画像形成装置
【課題】反転現像を行う画像形成装置において、画像周辺部におけるトナー散りを低減でき、転写体全面にわたって良好な転写性を得る画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】画像形成装置は、静電潜像を担持するための像担持体１Ｙと、該像担持体１Ｙを帯電する帯電手段２Ｙと、前記像担持体１Ｙ上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段２０と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段４Ｙと、トナー像を被転写体上に転写するための転写手段８０と、該転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段６Ｙと、転写前に前記像担持体１Ｙを露光する転写前露光手段７Ｙを有し、トナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段７Ｙの露光量を調整する構成となっている。
【解決手段】画像形成装置は、静電潜像を担持するための像担持体１Ｙと、該像担持体１Ｙを帯電する帯電手段２Ｙと、前記像担持体１Ｙ上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段２０と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段４Ｙと、トナー像を被転写体上に転写するための転写手段８０と、該転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段６Ｙと、転写前に前記像担持体１Ｙを露光する転写前露光手段７Ｙを有し、トナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段７Ｙの露光量を調整する構成となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を転写体に転写する前の転写前処理を行う、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置においては、現像方式として反転現像方式が多く用いられている。反転現像方式は、帯電ローラ、帯電チャージャ等の帯電手段によって一様に帯電した像担持体に対し、レーザビーム、ＬＥＤ等の露光手段により画像情報に対応した画像露光を行って静電潜像を形成し、その際に露光を受けて電位が低下した部分に像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させてトナー像を形成する方法である。
反転現像方式では、トナーが付着する画像部は露光により帯電電位が低下し、背景部、すなわち、トナーを付着させない非画像部分は露光されないためトナー像形成後も電位が高いままである。
次いで、転写工程において転写材の背面にトナーと逆極性の電荷を付与し転写材の表面にトナーを転写した際、転写材がトナーと逆極性、すなわち、像担時体の非画像部と逆極性に帯電するため、像担持体と転写材間との電位差が非常に大きくなり画像に悪影響を及ぼす。
【０００３】
この問題を解決するため、現像工程と転写工程との間で、トナー像の形成された像担持体をレーザビーム、ＬＥＤ等の露光手段によって一様に露光し、像担持体の電位を低下させ、転写工程における転写電流を効率良く転写材に作用させ、低い転写電流から高い転写電流まで安定した転写効率が得られるようにする転写前露光（Pre Transfer Lighting、以下ＰＴＬと略す）工程が良く知られている。
図１５は一般的なＰＴＬ（転写前露光）の工程を示す概略図である。図１５において、ＰＴＬによる露光状態（図１５（ａ）参照）から像担時体１上の電荷を除電すると、非画像部の電位が減衰していく（図１５（ｂ）参照）が、条件によっては画像周辺部でトナー散りという現象が発生してしまう（図１５（ｃ）参照）。
これは像担時体１の帯電極性とトナーＴとの帯電極性が同極性であるため、非画像部電荷が除電されると静電反発力によりトナーＴが矢印のように散り易くなるためである。
静電反発力による画像周辺部でのトナー散りなどの問題を解決するため、従来から、各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
これらの問題を解決するため、例えば、特許文献１等に示されるように、転写前の露光量を背景部電位がトナー像部電位より低くならない所定光量に設定することが知られている。
【０００４】
また、特許文献２におけるように露光後の背景部電位とトナー像部電位を検出し、露光後の背景部電位（絶対値）が露光後のトナー像部電位（絶対値）以上となるように前記露光手段の露光量を制御手段により制御し、背景部電位を低下させて転写材の分離を助けると同時に背景部電位とトナー像部電位に所定の電位差△Ｖを設け、飛び散りを防いでいる。
さらに、特許文献３では反転現像を行う画像形成装置において、転写ムラを防止するとともに、文字画像周辺部におけるトナー散りを低減でき、転写体全面にわたって良好な転写性を得るために、トナー像とトナー像が形成された像担持体とに、像担持体の帯電極性と同極性の電荷を付与する転写前電荷付与装置と、電荷を付与された像担持体を除電する転写前除電ランプとを設け、転写前電荷付与装置により像担持体に電荷を付与するともに像担持体上のトナー像の電荷量を増加させ、トナーと像担持体の導電性基体との鏡像力を増加させている。
【特許文献１】特開平０１−１９１１６８号公報
【特許文献２】特開平１０−１８６８１４号公報
【特許文献３】特開２００２−０５５５４４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、像担持体の帯電電位の継時変化や露光素子の劣化に伴う露光量の変動、あるいは、温湿度変化によるトナー帯電量の変動がもとで生じるトナー像部電位の変動等により、背景部電位及びトナー像部電位が所望電位とならず、トナー像の飛び散りや転写材の分離不良を生じていた。
これを解消するための特許文献２でも、画像部電位が高い場合に制御が困難であったり、電位差を設けるため、転写前帯電を用いる複雑な構成及び制御を実施しなければならない。
また、特許文献３では、電荷付与装置を新たに追加することによる構成の複雑化や、近年の流れである装置小型化に伴う配置スペース確保の困難、また、像担持体をさらに帯電させることにより像担持体の劣化を促進させてしまう等の課題がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、反転現像を行う画像形成装置において、画像周辺部におけるトナー散りを低減でき、転写体全面にわたって良好な転写性を得る画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段と、トナー像を被転写体上に転写するための転写手段と、転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、転写前に前記像担持体を露光する転写前露光手段と、を有する画像形成装置において、トナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記転写前露光手段の露光量が、前記像担持体の帯電電位を残留電位に減衰させる必要露光量以上である請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記トナー帯電量とトナー色とに応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記トナー帯電量を検知する検知手段を有し、検知されたトナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、トナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより像担持体の疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用している多色対応画像形成装置の第１の実施の形態を示す概略図である。次に、本発明を搭載した第１の実施の形態について説明を行う。
図１において、像担持体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは矢印の方向に回転する。添え字の符号Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、及びブラックを示している。
各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周りには、回転順に帯電手段である帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、クリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配置されている。
帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面を均一に帯電するための帯電装置を構成している。この帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとの間の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に書き込みユニット２０によりビームが照射され、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面上に静電潜像が形成されるようになっている。
【０００９】
そして、静電潜像に基づき、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面上にトナー像が形成される。さらに、転写手段である転写ベルト８０にバイアスを印加する転写バイアス印加手段である転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより、図示してない給紙ユニットから送られる転写材である記録紙（図示せず）に、順次、各色トナー像が転写され、最終的に定着手段１０により記録紙に画像が定着する。
転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの上流側に転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを配置し、この転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによりトナー像の付着した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光する。転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光する手段であり、例えば、ＬＥＤのような光発光部材を使用したものである。
【００１０】
図２は転写前露光手段の露光量制御を行う制御系を示すブロック図である。図２において、制御部３０は現像電流を検知する現像電流検知手段３１及び濃度センサ３２の検知結果から得られた帯電量に基づいて、転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を制御する。
図１及び図２を参照してトナーの帯電量の検知をいかに行うかを説明する。書き込みユニット（露光装置）２０を駆動するための画像データを出力する画像処理部３３を制御して、書き込みユニット２０を所定の画像データで駆動して感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
次に、静電潜像を現像装置４Ｙ（４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）で現像し、現像したトナー像を転写ベルト８０に転写する前に、現像装置４Ｙ（４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）で使用されるトナーの帯電量に応じて、転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を制御する。ＰＴＬ露光量と散りランクとの関係においては、ＰＴＬ露光により散りランクはいったん悪化するが、ＰＴＬ露光量増加に伴い散りランクは向上する。
このように、トナー帯電量に応じて転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を調整する画像形成装置では、トナー電荷に応じてＰＴＬ露光量を最適な光量に調整することができ、これにより感光体ドラム（像担持体）１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【００１１】
図３は散りランクと露光エネルギとの関係の実験結果をグラフで示す図である。まず、図３では、ＰＴＬ工程を有する図１の画像形成装置において、ＰＴＬ露光量を可変させ、画像部周辺の散り量を確認した。評価画像は文字画像とし、文字周辺の散り量を主観評価し、散りが有り悪い画像をランク１、散りがない良好な画像をランク５として評価を実施した。
ＰＴＬを点灯しない場合、散りは発生しないが、図１の感光体ドラム（像担持体）１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）と転写ベルト（転写材）８０との間の電位差が非常に大きくなり、転写率低下等の画像への悪影響が懸念される。光量を増加させることにより、いったん散りランクは悪化するが、さらに光量を上げると散りランクが向上するという傾向が観察された。
【００１２】
図４はＰＴＬ露光量を可変させて発生する画像部周辺の散り量を示すモデル図である。図３の実験結果の現象は以下のように説明できる。まず、非画像部電位（ＶＤ）と画像部電位（ＶＬ）との電位差（非画像部が負に大きい）によって散り発生は押さえ込まれている。ＰＴＬ露光を行うと、感光体ドラム（像担持体）上の電荷の減衰が起こるが、減衰量はトナーによる光遮蔽のない非画像部でより大きい。
ただし、ＰＴＬ露光エネルギが弱い場合には、非画像部には電荷が残されており、トナー散りの発生は起こらない（あるいは極めて小さい／図４（ａ）参照）。ＰＴＬ露光エネルギが増加するにつれて、非画像部電荷の緩和が進み、画像部との電位差が散り発生を抑制するのに十分でなくなると、感光体ドラム上で散りが発生する（図２（ｂ））。
さらに、ＰＴＬ露光エネルギを増加させると、非画像部電荷は０Ｖに近づくが、画像部にはトナー電荷の存在により発生した正電荷が集まるため、再び、画像部と非画像部との電位差が発生し、散りが抑制される（図４（ｃ）参照）。図４において、ＣＧＬはキャリア発生層、ＣＴＬはキャリア輸送層を示している。
このように、転写前露光工程の露光量を強くすることにより非画像部だけでなく、画像部の感光体ドラム上にトナー電荷と逆極性の正電荷が集まり、散りを抑制することが可能となる。
【００１３】
従来から行われているように、非画像部電位の絶対値が画像部電位の絶対値以下にならないように露光量を制限することも可能であるが、近年、耐久性向上のための感光体ドラムの低帯電化が行われている。
このような場合には非画像部電位と画像部電位との電位差が小さく、ピンポイントでＰＴＬ光量を制御して非画像部の電位を画像部電位より小さくしないように制御しなければならず、制御が困難になってきている。
また、経時でも安定した画像を形成するために、感光体ドラム帯電電位を調整し、トナー付着量を制御する制御方式等を行っている画像形成装置が多く、このような場合には非画像部電位の変動に合わせて、随時、光量を調整しなければならない。
本発明では転写前露光工程の露光量を強くすることにより、感光体ドラム上の非画像部の電位減衰だけでなく、画像部にトナー電荷と逆極性の正電荷を集めて非画像部及び画像部電位差を発生させることにより安定に散りを抑制することが可能となる。しかしながら、強い露光は感光体ドラムの寿命を低下させる一因となる。
よって、最適な露光量制御を行うために、トナーの帯電量を分布させてトナー散り評価を実施した。この際に、非画像部及び画像部の電位は同じ値でトナー付着量がトナー帯電量によらず一定になるように現像工程の現像ポテンシャルを調整している。
【００１４】
図５は散りランクとＰＴＬ光量との関係の実験結果をグラフで示す図である。図５の実験結果に示すように、トナー帯電量の絶対値が高い場合（−帯電の場合は−側に大きい）、光量増加に従い、早く散りランクが向上することを確認した。
この現象は次のように説明できる。ＰＴＬ露光エネルギを増加させると、画像部のトナー電荷の存在により感光体ドラム表層にトナー電荷に対抗する正電荷が集まると考えられている。よって、トナー電荷が大きければ集まる正電荷が大きくなり、散りが抑制され易くなると考えられる。
従って、同じ散りランクを得るためには、トナー帯電量の絶対値が高い場合は少ない光量で同等の結果を得ることが可能であり、感光体ドラムの耐久性を向上することが可能となる。よって、トナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能となる。
このように、転写前に感光体ドラムを露光する転写前露光手段を有する画像形成方法において、トナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整することによりトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【００１５】
図６は各色の透過率測定結果の一例をグラフで示す図である。また、さらなる制御性向上及び高寿命のための制御方法について検討を行った。最近のカラー化に伴い、フルカラーの画像形成装置が増えてきている。
フルカラーの画像形成装置はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーの使用が一般的であるが、これらのトナーは各色によりトナー帯電量が異なり、また、同じ付着量において光を透過する透過率が異なることが解かっている。
図６に示すように、ここではＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクタ）上にトナー毎に付着量が約０．５ｍｇ／ｃｍ2のベタ画像を形成し、光パワーメータ（図示せず）を用いて透過光量を測定し、透過率を算出した。図６から解かるように、色により透過率が大きく異なっている。
図７はトナー色におけるトナー散り評価をグラフで示す図である。トナー色におけるトナー散り評価を実施した。この際に、トナー付着量、トナー帯電量が同じになるよう調整を行っている。
これにより、図７の実験結果に示すように、散りランクの光量に対する傾向は一度悪くなってから向上するという同等の傾向が見られるが、トナー色、すなわち、トナーの光透過率が大きくなると散りランク向上が早くなり、必要なＰＴＬ光量が低くなることが確認できた。
【００１６】
図８は光透過率が５％のトナー色におけるトナー散り評価結果（トナー帯電量）の一例をグラフで示す図である。図９は光透過率が２０％のトナー色におけるトナー散り評価結果（トナー帯電量）の一例をグラフで示す図である。
図８及び図９には、各々の光透過率の場合のトナー帯電量による散りランクの傾向を示してある。前述したのと同様に、トナー帯電量の絶対値が高い（−帯電の場合は−側に大きい）と、光量増加に伴い早く散りランクが向上していくことが確認できる。
トナー電荷、トナー色に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより、例えば、光透過率が高く、帯電量も高いトナーを使用した現像手段においては少ないＰＴＬ光量で同じ散り抑制をすることができ、感光体ドラムの疲労を低減することができる。
よって、トナー電荷、トナー色に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、経時的かつ環境に対応したトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
また、トナー電荷は経時的に変化する。現像剤を経時的に使用すると、トナー帯電量が変動している。よって、トナー帯電量を検知する検知手段を有し、検知されたトナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整すれば、経時的かつ環境に対応したトナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【００１７】
図１０はＰＴＬ光量とトナー散り量（散りランク）との関係を例としてグラフで示す図である。図１１はトナー帯電量とＰＴＬ光量との関係を表として示す図である。
図１０に示すように、使用するトナー帯電量におけるＰＴＬ光量とトナー散り量（散りランク）との関係を別途実験により求め、必要な散りランク以上を達成するＰＴＬ光量をトナー帯電量毎に導出する。導出した例が図１１に示した表である。必要な散りランク以上を達成するトナー帯電量とＰＴＬ光量との関係に従い、ＰＴＬ光量を制御させる。
また、このＰＴＬ光量は非画像部の電位を低下させ、かつトナー付着領域の感光体ドラムにトナー帯電と逆極性の電荷を集めるのに必要な光量であり、感光体ドラムの帯電電位を残留電位に減衰させる必要露光量以上であることが望ましい。例えば、前述の図１１に示すトナー帯電量とＰＴＬ光量との例では感光体ドラムの残留電位に減衰させるための必要露光量の１〜１０倍程度の光量が必要になっている。
【００１８】
以上のように、トナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整すれば、トナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質で高安定な画像を形成することが可能となる。
なお、ここでは実施の形態としてフルカラー形成装置を使用して画像形成装置の説明を実施したが、単色の画像形成装置でもよい。また、転写材としては、転写ベルトで紙等の記録材を搬送し転写させる直接転写でも、一度転写ベルトにトナー像を担持させ、図示してない第２の転写手段を用いて記録材に転写させる中間転写方式を用いることも可能である。
前述したようにトナー色、すなわち、トナーの光透過率が大きくなると散りランク向上が早くなり必要な光量が低くなる。また、トナー帯電量の絶対値が高い（−帯電の場合は−側に大きい）とＰＴＬ光量増加に伴い早く散りランクが向上していくことが確認されている。
【００１９】
図１２はトナー透過率とトナー帯電量とＰＴＬ光量との関係を表として示す図である。必要な散りランク以上を達成するトナーの光透過率、トナー帯電量、ＰＴＬ光量、トナー散り量（散りランク）の関係を別途実験により求める。図１２は実験により導出された例を示している。これらの関係に基づき、使用トナーの露光量、帯電量に応じた必要な散りランク以上を達成するＰＴＬ光量を制御させる。
トナー電荷、トナー色に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより、例えば、光透過率が高く、帯電量も高いトナーを使用した現像装置においては、少ないＰＴＬ光量で同じ散り抑制をすることができ、感光体ドラムの疲労を低減することができる。
よって、トナー電荷、トナー色に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、経時的かつ環境に対応したトナー散りの少ない、高画質で高安定な画像を形成することが可能となる。
【００２０】
図１３は本発明を適用している多色対応画像形成装置の第２の実施の形態を示す概略図である。次に、本発明を搭載した第２の実施の形態について説明を行う。図１３において、像担持体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは矢印の方向に回転する。添え字の符号Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、及びブラックを示している。
第１の実施の形態と同様であるが、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周りには、回転順に帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、クリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配置されている。
帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ表面を均一に帯電するための帯電装置を構成している。この帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとの間の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ表面に書き込みユニット２０によりビームが照射され、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに静電潜像が形成されるようになっている。
【００２１】
そして、静電潜像に基づき、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ面上にトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより、転写材である転写ベルト８０上にカラートナー像が形成される。
転写ベルト８０に各色順次転写トナー像が転写され、カラートナー像は２次転写手段１００により記録材に転写され、最終的に定着手段１０により定着される。順次、各色トナー像が転写され、最終的に定着手段１０により記録紙に画像が定着する。
転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの上流側に転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを配置し、この転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによりトナー像の付着した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光する。転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光する手段であり、例えば、ＬＥＤのような光発光部材を使用したものである。
転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで使用されるトナーの帯電量に応じて、図示してない露光制御手段により露光量が制御される。
【００２２】
図１４は図１３の第２の実施の形態に使用する転写前露光手段の光量制御を行う制御系を示すブロック図である。図１４において、制御部４０は現像電流を検知する現像電流検知手段４１及び濃度センサ（トナー付着量計測手段）９０の検知結果から得られた帯電量に基づいて、転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を制御する。
図１３及び図１４を参照してトナーの帯電量の検知を以下に説明する。書き込みユニット（露光装置）２０を駆動するための画像データを出力する画像処理部４３を制御して、書き込みユニット２０を所定の画像データで駆動して感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
また、トナー付着量計測手段９０は、転写ベルト８０の２次転写下流側で、かつ、転写材クリーニング手段１０１の上流側に配置し、トナー付着量の計測を適宜行う。このトナー付着量計測手段９０は本説明では転写ベルト８０の２次転写上流側に配置したが、感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の転写前位置に各々配置することも可能である。
【００２３】
次に、トナー付着量計測手段９０について説明を行う。トナー付着量計測手段９０は感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）から中間転写材である転写ベルト８０に転写されたトナー像の濃度を、トナー付着量計測手段９０を構成する濃度センサで検知することによりトナー付着量を検知する。
トナー付着量計測手段（濃度センサ）９０は、転写ベルト８０上のカラートナー像の濃度を検知するものであって、転写ベルト８０に光を照射する発光素子と転写ベルト８０からの反射光を受光する受光素子とで構成された反射型の濃度センサからなる。
次に、トナー帯電量の検知は次のようにして行われる。まず、露光装置である書き込みユニット２０を駆動するための画像データを出力する画像処理部４３を制御して、書き込みユニット２０を所定の画像データで駆動して感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
次に、静電潜像を現像装置４Ｙ（４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）で現像し、現像したトナー像を転写ベルト８０に転写し、この転写ベルト８０上のトナー像の濃度をトナー付着量計測手段９０で検知する。
【００２４】
トナー付着量計測手段（濃度センサ）９０の検知結果を現像装置４Ｙ（４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）の現像バイアス電流にフィードバックして、トナー付着量計測手段９０の出力が一定になるように、現像電流検知手段４１で計測された値とメモリ４２に記憶された値とから現像バイアス電流を制御し、所定濃度のトナー像が形成された時の現像電流を現像電流検知手段（電流計）４１で計測する。
トナーの付着量は、すでにトナー付着量計測手段９０により一定値の濃度としているので、解かっており、制御部４０はトナー付着量と現像電流とからトナー帯電量を算出する。
制御部４０では、トナー帯電量ｑは所定面積Ｓであり、単位面積当たりのトナー付着量Ｍのトナー像を形成した時の現像電流Ｉを検知することにより、次の式から算出される。Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ
Ｑ＝ｑ×Ｍ×Ｓ
【００２５】
４個の現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ全てを作動させて、前記パッチ画像を形成し、トナー帯電量を検知し、各色におけるトナー帯電量を導出し、トナー帯電量に応じてＰＴＬ光量を調整する。
また、４色のトナー帯電量のすべてではなく、トナー散りの目立ちやすいＫトナーや、透過率の低いＫ、Ｃトナーについてのみ検知を行い、制御することも可能である。
以上から、トナー帯電量を検知するトナー付着量計測手段（検知手段）９０を有し、検知されたトナー帯電量に応じて、転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を調整することを特徴とすることにより、トナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整すれば、感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の疲労を低減することが可能であり、経時的、環境に対応したトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用している多色対応画像形成装置の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】転写前露光手段の露光量制御を行う制御系を示すブロック図である。
【図３】散りランクと露光エネルギとの関係の実験結果をグラフで示す図である。
【図４】ＰＴＬ露光量を可変させて発生する画像部周辺の散り量を示すモデル図である。
【図５】散りランクとＰＴＬ光量との関係の実験結果をグラフで示す図である。
【図６】各色の透過率測定結果の一例をグラフで示す図である。
【図７】トナー色におけるトナー散り評価をグラフで示す図である。
【図８】光透過率が２０％のトナー色におけるトナー散り評価結果（トナー帯電量）の一例をグラフで示す図である。
【図９】光透過率が５％のトナー色におけるトナー散り評価結果（トナー帯電量）の一例をグラフで示す図である。
【図１０】ＰＴＬ光量とトナー散り量（散りランク）との関係を例としてグラフで示す図である。
【図１１】トナー帯電量とＰＴＬ光量との関係を表として示す図である。
【図１２】トナー透過率とトナー帯電量とＰＴＬ光量との関係を表として示す図である。
【図１３】本発明を適用している多色対応画像形成装置の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図１４】図１３の第２の実施の形態に使用する転写前露光手段の露光量制御を行う制御系を示すブロック図である。
【図１５】一般的なＰＴＬ（転写前露光）の工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ 画像形成装置（第１の実施の形態）、Ｂ 画像形成装置（第２の実施の形態）、１Ｙ 像担持体（感光体ドラム）、２Ｙ 帯電手段（帯電部材）、４Ｙ 現像手段（現像装置）、５Ｙ クリーニング手段、６Ｙ 転写バイアス印加手段（転写用帯電手段）、７Ｙ 転写前露光手段、１０ 定着手段、２０ 露光手段（露光装置、書き込みユニット）、８０ 転写材（中間転写材、転写ベルト）、９０ 検知手段（トナー付着量計測手段、濃度センサ）、１００ ２次転写手段、１０１ 転写材クリーニング手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を転写体に転写する前の転写前処理を行う、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置においては、現像方式として反転現像方式が多く用いられている。反転現像方式は、帯電ローラ、帯電チャージャ等の帯電手段によって一様に帯電した像担持体に対し、レーザビーム、ＬＥＤ等の露光手段により画像情報に対応した画像露光を行って静電潜像を形成し、その際に露光を受けて電位が低下した部分に像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させてトナー像を形成する方法である。
反転現像方式では、トナーが付着する画像部は露光により帯電電位が低下し、背景部、すなわち、トナーを付着させない非画像部分は露光されないためトナー像形成後も電位が高いままである。
次いで、転写工程において転写材の背面にトナーと逆極性の電荷を付与し転写材の表面にトナーを転写した際、転写材がトナーと逆極性、すなわち、像担時体の非画像部と逆極性に帯電するため、像担持体と転写材間との電位差が非常に大きくなり画像に悪影響を及ぼす。
【０００３】
この問題を解決するため、現像工程と転写工程との間で、トナー像の形成された像担持体をレーザビーム、ＬＥＤ等の露光手段によって一様に露光し、像担持体の電位を低下させ、転写工程における転写電流を効率良く転写材に作用させ、低い転写電流から高い転写電流まで安定した転写効率が得られるようにする転写前露光（Pre Transfer Lighting、以下ＰＴＬと略す）工程が良く知られている。
図１５は一般的なＰＴＬ（転写前露光）の工程を示す概略図である。図１５において、ＰＴＬによる露光状態（図１５（ａ）参照）から像担時体１上の電荷を除電すると、非画像部の電位が減衰していく（図１５（ｂ）参照）が、条件によっては画像周辺部でトナー散りという現象が発生してしまう（図１５（ｃ）参照）。
これは像担時体１の帯電極性とトナーＴとの帯電極性が同極性であるため、非画像部電荷が除電されると静電反発力によりトナーＴが矢印のように散り易くなるためである。
静電反発力による画像周辺部でのトナー散りなどの問題を解決するため、従来から、各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
これらの問題を解決するため、例えば、特許文献１等に示されるように、転写前の露光量を背景部電位がトナー像部電位より低くならない所定光量に設定することが知られている。
【０００４】
また、特許文献２におけるように露光後の背景部電位とトナー像部電位を検出し、露光後の背景部電位（絶対値）が露光後のトナー像部電位（絶対値）以上となるように前記露光手段の露光量を制御手段により制御し、背景部電位を低下させて転写材の分離を助けると同時に背景部電位とトナー像部電位に所定の電位差△Ｖを設け、飛び散りを防いでいる。
さらに、特許文献３では反転現像を行う画像形成装置において、転写ムラを防止するとともに、文字画像周辺部におけるトナー散りを低減でき、転写体全面にわたって良好な転写性を得るために、トナー像とトナー像が形成された像担持体とに、像担持体の帯電極性と同極性の電荷を付与する転写前電荷付与装置と、電荷を付与された像担持体を除電する転写前除電ランプとを設け、転写前電荷付与装置により像担持体に電荷を付与するともに像担持体上のトナー像の電荷量を増加させ、トナーと像担持体の導電性基体との鏡像力を増加させている。
【特許文献１】特開平０１−１９１１６８号公報
【特許文献２】特開平１０−１８６８１４号公報
【特許文献３】特開２００２−０５５５４４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、像担持体の帯電電位の継時変化や露光素子の劣化に伴う露光量の変動、あるいは、温湿度変化によるトナー帯電量の変動がもとで生じるトナー像部電位の変動等により、背景部電位及びトナー像部電位が所望電位とならず、トナー像の飛び散りや転写材の分離不良を生じていた。
これを解消するための特許文献２でも、画像部電位が高い場合に制御が困難であったり、電位差を設けるため、転写前帯電を用いる複雑な構成及び制御を実施しなければならない。
また、特許文献３では、電荷付与装置を新たに追加することによる構成の複雑化や、近年の流れである装置小型化に伴う配置スペース確保の困難、また、像担持体をさらに帯電させることにより像担持体の劣化を促進させてしまう等の課題がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、反転現像を行う画像形成装置において、画像周辺部におけるトナー散りを低減でき、転写体全面にわたって良好な転写性を得る画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段と、トナー像を被転写体上に転写するための転写手段と、転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、転写前に前記像担持体を露光する転写前露光手段と、を有する画像形成装置において、トナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記転写前露光手段の露光量が、前記像担持体の帯電電位を残留電位に減衰させる必要露光量以上である請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記トナー帯電量とトナー色とに応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記トナー帯電量を検知する検知手段を有し、検知されたトナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、トナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより像担持体の疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用している多色対応画像形成装置の第１の実施の形態を示す概略図である。次に、本発明を搭載した第１の実施の形態について説明を行う。
図１において、像担持体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは矢印の方向に回転する。添え字の符号Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、及びブラックを示している。
各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周りには、回転順に帯電手段である帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、クリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配置されている。
帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面を均一に帯電するための帯電装置を構成している。この帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとの間の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に書き込みユニット２０によりビームが照射され、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面上に静電潜像が形成されるようになっている。
【０００９】
そして、静電潜像に基づき、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面上にトナー像が形成される。さらに、転写手段である転写ベルト８０にバイアスを印加する転写バイアス印加手段である転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより、図示してない給紙ユニットから送られる転写材である記録紙（図示せず）に、順次、各色トナー像が転写され、最終的に定着手段１０により記録紙に画像が定着する。
転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの上流側に転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを配置し、この転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによりトナー像の付着した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光する。転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光する手段であり、例えば、ＬＥＤのような光発光部材を使用したものである。
【００１０】
図２は転写前露光手段の露光量制御を行う制御系を示すブロック図である。図２において、制御部３０は現像電流を検知する現像電流検知手段３１及び濃度センサ３２の検知結果から得られた帯電量に基づいて、転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を制御する。
図１及び図２を参照してトナーの帯電量の検知をいかに行うかを説明する。書き込みユニット（露光装置）２０を駆動するための画像データを出力する画像処理部３３を制御して、書き込みユニット２０を所定の画像データで駆動して感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
次に、静電潜像を現像装置４Ｙ（４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）で現像し、現像したトナー像を転写ベルト８０に転写する前に、現像装置４Ｙ（４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）で使用されるトナーの帯電量に応じて、転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を制御する。ＰＴＬ露光量と散りランクとの関係においては、ＰＴＬ露光により散りランクはいったん悪化するが、ＰＴＬ露光量増加に伴い散りランクは向上する。
このように、トナー帯電量に応じて転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を調整する画像形成装置では、トナー電荷に応じてＰＴＬ露光量を最適な光量に調整することができ、これにより感光体ドラム（像担持体）１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【００１１】
図３は散りランクと露光エネルギとの関係の実験結果をグラフで示す図である。まず、図３では、ＰＴＬ工程を有する図１の画像形成装置において、ＰＴＬ露光量を可変させ、画像部周辺の散り量を確認した。評価画像は文字画像とし、文字周辺の散り量を主観評価し、散りが有り悪い画像をランク１、散りがない良好な画像をランク５として評価を実施した。
ＰＴＬを点灯しない場合、散りは発生しないが、図１の感光体ドラム（像担持体）１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）と転写ベルト（転写材）８０との間の電位差が非常に大きくなり、転写率低下等の画像への悪影響が懸念される。光量を増加させることにより、いったん散りランクは悪化するが、さらに光量を上げると散りランクが向上するという傾向が観察された。
【００１２】
図４はＰＴＬ露光量を可変させて発生する画像部周辺の散り量を示すモデル図である。図３の実験結果の現象は以下のように説明できる。まず、非画像部電位（ＶＤ）と画像部電位（ＶＬ）との電位差（非画像部が負に大きい）によって散り発生は押さえ込まれている。ＰＴＬ露光を行うと、感光体ドラム（像担持体）上の電荷の減衰が起こるが、減衰量はトナーによる光遮蔽のない非画像部でより大きい。
ただし、ＰＴＬ露光エネルギが弱い場合には、非画像部には電荷が残されており、トナー散りの発生は起こらない（あるいは極めて小さい／図４（ａ）参照）。ＰＴＬ露光エネルギが増加するにつれて、非画像部電荷の緩和が進み、画像部との電位差が散り発生を抑制するのに十分でなくなると、感光体ドラム上で散りが発生する（図２（ｂ））。
さらに、ＰＴＬ露光エネルギを増加させると、非画像部電荷は０Ｖに近づくが、画像部にはトナー電荷の存在により発生した正電荷が集まるため、再び、画像部と非画像部との電位差が発生し、散りが抑制される（図４（ｃ）参照）。図４において、ＣＧＬはキャリア発生層、ＣＴＬはキャリア輸送層を示している。
このように、転写前露光工程の露光量を強くすることにより非画像部だけでなく、画像部の感光体ドラム上にトナー電荷と逆極性の正電荷が集まり、散りを抑制することが可能となる。
【００１３】
従来から行われているように、非画像部電位の絶対値が画像部電位の絶対値以下にならないように露光量を制限することも可能であるが、近年、耐久性向上のための感光体ドラムの低帯電化が行われている。
このような場合には非画像部電位と画像部電位との電位差が小さく、ピンポイントでＰＴＬ光量を制御して非画像部の電位を画像部電位より小さくしないように制御しなければならず、制御が困難になってきている。
また、経時でも安定した画像を形成するために、感光体ドラム帯電電位を調整し、トナー付着量を制御する制御方式等を行っている画像形成装置が多く、このような場合には非画像部電位の変動に合わせて、随時、光量を調整しなければならない。
本発明では転写前露光工程の露光量を強くすることにより、感光体ドラム上の非画像部の電位減衰だけでなく、画像部にトナー電荷と逆極性の正電荷を集めて非画像部及び画像部電位差を発生させることにより安定に散りを抑制することが可能となる。しかしながら、強い露光は感光体ドラムの寿命を低下させる一因となる。
よって、最適な露光量制御を行うために、トナーの帯電量を分布させてトナー散り評価を実施した。この際に、非画像部及び画像部の電位は同じ値でトナー付着量がトナー帯電量によらず一定になるように現像工程の現像ポテンシャルを調整している。
【００１４】
図５は散りランクとＰＴＬ光量との関係の実験結果をグラフで示す図である。図５の実験結果に示すように、トナー帯電量の絶対値が高い場合（−帯電の場合は−側に大きい）、光量増加に従い、早く散りランクが向上することを確認した。
この現象は次のように説明できる。ＰＴＬ露光エネルギを増加させると、画像部のトナー電荷の存在により感光体ドラム表層にトナー電荷に対抗する正電荷が集まると考えられている。よって、トナー電荷が大きければ集まる正電荷が大きくなり、散りが抑制され易くなると考えられる。
従って、同じ散りランクを得るためには、トナー帯電量の絶対値が高い場合は少ない光量で同等の結果を得ることが可能であり、感光体ドラムの耐久性を向上することが可能となる。よって、トナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能となる。
このように、転写前に感光体ドラムを露光する転写前露光手段を有する画像形成方法において、トナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整することによりトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【００１５】
図６は各色の透過率測定結果の一例をグラフで示す図である。また、さらなる制御性向上及び高寿命のための制御方法について検討を行った。最近のカラー化に伴い、フルカラーの画像形成装置が増えてきている。
フルカラーの画像形成装置はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーの使用が一般的であるが、これらのトナーは各色によりトナー帯電量が異なり、また、同じ付着量において光を透過する透過率が異なることが解かっている。
図６に示すように、ここではＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクタ）上にトナー毎に付着量が約０．５ｍｇ／ｃｍ2のベタ画像を形成し、光パワーメータ（図示せず）を用いて透過光量を測定し、透過率を算出した。図６から解かるように、色により透過率が大きく異なっている。
図７はトナー色におけるトナー散り評価をグラフで示す図である。トナー色におけるトナー散り評価を実施した。この際に、トナー付着量、トナー帯電量が同じになるよう調整を行っている。
これにより、図７の実験結果に示すように、散りランクの光量に対する傾向は一度悪くなってから向上するという同等の傾向が見られるが、トナー色、すなわち、トナーの光透過率が大きくなると散りランク向上が早くなり、必要なＰＴＬ光量が低くなることが確認できた。
【００１６】
図８は光透過率が５％のトナー色におけるトナー散り評価結果（トナー帯電量）の一例をグラフで示す図である。図９は光透過率が２０％のトナー色におけるトナー散り評価結果（トナー帯電量）の一例をグラフで示す図である。
図８及び図９には、各々の光透過率の場合のトナー帯電量による散りランクの傾向を示してある。前述したのと同様に、トナー帯電量の絶対値が高い（−帯電の場合は−側に大きい）と、光量増加に伴い早く散りランクが向上していくことが確認できる。
トナー電荷、トナー色に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより、例えば、光透過率が高く、帯電量も高いトナーを使用した現像手段においては少ないＰＴＬ光量で同じ散り抑制をすることができ、感光体ドラムの疲労を低減することができる。
よって、トナー電荷、トナー色に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、経時的かつ環境に対応したトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
また、トナー電荷は経時的に変化する。現像剤を経時的に使用すると、トナー帯電量が変動している。よって、トナー帯電量を検知する検知手段を有し、検知されたトナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整すれば、経時的かつ環境に対応したトナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【００１７】
図１０はＰＴＬ光量とトナー散り量（散りランク）との関係を例としてグラフで示す図である。図１１はトナー帯電量とＰＴＬ光量との関係を表として示す図である。
図１０に示すように、使用するトナー帯電量におけるＰＴＬ光量とトナー散り量（散りランク）との関係を別途実験により求め、必要な散りランク以上を達成するＰＴＬ光量をトナー帯電量毎に導出する。導出した例が図１１に示した表である。必要な散りランク以上を達成するトナー帯電量とＰＴＬ光量との関係に従い、ＰＴＬ光量を制御させる。
また、このＰＴＬ光量は非画像部の電位を低下させ、かつトナー付着領域の感光体ドラムにトナー帯電と逆極性の電荷を集めるのに必要な光量であり、感光体ドラムの帯電電位を残留電位に減衰させる必要露光量以上であることが望ましい。例えば、前述の図１１に示すトナー帯電量とＰＴＬ光量との例では感光体ドラムの残留電位に減衰させるための必要露光量の１〜１０倍程度の光量が必要になっている。
【００１８】
以上のように、トナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整すれば、トナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質で高安定な画像を形成することが可能となる。
なお、ここでは実施の形態としてフルカラー形成装置を使用して画像形成装置の説明を実施したが、単色の画像形成装置でもよい。また、転写材としては、転写ベルトで紙等の記録材を搬送し転写させる直接転写でも、一度転写ベルトにトナー像を担持させ、図示してない第２の転写手段を用いて記録材に転写させる中間転写方式を用いることも可能である。
前述したようにトナー色、すなわち、トナーの光透過率が大きくなると散りランク向上が早くなり必要な光量が低くなる。また、トナー帯電量の絶対値が高い（−帯電の場合は−側に大きい）とＰＴＬ光量増加に伴い早く散りランクが向上していくことが確認されている。
【００１９】
図１２はトナー透過率とトナー帯電量とＰＴＬ光量との関係を表として示す図である。必要な散りランク以上を達成するトナーの光透過率、トナー帯電量、ＰＴＬ光量、トナー散り量（散りランク）の関係を別途実験により求める。図１２は実験により導出された例を示している。これらの関係に基づき、使用トナーの露光量、帯電量に応じた必要な散りランク以上を達成するＰＴＬ光量を制御させる。
トナー電荷、トナー色に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより、例えば、光透過率が高く、帯電量も高いトナーを使用した現像装置においては、少ないＰＴＬ光量で同じ散り抑制をすることができ、感光体ドラムの疲労を低減することができる。
よって、トナー電荷、トナー色に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、経時的かつ環境に対応したトナー散りの少ない、高画質で高安定な画像を形成することが可能となる。
【００２０】
図１３は本発明を適用している多色対応画像形成装置の第２の実施の形態を示す概略図である。次に、本発明を搭載した第２の実施の形態について説明を行う。図１３において、像担持体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは矢印の方向に回転する。添え字の符号Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、及びブラックを示している。
第１の実施の形態と同様であるが、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周りには、回転順に帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、クリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配置されている。
帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ表面を均一に帯電するための帯電装置を構成している。この帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとの間の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ表面に書き込みユニット２０によりビームが照射され、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに静電潜像が形成されるようになっている。
【００２１】
そして、静電潜像に基づき、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ面上にトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより、転写材である転写ベルト８０上にカラートナー像が形成される。
転写ベルト８０に各色順次転写トナー像が転写され、カラートナー像は２次転写手段１００により記録材に転写され、最終的に定着手段１０により定着される。順次、各色トナー像が転写され、最終的に定着手段１０により記録紙に画像が定着する。
転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの上流側に転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを配置し、この転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによりトナー像の付着した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光する。転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを露光する手段であり、例えば、ＬＥＤのような光発光部材を使用したものである。
転写前露光手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで使用されるトナーの帯電量に応じて、図示してない露光制御手段により露光量が制御される。
【００２２】
図１４は図１３の第２の実施の形態に使用する転写前露光手段の光量制御を行う制御系を示すブロック図である。図１４において、制御部４０は現像電流を検知する現像電流検知手段４１及び濃度センサ（トナー付着量計測手段）９０の検知結果から得られた帯電量に基づいて、転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を制御する。
図１３及び図１４を参照してトナーの帯電量の検知を以下に説明する。書き込みユニット（露光装置）２０を駆動するための画像データを出力する画像処理部４３を制御して、書き込みユニット２０を所定の画像データで駆動して感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
また、トナー付着量計測手段９０は、転写ベルト８０の２次転写下流側で、かつ、転写材クリーニング手段１０１の上流側に配置し、トナー付着量の計測を適宜行う。このトナー付着量計測手段９０は本説明では転写ベルト８０の２次転写上流側に配置したが、感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の転写前位置に各々配置することも可能である。
【００２３】
次に、トナー付着量計測手段９０について説明を行う。トナー付着量計測手段９０は感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）から中間転写材である転写ベルト８０に転写されたトナー像の濃度を、トナー付着量計測手段９０を構成する濃度センサで検知することによりトナー付着量を検知する。
トナー付着量計測手段（濃度センサ）９０は、転写ベルト８０上のカラートナー像の濃度を検知するものであって、転写ベルト８０に光を照射する発光素子と転写ベルト８０からの反射光を受光する受光素子とで構成された反射型の濃度センサからなる。
次に、トナー帯電量の検知は次のようにして行われる。まず、露光装置である書き込みユニット２０を駆動するための画像データを出力する画像処理部４３を制御して、書き込みユニット２０を所定の画像データで駆動して感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
次に、静電潜像を現像装置４Ｙ（４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）で現像し、現像したトナー像を転写ベルト８０に転写し、この転写ベルト８０上のトナー像の濃度をトナー付着量計測手段９０で検知する。
【００２４】
トナー付着量計測手段（濃度センサ）９０の検知結果を現像装置４Ｙ（４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）の現像バイアス電流にフィードバックして、トナー付着量計測手段９０の出力が一定になるように、現像電流検知手段４１で計測された値とメモリ４２に記憶された値とから現像バイアス電流を制御し、所定濃度のトナー像が形成された時の現像電流を現像電流検知手段（電流計）４１で計測する。
トナーの付着量は、すでにトナー付着量計測手段９０により一定値の濃度としているので、解かっており、制御部４０はトナー付着量と現像電流とからトナー帯電量を算出する。
制御部４０では、トナー帯電量ｑは所定面積Ｓであり、単位面積当たりのトナー付着量Ｍのトナー像を形成した時の現像電流Ｉを検知することにより、次の式から算出される。Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ
Ｑ＝ｑ×Ｍ×Ｓ
【００２５】
４個の現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ全てを作動させて、前記パッチ画像を形成し、トナー帯電量を検知し、各色におけるトナー帯電量を導出し、トナー帯電量に応じてＰＴＬ光量を調整する。
また、４色のトナー帯電量のすべてではなく、トナー散りの目立ちやすいＫトナーや、透過率の低いＫ、Ｃトナーについてのみ検知を行い、制御することも可能である。
以上から、トナー帯電量を検知するトナー付着量計測手段（検知手段）９０を有し、検知されたトナー帯電量に応じて、転写前露光手段７Ｙ（７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）の露光量を調整することを特徴とすることにより、トナー電荷に応じてＰＴＬ光量を最適な光量に調整すれば、感光体ドラム１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の疲労を低減することが可能であり、経時的、環境に対応したトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用している多色対応画像形成装置の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】転写前露光手段の露光量制御を行う制御系を示すブロック図である。
【図３】散りランクと露光エネルギとの関係の実験結果をグラフで示す図である。
【図４】ＰＴＬ露光量を可変させて発生する画像部周辺の散り量を示すモデル図である。
【図５】散りランクとＰＴＬ光量との関係の実験結果をグラフで示す図である。
【図６】各色の透過率測定結果の一例をグラフで示す図である。
【図７】トナー色におけるトナー散り評価をグラフで示す図である。
【図８】光透過率が２０％のトナー色におけるトナー散り評価結果（トナー帯電量）の一例をグラフで示す図である。
【図９】光透過率が５％のトナー色におけるトナー散り評価結果（トナー帯電量）の一例をグラフで示す図である。
【図１０】ＰＴＬ光量とトナー散り量（散りランク）との関係を例としてグラフで示す図である。
【図１１】トナー帯電量とＰＴＬ光量との関係を表として示す図である。
【図１２】トナー透過率とトナー帯電量とＰＴＬ光量との関係を表として示す図である。
【図１３】本発明を適用している多色対応画像形成装置の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図１４】図１３の第２の実施の形態に使用する転写前露光手段の露光量制御を行う制御系を示すブロック図である。
【図１５】一般的なＰＴＬ（転写前露光）の工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ 画像形成装置（第１の実施の形態）、Ｂ 画像形成装置（第２の実施の形態）、１Ｙ 像担持体（感光体ドラム）、２Ｙ 帯電手段（帯電部材）、４Ｙ 現像手段（現像装置）、５Ｙ クリーニング手段、６Ｙ 転写バイアス印加手段（転写用帯電手段）、７Ｙ 転写前露光手段、１０ 定着手段、２０ 露光手段（露光装置、書き込みユニット）、８０ 転写材（中間転写材、転写ベルト）、９０ 検知手段（トナー付着量計測手段、濃度センサ）、１００ ２次転写手段、１０１ 転写材クリーニング手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段と、トナー像を被転写体上に転写するための転写手段と、該転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、転写前に前記像担持体を露光する転写前露光手段と、を有する画像形成装置において、
トナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写前露光手段の露光量は、前記像担持体の帯電電位を残留電位に減衰させる必要露光量以上であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー帯電量とトナー色とに応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー帯電量を検知する検知手段を有し、検知されたトナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段と、トナー像を被転写体上に転写するための転写手段と、該転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、転写前に前記像担持体を露光する転写前露光手段と、を有する画像形成装置において、
トナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写前露光手段の露光量は、前記像担持体の帯電電位を残留電位に減衰させる必要露光量以上であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー帯電量とトナー色とに応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー帯電量を検知する検知手段を有し、検知されたトナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１５２１０８（Ｐ２０１０−１５２１０８Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３０４９２（Ｐ２００８−３３０４９２）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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