｖに設定している。

上記構成において、ＣＰＵ１１１は、制御部１２０からの画像形成開始の信号に合わせて、各色画像形成部Ｓの感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋや転写ベルト６等を所定の速度で移動方向ＰＤに回転させる。感光ドラム１１Ｙは所定の帯電電圧Ｖ１４（本実施例では−１１５０Ｖ）が印加された帯電ローラ１３Ｙによって所定の帯電電位ＶＤ（本実施例の初期状態の感光ドラム１１Ｙでは−６５０Ｖ）で一様に帯電される。続いて、露光装置４Ｙからの走査光４３ＹによってＣＰＵ１１１から送られてくる画像データＳに従って静電潜像を形成する。感光ドラム１１Ｙがさらに回転すると、この静電潜像は現像器２Ｙによって可視化され、感光ドラム１１Ｙ上にはイエローのトナー像が形成される。すなわち、現像剤容器３１Ｙ内に収容されている現像剤３Ｙは、現像剤塗布ローラ２２Ｙによって現像スリーブ２１Ｙに供給される。現像スリーブ２１Ｙに供給された現像剤３Ｙは、つづいて現像剤塗布ブレード２３Ｙと現像スリーブ２１Ｙとの摺擦部を通過する際に現像剤層厚さを規制される。と同時に、負極性に摩擦帯電され、所定の２３像剤層厚さで現像スリーブ２１Ｙ上に担持され、感光ドラム１１Ｙとの対向部に搬送される。現像スリーブ２１Ｙには、現像電圧源２４が接続されていることで所定の現像電圧Ｖ２４（本実施例では−３５０Ｖ）が印加されている。そして、感光ドラム１１Ｙ上に形成された静電潜像の画像部に現像剤が静電的に転移することで現像が行われ、感光ドラム１１Ｙ上にはトナー像が形成される。

一方、記録媒体カセット７に積載されている記録媒体Ｐは、ピックアップローラ７１によって記録媒体カセット７から取り出された後、搬送ローラ対７２によってレジストローラ対７３まで搬送される。そして、感光ドラム１１Ｙ上のトナー像に同期してレジストローラ７３によって記録媒体Ｐは、感光ドラム１１Ｙと転写ローラ５Ｙと転写ベルト６によって形成されるイエロー画像形成部ＳＹの転写ニップ部ＮＹに搬送される。続いて、感光ドラム１１Ｙ上のトナー像が転写ローラ５Ｙによって記録媒体Ｐ上に静電転写される。そして、記録媒体Ｐが転写ベルト６によって搬送されるのに同期して、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像形成部ＳＭ、ＳＣ、ＳＫでの感光ドラム上へのトナー像の形成と記録媒体Ｐへの転写が順次行われる。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像が転写された記録媒体Ｐは、その後、転写ベルト６から分離して定着装置８に送られ、記録媒体Ｐ上のトナー像が溶融固着されることで記録媒体Ｐ上にカラー画像が形成される。

また、転写ベルト６上に付着した現像剤や紙粉などの汚れは、ブレード、ファーブラシなどによる転写ベルトクリーニング手段である転写ベルトクリーナ６５によって除去される。

本実施例では、プリンタエンジン１１０には、装置内の温湿度を検知する温湿度センサ７４と画像濃度検知手段として濃度センサ９が設けられている。図３に濃度センサ９の概略構成図を挙げる。図３に示すように、濃度センサ９はＬＥＤなどの発光素子９１、フォトダイオードなどの受光素子９２、ホルダー９３から構成されている。そして、転写ベルト６上に形成されたトナー像６Ｔに対して、発光素子９１からの光を照射し、転写ベルト６及び転写ベルト６上に形成されたトナー像からの反射光量を受光素子９２で測定する。これにより転写ベルト６上に形成されたトナー像の単位面積当たりのトナー重量を測定する。さらに、ある単位面積当たりのトナー重量のトナー像が記録媒体上に転写工程及び定着工程を経て画像形成された場合の、記録媒体上のトナー像濃度を予め測定しておく。これにより、転写ベルト６上のトナー像の単位面積当たりのトナー重量を濃度センサ９で測定することで、転写ベルト６上のトナー像が記録媒体上に画像形成された場合のトナー像濃度を測定できる。

電子写真方式の画像形成装置では、温湿度センサ７４により検知される設置場所の温湿度の変化、画像形成の通算枚数や印字率などの履歴、現像剤や感光ドラムなどの部材の個体差といった諸条件によって、最大画像濃度や非画像部へのトナー付着量が変動する。特に、最大画像濃度の低下と非画像部へのトナー付着量の増加は、画像品質を著しく損なう。そこで、本実施例では、最大画像濃度の低下と非画像部へのトナー付着量の増加を抑制するため、以下に述べる潜像電位制御を行う。

本実施例における潜像電位制御は、最大画像濃度の制御と、非画像部へのトナー付着量の制御とから構成されている。潜像電位制御は、プリンタ１００本体を設置している場所の温湿度の変化、画像形成の通算枚数や平均印字率などの履歴、現像剤や感光ドラムなどの部材の交換といった画像濃度が変動する可能性のあるタイミングを制御装置であるＣＰＵ１１１が検出すると、ＣＰＵ１１１により潜像電位制御を開始する。更には、電源投入時やホストコンピュータ２００やユーザからの指示があった時などの適当なタイミングをＣＰＵ１１１が検出したときもＣＰＵ１１１により潜像電位制御を開始する。

次に、図１及び図２を用いて潜像電位制御の動作を説明する。各色画像形成部Ｓは同様の構成であるため、ここではイエロー画像形成部ＳＹを例に挙げて画像形成部Ｓを説明し、重複する説明は省略する。

先ず、ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１２からイエローの最大濃度制御の制御目標濃度ＤｍａｘＹ（本実施例では反射濃度１．５０）を読み出す。その後、ＣＰＵ１１１は画像形成装置本体の初期動作を開始するとともに、感光ドラム１１Ｙを所定の帯電電圧Ｖ１４（本実施例では−１１５０Ｖ）が印加された帯電ローラ１３Ｙによって所定の帯電電位ＶＤ（本実施例では−６５０Ｖ）に帯電する。次に、ＣＰＵ１１１は、画像データ発生手段１１５から発生させた潜像電位制御用の画像データＴを露光装置４Ｙに送り、感光ドラム１１Ｙ上に画像データＴの潜像を形成する。この画像データＴの潜像は現像器２Ｙによって所定の現像電圧Ｖ２４（本実施例では−３５０Ｖ）で現像され、潜像電位制御用のトナー像ＴＹが感光ドラム１１Ｙ上に形成される。

本実施例では、画像データＴは、２５６階調の多値信号である画像データ値Ｖの内の複数の深さから構成されている。図４に画像データＴを示す。図４の中の四角で囲まれた数字は画像データ値Ｖを示している。ここに挙げた画像データＴは、画像データ値Ｖとして０、８、１６、２４、３２、４０、４８、５６、６４、７２、８０、８８、９６、１０４、１１２、１２０、１２８、１３６、１４４、１５２、１６０、１６８、１７６、１８４、１９２、２００、２０８、２１６、２２４、２３２、２４０、２４８、２５５から構成されている。

画像データ値Ｖが最小値（０）ではレーザーダイオード４１Ｙの発光光量（即ち、露光装置４から感光ドラム１１への露光光量）ＩＹは０、画像データ値Ｖが最大値（２５５）ではレーザーダイオード４１Ｙの発光光量ＩＹは所定の最大値となる。つまり、画像データ値Ｖと発光光量ＩＹは単調な関係となっている。

また、画像データ値Ｖは、発光光量ＩＹの変わりにパルス幅変調されたレーザーダイオード４１Ｙのデューティ比ＲＹと単調な関係となっていても良い。つまり、画像データ値Ｖが最小値（０）ではレーザーダイオード４１Ｙのデューティ比ＲＹは０（全消灯）、画像データ値Ｖが最大値（２５５）ではレーザーダイオード４１Ｙのデューティ比ＲＹは１（全点灯）としても良い。

本実施例においては、画像データ値Ｖが最大値（２５５）の場合が、レーザーダイオード４１Ｙの発光光量ＩＹが最大値である。そしてこの場合の露光後の感光ドラム１１Ｙの電位である最大露光部電位ＶＬが初期状態の感光ドラム１１Ｙに対して−１００Ｖになるように、発光光量ＩＹの最大値は設定されている。

感光ドラム１１Ｙ上に形成された潜像電位制御用の画像、即ち、トナー像ＴＹは、感光ドラム１１Ｙから転写ベルト６に転写される。また、イエロー画像形成部ＳＹによるトナー像ＴＹの形成と同様に、マゼンタ画像形成部ＳＭによるトナー像ＴＭの形成、シアン画像形成部ＳＣによるトナー像ＴＣの形成、ブラック画像形成部ＳＫによるトナー像ＴＫの形成がなされる。そして、転写ベルト６上には各画像形成部Ｓによる潜像電位制御用のトナー像が形成される。転写ベルト６上のトナー像ＴＹの濃度を濃度センサ９によって測定し、濃度検知結果である、各々の画像データ値Ｖに対応したトナー像濃度測定値ＤＹが得られる。ＲＡＭ１１３にこのトナー像濃度測定値ＤＹを書き込む。

一方、転写ベルト６上の濃度測定が終了したトナー像ＴＹは、転写ベルトクリーニング手段６１によって除去される。続いて、ＣＰＵ１１１はＲＡＭ１１３に保存された各々の画像データ値Ｖに対応したトナー像濃度測定値ＤＹから、イエローの最大濃度制御の制御目標濃度ＤｍａｘＹを得るために必要な画像データ値ＶｍａｘＹの算出と、イエローの非画像部へのトナー付着量を最小にするために必要な画像データ値ＶｍｉｎＹの算出を行う。

図４に挙げた画像データＴによるトナー像ＴＹのトナー像濃度測定値ＤＹの一例を図５に挙げる。画像データＴとトナー像濃度測定値ＤＹの関係は、画像データＴが大きいほどレーザーダイオード４１Ｙの発光光量ＩＹや点灯比率ＲＹが大きくなる。これにより、感光ドラム１１Ｙの表面電位は、帯電電位ＶＤ（本実施例では−６５０Ｖ）よりも０に近い値をとり（絶対値として小さくなり）、現像スリーブ２１Ｙ上の負極性に帯電された現像剤３Ｙはより多く現像されて、トナー像濃度測定値ＤＹは大きくなる。このため、画像データＴの最大値付近で、ＤｍａｘＹを越えるトナー像濃度測定値ＤＹが存在する。一方、現像スリーブ２１Ｙ上の現像剤３Ｙの一部（一般的には０．１％から１０％程度）は正極性を有しているため、画像データＴの最小値付近でトナー像濃度測定値ＤＹは極小値をとる挙動を示す。

ここで、図４に挙げた画像データＴによるトナー像ＴＹのトナー像濃度測定値ＤＹが、図５に示す結果であった場合についてＶｍａｘＹとＶｍｉｎＹの算出方法を説明する。

ＶｍａｘＹは、ＤｍａｘＹを挟む画像データ値のＶｎとＶｎ＋１と、画像データ値がＶｎの場合のトナー像濃度測定値ＤＹｎと画像データ値がＶｎ＋１の場合のトナー像濃度測定値ＤＹｎ＋１を用いて、次のような直線補間によって求めることができる。
ＶｍａｘＹ＝（Ｖｎ＋１−Ｖｎ）／（ＤＹｎ＋１−ＤＹｎ）×（ＤｍａｘＹ−ＤＹｎ）＋Ｖｎ
また、ＶｍｉｎＹは、トナー像濃度測定値ＤＹの最小値（以下、最小画像濃度ＤｍｉｎＹと呼ぶ）となる画像データ値をＶｍｉｎＹとする。算出されたＶｍａｘＹとＶｍｉｎＹはＲＡＭ１１３に書き込まれる。以後の画像形成においては、制御部１２０から送られてきた画像データＳ１は、ＣＰＵ１１１でＶｍａｘＹとＶｍｉｎＹに基づいた割り当て処理をなされ、画像データＳとして露光装置４Ｙに送られる。

図５を用いて、この割り当て処理を説明する。本実施例では、画像データＳ１は２５６階調の多値データであり、０から２５５の値をとる。画像データＳ１の最小値（０）を画像データＳのＶｍｉｎＹに割り当て、画像データＳ１の最大値（２５５）を画像データＳのＶｍａｘＹに割り当てる。さらに、図５に挙げた画像データＴの画像データ値Ｖとトナー像ＴＹのトナー像濃度測定値ＤＹの関係から、画像データＳ１の最小値と最大値の間の値は画像データＳのＶｍｉｎＹとＶｍａｘＹの間の値に、画像データＳ１とトナー像濃度測定値ＤＹの関係が略線形になるように割り当てる。これらの画像データＳ１の画像データＳへの割り当ての結果は、ルックアップテーブルとしてＲＡＭ１２３内に保存して、以後の画像形成にはこのルックアップテーブルを用いた画像データＳ１から画像データＳへの変換処理を行う。この変換処理を経た画像データＳに従って、露光装置４Ｙにより感光ドラム１１Ｙ上に形成される静電潜像は、次のように設定される。即ち、最大画像濃度部電位ＶＬは、最大画像濃度が最大濃度制御の制御目標濃度ＤｍａｘＹとなるような電位（以下、「潜像電位制御後最大画像濃度部電位ＶＬｍａｘＹ」と呼ぶ。）に設定される。また、非画像部の電位は、非画像部へのトナー付着量を最小にするような電位（以下、「潜像電位制御後非画像部電位ＶＤｍｉｎＹ」と呼ぶ。）に設定される。この本実施例の潜像電位制御により、最大画像濃度の低下と非画像部へのトナー付着量の増加を抑制できる。

次に、本実施例の効果を詳細に説明する。

比較例１として、本実施例の画像形成装置とは異なり、上記潜像電位制御を行わない（つまり、画像データＳは画像データＳ１と同じ）が、各色の帯電ローラには本実施例と同じ帯電電圧Ｖ１４（−１１５０Ｖ）が印加される画像形成装置を挙げる。即ち、比較例１の画像形成装置では、初期状態の感光ドラムの帯電電位ＶＤは、本実施例と同じ−６５０Ｖであり、そして、初期状態の感光ドラム１１Ｙの最大露光部電位ＶＬも本実施例と同じ−１００Ｖになるように本実施例と同じ最大発光光量ＩＹｍａｘが設定されている。

また、比較例２としての画像形成装置は、本実施例の画像形成装置と異なる部分として、上記潜像電位制御を行わず（つまり、画像データＳは画像データＳ１と同じ）、さらに、各色の帯電ローラには帯電電圧Ｖ１４（比較例２では−１０００Ｖ）が印加される。これにより、比較例２の画像形成装置では、初期状態の感光ドラムの帯電電位ＶＤは−５００Ｖであり、そして、初期状態の感光ドラム１１Ｙの最大露光部電位ＶＬが−２４０Ｖになるように最大発光光量ＩＹｍａｘが設定されている。

表１に、本実施例の帯電電位ＶＤと最大露光部電位ＶＬ（各々、比較例１の帯電電位ＶＤと最大露光部電位ＶＬに同じ）、比較例２の画像形成装置の帯電電位ＶＤと最大露光部電位ＶＬの画像形成枚数依存性を挙げる。この測定は、画像形成は、温湿度環境２３℃、５０％Ｒ．Ｈ．において、平均印字率５％、Ａ４用紙の連続通紙の条件で行った。表１に挙げた、帯電電位ＶＤと、最大露光部電位ＶＬの画像形成枚数依存性は、画像形成に伴う感光ドラムの感光材料膜厚低下により生じていると考えている。

また、図６に、本実施例の画像形成装置の現像器特性である、トナー像濃度Ｄの感光ドラム表面電位Ｖ１１依存性を挙げる。この、ＤのＶ１１依存性は、本実施例の画像形成装置において、
（１）１％（以下、「条件８−ａ」とする。）、
（２）５％（以下、「条件８−ｂ」とする。）、
（３）８％（以下、「条件８−ｃ」とする。）、
の３水準の平均印字率で、温湿度環境２３℃、５０％Ｒ．Ｈ．において、Ａ４用紙１０００枚の連続通紙による画像形成を行った後に測定した。トナー像濃度は濃度センサ９を用いて測定した。平均印字率が低い現像器ほど、トナー像濃度Ｄが０付近になる感光ドラム表面電位が低く、同時に、Ｄが１．５を超える感光ドラム表面電位が高い傾向がある。この測定時における、３水準の平均印字率の各々の転写ベルト６上トナー像の単位質量当たりの帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］は、平均印字率１％で−２８μＣ／ｇ、５％で−２２μＣ／ｇ、８％で−１７μＣ／ｇであった。このトナー帯電量の違いが、図６に挙げた平均印字率が異なる現像器、よって転写ベルト６上のトナー像濃度Ｄの感光ドラム表面電位Ｖ１１依存性の原因であると考えている。この帯電量の測定は、トレック・ジャパン株式会社製Ｍｏｄｅｌ ２１０ＨＳ−２Ａを用いた。さらに、図７には図６のトナー像濃度Ｄの高い領域の拡大図を、図８には図６のトナー像濃度Ｄの低い領域の拡大図を挙げる。

表２に、本実施例において、ＶＤｍｉｎＹ、ＶＬｍａｘＹ、画像データＳ１が最小値（０）の場合のトナー像濃度（以下、「非画像部濃度ＤＳｍｉｎＹ」と呼ぶ。）及び画像データＳ１が最大値（２５５）の場合のトナー像濃度（以下、「最大濃度画像部濃度ＤＳｍａｘＹ」と呼ぶ。）を、表１、図６、図７及び図８から求めた結果を挙げる。ＶＤｍｉｎＹ、ＶＬｍａｘＹ、ＤＳｍｉｎＹ、ＤＳｍａｘＹの値は、画像形成枚数が、１枚目、１００００枚目及び２００００枚目において、また、平均印字率が条件８−ａ、条件８−ｂ及び条件８−ｃの各々の現像器特性について挙げている。

また併せて、表２には、比較例１及び比較例２についてのＶＤｍｉｎＹ、ＶＬｍａｘＹ、ＤＳｍｉｎＹ、ＤＳｍａｘＹも挙げている。本実施例においては、非画像部濃度ＤＳｍｉｎＹとＤｍｉｎＹ、最大濃度画像部濃度ＤＳｍａｘＹとＤｍａｘＹは、潜像電位制御により等しくなる。一方、比較例１及び比較例２においては、非画像部濃度ＤＳｍｉｎＹとＤｍｉｎＹ、最大濃度画像部濃度ＤＳｍａｘＹとＤｍａｘＹは、必ずしも等しくはならない。

表２から分かるように、本実施例においては潜像電位制御により、いずれの画像形成枚数や現像器特性においてもＤＳｍｉｎＹは十分に低く保たれており、ＤＳｍａｘＹは１．５０に一定に制御されている。一方、比較例１及び比較例２においては、画像形成枚数の増加に伴うＤＳｍａｘＹの低下による画像濃度薄の発生や、濃度０．０２を超えるような高いＤＳｍｉｎＹによる非画像部トナー汚れが発生し得ることが分かる。比較例１及び比較例２においても、各色画像形成部の画像形成枚数や現像器特性が同一であれば、帯電電圧Ｖ１４及び現像電圧Ｖ２４を変更することで画像濃度薄や非画像部トナー汚れを回避できる。

ただし、一般的に画像形成装置では、各色画像形成部の感光ドラムは個別に交換される場合があり、また各色画像形成部Ｓの平均印字率は同一ではない場合が多い。そのため、各色画像形成部Ｓに共通の帯電電圧Ｖ１４及び現像電圧Ｖ２４を印加している比較例１及び比較例２の画像形成装置では、上記画像濃度薄や非画像部トナー汚れは回避できない。

以上述べたように、本実施例の画像形成装置では、複数の帯電部材（帯電手段）に印加する帯電電圧が共通の帯電電圧源から供給されており、複数の現像剤担持部材（現像手段）に印加する現像電圧が共通の現像電圧源から供給される。そして、本実施例における潜像電位制御により、画像濃度薄や非画像部トナー汚れを抑制できる。

また、上述したようにトナー像濃度ＴＹの濃度センサ９による測定結果に基づいてＶｍａｘＹ、ＶｍｉｎＹを算出する代わりに、次の方法も採用し得る。つまり、温湿度センサ７４による温湿度検知結果や各画像形成部の画像形成履歴（画像形成枚数や印字率履歴や平均印字率など）に基づいたルックアップテーブルや計算式によるＶｍａｘＹ、ＶｍｉｎＹの予測による算出でもよい。この方法でも、本実施例における潜像電位制御を行い、画像濃度薄や非画像部トナー汚れを抑制できる。

実施例２
図９を用いて、本実施例における電子写真方式の画像形成装置について説明する。本実施例の画像形成装置は、上記実施例１の画像形成装置とは後述する帯電電圧源と現像電圧源の構成が異なっている。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣの帯電ローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃには共通の帯電電圧源１４ＹＭＣが接続されている。このため、帯電ローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃには同一の帯電電圧Ｖ１４ＹＭＣ（本実施例では−１１５０Ｖ）が印加される。また、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部の現像スリーブ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃには共通の現像電圧源２４ＹＭＣが接続されている。このため、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部の現像スリーブ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃには同一の現像電圧Ｖ２４ＹＭＣ（本実施例では−３５０Ｖ）が印加される。

一方、ブラックの画像形成部ＳＫの帯電ローラ１３Ｋには帯電電圧源１４Ｋが接続されていることで、帯電ローラ１３Ｋには帯電電圧Ｖ１４Ｋ（本実施例では−１１５０Ｖ）が印加される。また、ブラックの画像形成部ＳＫの現像スリーブ２１Ｋには現像電圧源２４Ｋが接続されていることで、ブラックの画像形成部ＳＫの現像スリーブ２１Ｋには現像電圧Ｖ２４ＹＭＣ（本実施例では−３５０Ｖ）が印加される。ただし、潜像電位制御は上記実施例１と同様に各色画像形成部で実施する。

本実施例において、ブラックの画像形成部ＳＫのみ、他の色の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣとは帯電電圧源と現像電圧源を共有しない。それは、次の理由による。

つまり、一般的に画像形成装置で画像形成される画像にはブラックのみからなる画像が、全体の画像形成枚数の数％から５０％程度はある。ブラックのみからなる画像形成時はイエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣに帯電電圧や現像電圧を印加しないことで、イエロー、マゼンタ、シアンの各感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃの画像形成に伴う不必要な感光材料膜厚低下を防止することができる。

本実施例にて、画像形成装置は、上記実施例１と同様に、複数の帯電部材（帯電手段）に印加する帯電電圧が共通の帯電電圧源から供給されており、複数の現像剤担持部材（現像手段）に印加する現像電圧が共通の現像電圧源から供給される。そして、本実施例における潜像電位制御により、画像濃度薄や非画像部トナー汚れを抑制できる。

実施例３
図１０を用いて、本実施例における電子写真方式の画像形成装置について説明する。図１０に本実施例におけるプリンタエンジン２１０の側面断面の概略図を示す。本実施例における画像形成装置は複数の像担持体である４つの感光ドラムと、中間転写体とされる中間転写ベルト２０６を有するフルカラープリンタ（以下、「プリンタ」と呼ぶ。）２００である。本実施例における画像形成装置は、各色画像形成部Ｓ（ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ）の構成など、上記実施例１と同様な構成を多く有しているため、それらについて重複する詳細な説明は省略する。

また、上記実施例１と同様に、各色画像形成部Ｓは同様の構成であるため、ここではイエロー画像形成部ＳＹを例に挙げて画像形成部を説明し、重複する説明は省略する。また、図１０にはイエロー画像形成部について説明したものと同一機能、構成を有する部材には同一の参照番号を付し、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各々の画像形成部に帰属することを示す添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのみを変えて示す。

図１０において、プリンタエンジン２１０内には中間転写ベルト２０６が設けられており、この中間転写ベルト２０６はローラ２０６１、２０６２、２０６３、２０６４によって張架され、移動方向ＰＤに回転する。なお、ローラ２０６１、２０６２、２０６３、２０６４は電気的に画像形成装置の基準電位（グランド）に接地されている（不図示）。本実施例で使用されている中間転写ベルト２０６は、ポリイミドにカーボンを分散して表面抵抗率ρｓ＝１×１０¹²Ωの中抵抗に調整することで、転写工程等にて中間転写ベルト２０６に付加された電荷を、特別な除電機構を設けずに減衰させることができる。また、この中間転写ベルト６は、周長５００ｍｍ、厚み１００μｍの単層無端状ベルトである。

イエロー画像形成部ＳＹは、像担持体としての円筒状の電子写真感光体である感光ドラム１１Ｙ、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１２Ｙ、帯電手段としての帯電ローラ１３Ｙ、現像手段としての現像器２Ｙを有している。更に、現像剤３Ｙ、現像剤３Ｙを収容している現像剤容器３１Ｙを有する。感光ドラム１１Ｙは、外径３０ｍｍであり、アルミシリンダ上に初期状態では膜厚２０μｍの感光材料を塗布した層を有している。なお、アルミシリンダは電気的に画像形成装置の基準電位（グランド）に接地されている（不図示）。また、現像器２Ｙは、現像剤担持部材としての現像スリーブ２１Ｙ、現像スリーブ２１Ｙへの現像剤塗布手段としての現像剤塗布ローラ２２Ｙ、現像スリーブ２１Ｙ上の現像剤層厚規制手段としての現像剤規制ブレード２３Ｙを備える。また、各色画像形成部の帯電ローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋには不図示の共通の帯電電圧源１４が接続されていることで、各色の帯電ローラには同一の帯電電圧Ｖ１４（本実施例では−１１５０Ｖ）が印加される。また、各色画像形成部の現像スリーブ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋには不図示の共通の現像電圧源２４が接続されていることで、各色の現像スリーブには同一の現像電圧Ｖ２４（本実施例では−３５０Ｖ）が印加される。

また、イエロー画像形成部ＳＹには、露光装置４Ｙが設けられている。露光装置４Ｙは、露光光源としてのレーザーダイオード４１Ｙ、レーザーダイオード４１Ｙから発したレーザー光の走査手段として多面鏡によってレーザー光を走査させるスキャナユニット４２Ｙを備えている。また、露光装置４Ｙは、露光光源及び走査手段の代わりにＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（以下、「ＬＥＤ」と呼ぶ。）アレイなども使用できる。この露光装置４Ｙは、ＣＰＵ１１１から送られてくる画像データＳに基づいて変調された走査光４３Ｙを感光ドラム１１Ｙに照射する。

更に、各色画像形成部には転写手段としての転写ローラ２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが備えられ、これらの転写ローラ２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋには共通の転写電圧源２０５１が接続されている。このため、各色の転写ローラには同一の転写電圧Ｖ２０５１（本実施例では５００Ｖ）が印加される。そして、中間転写ベルト２０６上に、感光ドラム１１Ｙと転写ローラ５Ｙによって形成される転写ニップＮＹにおいて感光ドラム１１Ｙ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０６へと静電転写する。そして、中間転写ベルト２０６が移動するのに同期して、同様に、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像形成部での感光ドラム上へのトナー像の形成と中間転写ベルト２０６への転写が順次行われ、各色トナー像を中間転写ベルト２０６へと静電転写する。転写後の感光ドラム１１Ｙ上に残留した現像剤は、クリーニングブレード１２Ｙによって除去され、現像剤回収容器１５Ｙに回収される。

本実施例は、上記実施例１及び実施例２とは異なり、各色画像形成部Ｓ（ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ）の転写ローラ５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）には共通の転写電圧源２０５１が接続されている。これは、次の理由からである。つまり、記録媒体Ｐとは異なり、中間転写ベルト２０６は中抵抗であるため、転写工程等にて中間転写ベルト６に付加された電荷を、特別な除電機構を設けずに減衰させることができる。これにより、各色画像形成部Ｓに同一の転写電圧Ｖ２０５１を印加することで、各色画像形成部でＳのトナー像の適切な静電転写が行われるためである。

一方、記録媒体カセット７に積載されている記録媒体Ｐは、ピックアップローラ７１によって記録媒体カセット７から取り出された後、搬送ローラ対７２によってレジストローラ対７３まで搬送される。そして、中間転写ベルト２０６上のトナー像に同期してレジストローラ７３によって記録媒体Ｐは、ローラ２０６４と２次転写ローラ２０５２と中間転写ベルト２０６によって形成される転写ニップ部Ｎ２に搬送される。２次転写ローラ２０５２には２次転写電圧源２０５３が接続されていることで２次転写電圧Ｖ２０５３が印加されている。これにより、中間転写ベルト２０６上のトナー像が２次転写ローラ２０５２によって記録媒体Ｐ上に静電転写される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像が転写された記録媒体Ｐは、その後、定着装置８に送られ、記録媒体Ｐ上のトナー像が溶融固着されることで記録媒体Ｐ上にカラー画像が形成される。

また、中間転写ベルト２０６上に付着した現像剤や紙粉などの汚れは、ブレード、ファーブラシなどによる中間転写ベルトクリーニング手段である中間転写ベルトクリーナ２０６５によって除去される。

本実施例において、実施例１及び実施例２で上述した潜像電位制御も、転写ベルト６上のトナー像ＴＹの代わりに中間転写ベルト２０６上のトナー像ＴＹを濃度センサ９によって測定することで、同様に実施することができる。

以上述べたように、本実施例では、複数の帯電部材（帯電手段）に印加する帯電電圧が共通の帯電電圧源から供給されており、複数の現像剤担持部材（現像手段）に印加する現像電圧が共通の現像電圧源から供給される画像形成装置とされる。更に、本実施例では、潜像電位制御と中間転写ベルトを用いることにより、更に、複数の転写部材（転写手段）に印加する転写電圧を共通の転写電圧源から供給することが可能であり、画像濃度薄や非画像部トナー汚れを抑制できる。

２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ） 現像器（現像手段）
２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ） 現像ローラ（現像剤担持部材）
４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ） 露光装置（露光手段）
６ 転写ベルト（記録媒体担持搬送部材）
９ 濃度センサ（濃度検知手段）
１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ） 感光ドラム（像担持体）
１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ） 帯電装置（帯電手段）
１４ 帯電電圧源
２４ 現像電圧源
１００ プリンタ（画像形成装置）
１１０、２１０ プリンタエンジン
１１１ ＣＰＵ（プリンタエンジン制御装置）
１２０ プリンタ制御部
２０６ 中間転写ベルト（中間転写体）
Ｐ 記録媒体
Ｓ（ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ） 画像形成部

Claims (4)

1. 感光体、前記感光体を帯電する帯電手段、前記感光体を露光し潜像を形成する露光手段、及び、前記感光体の画像部にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段をそれぞれ備える複数の画像形成部を有し、前記複数の画像形成部の帯電手段には共通の帯電電圧源から供給された帯電電圧が印加され、前記複数の画像形成部の現像手段には共通の現像電圧源から供給された現像電圧が印加される画像形成装置において、
   前記複数の画像形成部の感光体は個別に交換可能であり、前記露光手段の各々は、前記感光体の画像部となる部分を露光し、前記感光体の非画像部となる部分を、前記感光体の画像部となる部分を露光する光量よりも小さい光量であって、各前記画像形成部の画像形成履歴に基づいて前記露光手段毎に設定される光量で露光することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記露光手段の各々が、前記感光体の非画像部となる部分を露光することにより、前記感光体の非画像部となる部分をトナーの付着が抑制される電位に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. 前記感光体とは別の感光体、前記別の感光体を帯電する別の帯電手段、前記別の感光体を露光し潜像を形成する別の露光手段、及び、前記別の感光体にトナーを付着させてトナー像を形成する別の現像手段を備える別の画像形成部を有し、前記別の画像形成部の帯電手段には前記共通の帯電電圧源とは異なる別の帯電電圧源から供給された帯電電圧が印加され、前記別の画像形成部の現像手段には前記共通の現像電圧源とは異なる別の現像電圧源から供給された現像電圧が印加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. ベルトを有し、前記複数の画像形成部のそれぞれは、前記感光体に形成されたトナー像を前記ベルトに転写する転写手段を備え、前記複数の画像形成部の転写手段には共通の転写電圧源から供給された転写電圧が印加されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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