(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、
前記媒体の搬送経路を挟んで前記複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を前記媒体に転写する複数の転写体と、
所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得される情報に基づいて、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部と、
前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体に接し、当該像担持体の表面を帯電させるための帯電装置とを備え、
前記情報取得部は、前記帯電装置に予め定められた電流を流したときの電位差を示す情報を取得する、画像形成装置。
【請求項２】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、
前記媒体の搬送経路を挟んで前記複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を前記媒体に転写する複数の転写体と、
所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得される情報に基づいて、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部と、
前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体に接し、当該像担持体の表面を帯電させるための帯電装置とを備え、
前記情報取得部は、前記帯電装置に予め定められた電圧を印加したときに流れる電流の値を示す情報を取得する、画像形成装置。
【請求項３】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、
前記媒体の搬送経路を挟んで前記複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を前記媒体に転写する複数の転写体と、
所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得される情報に基づいて、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部とを備え、
前記情報取得部は、
前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の累積回転数または当該像担持体を用いた累積印刷枚数のうち少なくともいずれか一方の情報を取得し、
前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体を用いた印刷時の温度を示す情報をさらに取得する、画像形成装置。
【請求項４】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、
前記媒体の搬送経路を挟んで前記複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を前記媒体に転写する複数の転写体と、
所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得される情報に基づいて、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部とを備え、
前記情報取得部は、
前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の累積回転数または当該像担持体を用いた累積印刷枚数のうち少なくともいずれか一方の情報を取得し、
前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体を用いた印刷時における、当該像担持体に形成されたトナー像の印字率を示す情報をさらに取得する、画像形成装置。
【請求項５】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、
前記媒体の搬送経路を挟んで前記複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を前記媒体に転写する複数の転写体と、
所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得される情報に基づいて、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部と、
前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の表面を帯電させるための帯電装置とを備え、
前記情報取得部は、前記帯電装置に予め定められた電流を流したときの、前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の表面電位を示す情報を取得する、画像形成装置。
【請求項６】
前記所定のトナー像を形成される像担持体の表面を帯電させるための帯電装置と、
前記帯電された像担持体に潜像を露光させるための露光装置とをさらに備え、
前記調整部は、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記露光装置の露光強度が高くなるように調整する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記所定のトナー像を形成される像担持体の表面を帯電させるための帯電装置と、
前記帯電された像担持体に前記所定のトナー像に対応する潜像を露光させるための露光装置と、
前記潜像にトナーを付着させるための現像装置とをさらに備え、
前記調整部は、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記現像装置に印加されるバイアス電圧の絶対値が大きくなるように調整する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記所定のトナー像を形成される像担持体の表面を帯電させるための帯電装置と、
前記帯電された像担持体に前記所定のトナー像に対応する潜像を露光させるための露光装置と、
前記潜像にトナーを付着させるための現像装置とをさらに備え、
前記現像装置に用いられる現像剤は、トナーとキャリアとを含み、
前記調整部は、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記現像剤における前記キャリアに対する前記トナーの濃度が高くなるように調整する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記情報取得部は、前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の軸方向に分割される領域ごとに前記情報を取得し、
前記調整部は、前記領域ごとに取得した情報に応じて、前記所定のトナー像のトナー濃度を調整する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記情報取得部は、前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の交換時、当該像担持体の累積回転数が所定回数に達した時、および当該像担持体を用いた累積印刷枚数が所定枚数に達した時のうち少なくともいずれか１つのタイミングで前記情報を取得する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、
前記媒体の搬送経路を挟んで前記複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を前記媒体に転写する複数の転写体と、
所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得される情報に基づいて、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部と、
前記所定のトナー像を形成される像担持体の表面を帯電させるための帯電装置と、
前記帯電された像担持体に潜像を露光させるための露光装置とを備え、
前記調整部は、前記像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、前記露光装置の露光強度が高くなるように調整し、
前記情報取得部は、前記所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の軸方向に分割される領域ごとに前記情報を取得し、
前記調整部は、前記領域ごとに取得した情報に応じて、前記所定のトナー像のトナー濃度を調整する、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、画像形成装置に関し、より特定的には、電子写真方式に従う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
順次色重ねを行うカラー複写機において、上流の感光体から中間転写体などの媒体に転写されたトナーが下流の感光体を通過する際に媒体上のトナーが下流の感光体に付着する逆転写が発生することが知られている。逆転写されるトナー量が変化すると、画像ムラが生じてしまう。
【０００３】
画像ムラを低減する技術に関し、特開２０１４−９２７３２号公報（特許文献１）は、転写部の押圧力の変動によって生じるトナーの転移量の変動を考慮し、作像条件の補正精度を向上させる構成を開示している。より具体的には、同文献は、感光体上に形成された補正パッチ用のトナー像が転写部を通過する際の転写部の押圧力が大きくなるほど、転写ローラに印加する逆バイアス電圧を大きくして、２次転写ローラ６１へ転移するトナーの量を減らす構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９２７３２号公報
【発明の概要】
【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に開示される技術は、上記の逆転写について考慮されておらず、最終的に印刷される画像には、ムラが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
また、媒体に転写されたトナーが下流の感光体に逆転写されることを考慮して、予め上流の感光体に付着させるトナーの量を増やす技術についても考案されている。しかし、逆転写されるトナーの量は感光体の耐久などによって変化する。そのため、同技術では、上流の感光体でトナー付着量を増やしても逆転写量が多すぎて最終転写される用紙で画像ムラになったり、逆転写量が少ない場合は無駄にはトナー付着量を多くしてしまいトナー消費量が増えてしまうという問題があった。
【０００７】
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、トナー像を転写された媒体が通過する像担持体で逆転写されるトナーの量を予測することで、印刷される画像の濃度ムラを抑制し、かつ、不要なトナー消費を削減する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置は、複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、媒体の搬送経路を挟んで複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を媒体に転写する複数の転写体と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、情報取得部により取得される情報に基づいて、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体に接し、当該像担持体の表面を帯電させるための帯電装置とを備える。情報取得部は、帯電装置に予め定められた電流を流したときの電位差を示す情報を取得する。
【００１０】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置は、複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、媒体の搬送経路を挟んで複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を媒体に転写する複数の転写体と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、情報取得部により取得される情報に基づいて、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体に接し、当該像担持体の表面を帯電させるための帯電装置とを備える。情報取得部は、帯電装置に予め定められた電圧を印加したときに流れる電流の値を示す情報を取得する。
【００１２】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置は、複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、媒体の搬送経路を挟んで複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を媒体に転写する複数の転写体と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、情報取得部により取得される情報に基づいて、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部とを備える。情報取得部は、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の累積回転数または当該像担持体を用いた累積印刷枚数のうち少なくともいずれか一方の情報を取得し、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体を用いた印刷時の温度を示す情報をさらに取得する。
【００１３】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置は、複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、媒体の搬送経路を挟んで複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を媒体に転写する複数の転写体と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、情報取得部により取得される情報に基づいて、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部とを備える。情報取得部は、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の累積回転数または当該像担持体を用いた累積印刷枚数のうち少なくともいずれか一方の情報を取得し、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体を用いた印刷時における、当該像担持体に形成されたトナー像の印字率を示す情報をさらに取得する。
【００１４】
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置は、複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、媒体の搬送経路を挟んで複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を媒体に転写する複数の転写体と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、情報取得部により取得される情報に基づいて、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の表面を帯電させるための帯電装置とを備える。情報取得部は、帯電装置に予め定められた電流を流したときの、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の表面電位を示す情報を取得する。
【００１５】
好ましくは、所定のトナー像を形成される像担持体の表面を帯電させるための帯電装置と、帯電された像担持体に潜像を露光させるための露光装置とをさらに備える。調整部は、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、露光装置の露光強度が高くなるように調整する。
【００１６】
好ましくは、所定のトナー像を形成される像担持体の表面を帯電させるための帯電装置と、帯電された像担持体に所定のトナー像に対応する潜像を露光させるための露光装置と、潜像にトナーを付着させるための現像装置とをさらに備える。調整部は、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、現像装置に印加されるバイアス電圧の絶対値が大きくなるように調整する。
【００１７】
好ましくは、所定のトナー像を形成される像担持体の表面を帯電させるための帯電装置と、帯電された像担持体に所定のトナー像に対応する潜像を露光させるための露光装置と、潜像にトナーを付着させるための現像装置とをさらに備える。現像装置に用いられる現像剤は、トナーとキャリアとを含む。調整部は、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、現像剤におけるキャリアに対するトナーの濃度が高くなるように調整する。
【００１８】
さらに好ましくは、情報取得部は、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の軸方向に分割される領域ごとに情報を取得する。調整部は、領域ごとに取得した情報に応じて、所定のトナー像のトナー濃度を調整する。
【００１９】
好ましくは、情報取得部は、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の交換時、当該像担持体の累積回転数が所定回数に達した時、および当該像担持体を用いた累積印刷枚数が所定枚数に達した時のうち少なくともいずれか１つのタイミングで情報を取
得する。
複数のトナー像を媒体上で順次重ねることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置は、複数のトナー像をそれぞれ形成される複数の像担持体と、媒体の搬送経路を挟んで複数の像担持体と対向するそれぞれの位置に対応付けて配置され、対応付けられた像担持体のトナー像を媒体に転写する複数の転写体と、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体と転写体との組について、像担持体と転写体との間に生じる圧力に関連付けられる情報を取得する情報取得部と、情報取得部により取得される情報に基づいて、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、所定のトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する調整部と、所定のトナー像を形成される像担持体の表面を帯電させるための帯電装置と、帯電された像担持体に潜像を露光させるための露光装置とを備える。調整部は、像担持体と転写体との間に生じる圧力が高くなるほど、露光装置の露光強度が高くなるように調整する。情報取得部は、所定のトナー像が形成された媒体が通過する像担持体の軸方向に分割される領域ごとに情報を取得する。調整部は、領域ごとに取得した情報に応じて、所定のトナー像のトナー濃度を調整する。
【発明の効果】
【００２０】
一実施形態に従う画像形成装置は、トナー像を転写された媒体が通過する像担持体で逆転写されるトナーの量を予測することで、印刷される画像の濃度ムラを抑制し、かつ、不要なトナー消費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】逆転写について説明する図である。
【図２】実施形態に従う画像形成装置の構成例を説明する図である。
【図３】実施形態に従う帯電器および現像器について説明する図である。
【図４】実施形態に従う制御部について説明する図である。
【図５】下流に位置する感光体の膜厚と逆転写されるトナーの割合を説明する図である。
【図６】下流に位置する感光体の膜厚と逆転写されるトナーの割合を説明する図である。
【図７】下流に位置する感光体による逆転写について説明する図である。
【図８】現像バイアス電圧の絶対値と上流に位置する感光体へ付着されるトナー量との関係を説明する図である。
【図９】定電流制御時における感光体の表面電位と膜厚との関係を説明する図である。
【図１０】実施形態に従うトナー量の制御について説明するフローチャートである。
【図１１】実施形態に従うＣＰＵの機能構成を説明する機能ブロック図である。
【図１２】色重ねされたトナーの逆転写について説明する図である。
【図１３】下流で色重ねされる感光体の膜厚と逆転写されるトナーの割合を説明する図である。
【図１４】定電圧制御時における感光体に流れる電流と膜厚との関係を説明する図である。
【図１５】印刷枚数毎の感光体の減耗量を環境温度の別に説明する図である。
【図１６】環境温度を考慮した累計の印刷枚数に基づく感光体の減耗量について説明する図である。
【図１７】印刷枚数毎の感光体の減耗量を環境温度および印字率の別に説明する図である。
【図１８】環境温度および印字率を考慮した累計の印刷枚数に基づく感光体の減耗量について説明する図である。
【図１９】環境温度および印字率を考慮した累計の印刷枚数に基づく感光体の減耗量について説明する図である。
【図２０】変形例に従う作像ユニットの構成について説明する図である。
【図２１】定電流制御時における感光体の表面電位と膜厚との関係を説明する図である。
【図２２】キャリアに対するトナーの濃度と上流に位置する感光体に付着されるトナーの量との関係について説明する図である。
【図２３】上流に位置する感光体の表面電位と、当該感光体に付着されるトナーの量との関係について説明する図である。
【図２４】変形例に従う感光体の膜厚検知のタイミングを説明するフローチャートである。
【図２５】現像器について説明する図である。
【図２６】感光体の位置、感光体の膜厚、および逆転写されるトナーの割合を説明する図である。
【図２７】感光体の膜厚傾斜を考慮した累計の印刷枚数に基づく感光体の減耗量について説明する図である。
【図２８】感光体の膜厚傾斜を考慮したレーザの出力強度について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２３】
＜Ａ．導入＞
図１は、逆転写について説明する図である。図１（ａ）に示されるように、上流に位置する感光体ＰＣ１と、中間転写体ＭＭを挟んで転写ローラＴＲ１が配置される。トナー搬送方向における下流方向には、感光体ＰＣ２と、転写ローラＴＲ２とが配置される。
【００２４】
画像形成を行うにあたって、感光体ＰＣ１の表面にトナーが付着される。このトナーは転写ローラＴＲ１とのニップ部Ｎｉ１を経て中間転写体ＭＭへ転写される。続いて、中間転写体ＭＭに転写されたトナーは、下流に配置される感光体ＰＣ２と転写ローラＴＲ２とのニップ部Ｎｉ２を経てより下流へ搬送される。
【００２５】
しかし、転写されたトナーがニップ部Ｎｉ２を通過する際、そのトナーの一部が中間転写体ＭＭから感光体ＰＣ２に転写されてしまうことがある。この現象を逆転写という。
【００２６】
この逆転写が生じる原因として、トナーと感光体ＰＣ２との間に生じる静電気力による吸着も挙げられるが、その主な原因は、トナーがニップ部Ｎｉ２で感光体ＰＣ２に押圧されることにより、力学的に感光体ＰＣ２の表面に転写されるためである。
【００２７】
すなわち、図１（ｂ）に示されるように感光体ＰＣ２と転写ローラＴＲ２との間（ニップ部Ｎｉ２）で生じる圧力が大きければ大きいほど、逆転写されるトナーの量は多くなる。
【００２８】
この圧力は様々な要因で変動する。たとえば、感光体ＰＣ２の膜厚、転写ローラＴＲ２の抵抗、バネ（不図示）が転写ローラＴＲ２を感光体ＰＣ２へ押さえつける力、転写ローラＴＲ２のベンディング、および転写ローラＴＲ２の硬度といったパラメータが変動することによって、ニップ部Ｎｉ２の圧力は変動される。
【００２９】
その中でも、特に変動しやすいパラメータとして、感光体ＰＣ２の膜厚が挙げられる。その理由として、転写後に感光体上に残留するトナーを回収する為に、クリーニングブレード等の清掃手段によって感光体の表面をわずかに削り取られるためである。また、近年電子写真方式を採用する画像形成装置では、像担持体である感光体を帯電させる帯電手段として、オゾン発生の抑制および高画質化を実現する為に接触式のローラ帯電方式が主に用いられているためである。これらの理由によって、画像形成に伴い感光体の膜厚が徐々に減耗することによって、感光体と転写ローラとの間に生じる圧力は徐々に弱くなる。
【００３０】
以下に、トナー像が形成された媒体が通過する感光体（像担持体）と、当該感光体と対応する転写体との間で生じる圧力に関連する情報に基づいて、逆転写されるトナーの割合を予測し、当該逆転写が生じる感光体よりも上流に位置する感光体に付着させるトナーの量を調整することによって画像ムラを抑制する制御について説明を行う。
【００３１】
以下、付着されるトナーの量を調整される感光体を「上流に位置する感光体」とも称する。また、上流に位置する感光体から中間転写ベルト１に転写されたトナー像が通過する感光体、すなわち、上流に位置する感光体よりも下流に配置される感光体を「下流に位置する感光体」とも称する。
【００３２】
＜Ｂ．実施形態１−感光体の膜厚に基づいてトナー量を調整＞
（ｂ１．画像形成装置１００）
図２は、実施形態に従う画像形成装置１００の構成例を説明する図である。画像形成装置１００は、レーザプリンタやＬＥＤプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置である。図２に示されるように、画像形成装置１００は、内部のほぼ中央部にベルト部材として中間転写ベルト１を備えている。中間転写ベルト１の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが中間転写ベルト１に沿って並んで配置され、感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋをそれぞれ有している。
【００３３】
像担持体である各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、プリントヘッド部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、各現像ローラ６ＹＲ、６ＭＲ、６ＣＲ、６ＫＲに対応する現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋと、中間転写ベルト１を挟んで各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと対向する１次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋがそれぞれ配置されている。
【００３４】
中間転写ベルト１の中間転写ベルト駆動ローラ８で支持された部分には、２次転写ローラ９が圧接されており、当該領域で２次転写が行なわれる。２次転写領域後方の搬送路Ｒ１の下流位置には、定着ローラ１０と加圧ローラ１１とを含む定着加熱部２０が配置されている。
【００３５】
画像形成装置１００の下部には、給紙カセット３０が着脱可能に配置されている。給紙カセット３０内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ３１の回転によって最上部の用紙から１枚ずつ搬送路Ｒ１に送り出されることになる。
【００３６】
なお、本実施形態において、画像形成装置１００は、一例として、タンデム式の中間転写方式を採用しているがこれに限定されるものではない。具体的には、電子写真方式であって、サイクル方式を採用する画像形成装置であってもよいし、現像装置から印刷媒体に直接トナーを転写する直接転写方式を採用する画像形成装置であってもよい。
【００３７】
（ｂ２．画像形成装置１００の概略動作）
次に、以上の構成からなる画像形成装置１００の概略動作について説明する。外部装置（たとえば、パソコン等）から画像形成装置１００の制御部７０に画像信号が入力されると、制御部７０ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各プリントヘッド部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを発光させて露光を行なう。
【００３８】
これにより、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ上に形成された静電潜像は、各現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋによりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。各色のトナー画像は、各１次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの作用により、図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト１上に順次重ね合わせて１次転写される。
【００３９】
このようにして中間転写ベルト１上に形成されたトナー画像は、２次転写ローラ９の作用により、用紙Ｐに一括して２次転写される。
【００４０】
用紙Ｐに２次転写されたトナー画像は、定着加熱部２０に達する。トナー画像は、加熱された定着ローラ１０、および加圧ローラ１１の作用により用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ５０を介して排紙トレイ６０に排出される。
【００４１】
（ｂ３．帯電器および現像器）
図３は、実施形態に従う帯電器および現像器について説明する図である。図３に示されるように、帯電器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋはそれぞれ、対応する感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと接触するローラ帯電方式を採用している。
【００４２】
帯電器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体の表面を帯電させるために電源装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋから帯電バイアス電圧を印加される。また、帯電器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ、対応する電圧計１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋと電気的に接続される。
【００４３】
現像ローラ６ＹＲ、６ＭＲ、６ＣＲ、６ＫＲは、それぞれ対応する電源装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋと電気的に接続され、現像バイアス電圧を印加される。これにより、現像ローラ６ＹＲ、６ＭＲ、６ＣＲ、６ＫＲは、トナーを対応する感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋへ付着させることができる。
【００４４】
（ｂ４．制御部７０）
図４は、実施形態に従う制御部７０について説明する図である。制御部７０は、その主要な制御要素として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）７３と、補助記憶装置７４と、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７５とを含む。
【００４５】
ＣＰＵ７１は、後述するＲＯＭ７３などに記憶されたプログラムを読み出して実行することで、画像形成装置１００の全体処理を実現する。なお、ＣＰＵ７１は、マイクロプロセッサ（Microprocessor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）およびその他の演算機能を有する回路のいずれであってもよい。
【００４６】
ＲＡＭ７２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などであり、ＣＰＵ７１がプログラムを動作するために必要なデータや画像データを一時的に記憶する。したがって、ＲＡＭ７２は、いわゆるワーキングメモリとして機能する。
【００４７】
ＲＯＭ７３は、典型的には、フラッシュメモリなどであり、ＣＰＵ７１で実行されるプログラムや、画像形成装置１００の動作に係る各種設定情報を記憶する。
【００４８】
補助記憶装置７４は、典型的には、ハードディスクなどで構成される。補助記憶装置７４は、比較的大容量のデータを不揮発的に格納することができ、画像形成装置１００で利用される画像データを記憶する。
【００４９】
インターフェイス７５は、各帯電器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、各プリントヘッド部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、各現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋと、各電源装置１４Ｙ，１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋと、各電圧計１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋと電気的に接続され、各種装置との信号のやりとりを行う。
【００５０】
（ｂ５．逆転写するトナー量の予測）
図５は、下流に位置する感光体の膜厚と、当該感光体によって逆転写されるトナーの割合を説明する図である。一例として、トナー搬送経路における感光体３Ｙに所定量のイエローのトナーを付着させ、中間転写ベルト１上に形成されたトナー像が通過する感光体、すなわち、感光体３Ｙよりも下流に位置する感光体３Ｍに逆転写されるトナーの割合について説明する。
【００５１】
図５に示されるように、感光体３Ｙよりも下流に位置する感光体３Ｍの膜厚が厚ければ厚いほど、感光体３Ｍに逆転写されるイエローのトナーの割合は大きくなる。これは、感光体３Ｍの膜厚が厚いほど、感光体３Ｍと１次転写ローラＭとの間に生じる圧力が高くなるためである。
【００５２】
図５に示されるように、下流に位置する感光体の膜厚から、上流に位置する感光体に付着させるトナーが逆転写されるトナーの割合を予測することもできる。同様に、図６に示されるように、下流に位置する感光体の膜厚が所定範囲内にあるときに、逆転写されるトナーの割合を予想するようにしてもよい。たとえば、下流に位置する感光体の膜厚が１５μｍ以上２０μｍ未満である場合、上流に位置する感光体に付着されるトナーのうち３％が下流に位置する感光体に逆転写される、と予測される。
【００５３】
本実施形態に従う画像形成装置１００は、４色の作像ユニット（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）を備える。そのため、図７に示されるように、上流に位置する感光体３Ｙに付着されるイエローのトナーは、中間転写ベルト１上に形成されたイエローのトナー像が通過する感光体、すなわち、感光体３Ｙよりも下流に位置する感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｋによって逆転写される。一例として、図６に従いイエローのトナーが逆転写される割合を計算する。感光体３Ｍの膜厚が１３μｍ、感光体３Ｃの膜厚が１７μｍ、感光体３Ｋの膜厚が２９μｍである場合、イエローのトナーが逆転写される割合は、１０（２＋３＋５）％と予測される。なお、図６に示されるテーブルは、補助記憶装置７４に格納されるものとする。
【００５４】
この場合、制御部７０は、感光体３Ｙに付着させるイエローのトナーの量を、予め設定されるトナーの量（以下、「設定トナー量」とも称する。）よりも１０％上乗せすることで、最終的に印刷される画像に表現されるイエローの濃度を目標濃度にすることができる。
【００５５】
上記の様に、本実施形態に従う画像形成装置は、下流に位置する感光体の膜厚に基づいて逆転写されるトナーの割合を予測し、上流に位置する感光体に付着させるトナーの量を調整することができる。その結果、本画像形成装置は、印刷される画像における濃度ムラを抑制することができる。また、本画像形成装置は、上流に位置する感光体に付着させるトナー量を調節するにあたって、逆転写されるトナー量を超えた過剰なトナーの供給を避けることができる。したがって、本画像形成装置は、不要なトナー消費を抑制することができる。
【００５６】
（ｂ６．感光体に付着させるトナー量の制御）
上記のように、制御部７０は、逆転写されるトナー量を予測した後に、上流に位置する感光体に付着させる設定トナー量に対してトナー量の上乗せなどの調節を行う必要がある。本実施形態では、制御部７０は、現像ローラ６ＭＲ、６ＣＲ、６ＫＲに印加される現像バイアス電圧を制御することによって、感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに付着されるトナー量を調節する。
【００５７】
図８は、現像バイアス電圧の絶対値と感光体へのトナー付着量との関係を説明する図である。図８に示されるように、現像バイアス電圧の絶対値が高く設定されるほど、対応する感光体に付着されるトナーの量は増えることが読み取れる。
【００５８】
露光装置によって露光された感光体の表面電位は設置電位付近であるため、現像バイアスの絶対値が高い方がトナーと感光体との間に生じる静電気力が大きくなり、より感光体にトナーが付着されやすくなるためである。
【００５９】
そのため、一例として、逆転写されるイエローのトナーの割合が１０％であると予測された場合、現像ローラ６ＹＲに印加される現像バイアス電圧は、設定トナー量に対応する現像バイアス電圧よりも１０％高く設定される。これにより、上流に位置する感光体３Ｙに付着されるトナーの量は、設定トナー量よりも１０％多くなる。その結果、制御部７０は、印刷される画像におけるイエローの濃度を目標濃度にすることができる。
【００６０】
（ｂ７．感光体の膜厚の測定）
上記では、逆転写されるトナーの量の割合を算出する際に、下流に位置する感光体の膜厚を用いている。以下に、この感光体の膜厚検知方法について説明を行う。以下、あるデバイス（たとえば、感光体）を説明する際に、色（イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック）を特定せずに説明を行う場合に、「感光体３」のように、ＹＭＣＫ表記を抜いて説明する場合がある。
【００６１】
感光体の表面電位Ｖｒと、感光体３に流れる電流Ｉｒとの間には、Ｉｒ＝ε・ε０・Ｌ・ｖｐ・Ｖｒ／τ（１）式の関係が成り立つ。ここで、εは感光体３の比誘電率、ε０は真空中の誘電率、Ｌは帯電器４の有効帯電幅、ｖｐは感光体３の周速度、τは感光体３の膜厚を表す。
【００６２】
（１）式において、ε、ε０、Ｌ、ｖｐは定数とみなすことができる。そのため、たとえば、電源装置１６から帯電器４に対して定電流制御を行なった状態で、感光体３の表面電位Ｖｒを電圧計１６を用いて測定することによって、感光体３の膜厚τを算出することができる。このとき、帯電器４は、感光体３の膜厚検知用の電極部材として機能する。
【００６３】
なお、ここで膜厚τとは、感光体３のキャリア発生層（ＣＧＬ層）およびキャリア輸送層（ＣＴＬ層）を足し合わせた層の厚みのことを言うものとする。
【００６４】
本実施形態において、制御部７０は、帯電器４に２５μＡの定電流を流した時に得られる感光体３の表面電位に基づいて、感光体３の膜厚τを算出するものとする。
【００６５】
図９は、定電流制御を行なったときの感光体３の表面電位（電圧値）Ｖｒと膜厚τとの関係を説明する図である。たとえば、Ｉｒを２５μＡに固定した時に得られたＶｒが５２０Ｖであった場合、制御部７０は、感光体３の膜厚τが２０μｍ以上２５μｍ未満であると判断することができる。なお、図９に示されるテーブルは、補助記憶装置７４に格納されるものとする。
【００６６】
上記によれば、本実施形態に従う画像形成装置１００は、感光体３の表面電位を測定することによって、感光体３の膜厚τを容易に測定することができる。
【００６７】
なお、帯電器４の抵抗は温度および湿度によって変化する。そのため、図９に示される条件を、温度および／または湿度の別に定義してもよい。これにより、制御部７０は、感光体３の膜厚を上記の例よりも精度よく予測することができる。
【００６８】
（ｂ８．逆転写を考慮した制御）
図１０は、本実施形態に従うトナー量の制御について説明するフローチャートである。図１０に示される処理は、制御部７０のＣＰＵ７１がＲＯＭ７３に格納される制御プログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
【００６９】
ステップＳ２において、制御部７０は、印刷ジョブの入力を受け、ステップＳ４において、画像パターンの解析を行う。画像パターンの解析とは、画像をシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色に分解することをいう。
【００７０】
ステップＳ６において、制御部７０は、分解した色ごとにトナー像を作成し、各感光体に付着させるトナー量の仮設定を行う。この仮設定は、感光体３に形成されたトナー像が中間転写ベルト１に転写されず、感光体表面上に残るトナー残りも考慮される。
【００７１】
ステップＳ８において、制御部７０は、入力された印刷ジョブがカラー印刷ジョブかモノクロ印刷ジョブであるかを判断する。ステップＳ８において入力された印刷ジョブがモノクロ印刷ジョブであると判断した場合（ステップＳ８においてモノクロ）、制御部７０は、当該制御をステップＳ１４に進め、ステップＳ６で仮設定されたトナー量に従い印刷を行う。
【００７２】
これは、作像ユニット２Ｋが、トナー搬送方向において最も下流に位置する作像ユニットであるため、ブラックのトナーが他の感光体によって逆転写されるという事態が生じ得ないためである。
【００７３】
一方、ステップＳ８において入力された印刷ジョブがカラー印刷ジョブであると判断した場合（ステップＳ８においてカラー）、制御部７０は、当該制御をステップＳ１０に進める。
【００７４】
ステップＳ１０において、制御部７０は、下流に位置する感光体３の膜厚τを検知する。より具体的には、制御部７０は、下流に位置する感光体３に対応する帯電器４に定電流２５μＡを流し、当該感光体の表面電位Ｖｒを電圧計１６によって測定する。制御部７０は、取得した電圧値Ｖｒに基づいて感光体３の膜厚τを算出する。
【００７５】
ステップＳ１２において、制御部７０は、取得した感光体３の膜厚τに基づいて、上流に位置する感光体３に対応する現像ローラ６Ｒに印加される現像バイアス電圧を調整する。たとえば、上流に位置する感光体が感光体３Ｍである場合、制御部７０は、感光体３Ｍよりも下流に位置する感光体３Ｃおよび３Ｋの膜厚を取得し、逆転写されるマゼンダのトナーの割合を算出する。さらに、制御部７０は、現像ローラ６ＭＲに印加される現像バイアス電圧を、ステップＳ６で仮設定されたトナー量に対応する現像バイアス電圧よりも逆転写されるトナーの割合に応じて高く設定する。
【００７６】
ステップＳ１４において、制御部７０は、逆転写されるトナーの割合を考慮した現像バイアス電圧を現像ローラ６Ｒに印加し、印刷を行う。
【００７７】
上記によれば、本実施形態に従う画像形成装置は、下流に位置する感光体の膜厚に基づいて逆転写されるトナー量を見積もり、印刷される画像の濃度を調整することができる。より具体的には、本画像形成装置は、下流に位置する感光体の膜厚が厚くなるほど、すなわち、下流に位置する感光体と対応する転写ローラとの間に生じる圧力が高くなるほど、上流に位置する感光体へ付着させるトナー像のトナー濃度がより高くなるように調整する。これにより、本画像形成装置は、印刷される画像における濃度ムラおよび不要なトナー消費を抑制することができる。
【００７８】
図１１は、実施形態に従うＣＰＵ７１の機能構成を説明する機能ブロック図である。図１１を参照して、ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７３に格納されるプログラムを実行することで、画像解析部７６、情報取得部７７、および調整部７８として機能する。
【００７９】
画像解析部７６は、印刷ジョブが入力されると、画像をシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色に分解し、分解した画像を情報取得部７７へ出力する。
【００８０】
情報取得部７７は、画像解析部７６から入力された画像に基づいて、制御対象である上流の感光体を判断する。続いて、情報取得部７７は、上流の感光体よりもトナー搬送方向において下流に位置する感光体の膜厚を検知するため、当該下流に位置する感光体の表面電位を電圧計から取得する。情報取得部７７は、取得した電圧値に基づいて下流に位置する感光体の膜厚を取得して調整部７８へ出力する。
【００８１】
調整部７８は、情報取得部７７から入力された下流に位置する感光体の膜厚情報に基づいて、上流に位置する感光体に付着させるトナーが逆転写される割合を算出する。続いて、調整部７８は、算出した逆転写されるトナーの割合に基づいて、当該トナーを供給する現像ローラに印加される現像バイアス電圧を、印刷される画像におけるトナー濃度が目標濃度となるように調整する。
【００８２】
制御部７０は、上記一連の制御を行なうことによって、印刷される画像におけるトナー濃度ムラおよび不要なトナー消費の抑制を行うことができる。
【００８３】
（ｂ９．色重ねを行うときの制御）
たとえば画像形成装置１００を用いて赤色を表現したい場合、制御部７０は、マゼンダとイエローのトナーを色重ねすることによって赤色を表現する。トナーの色重ねを行うと、トナーの厚みが厚くなり、感光体と転写ローラとの間で生じる圧力が高くなる。その結果、色重ねされたトナーは、下流に位置する感光体で逆転写される割合が高くなる。
【００８４】
本例では、トナーの色重ねを行う際の制御について説明を行う。図１２は、色重ねされたトナーの逆転写について説明する図である。印刷された画像上で赤色を表現する場合、制御部７０は、イエローのトナーＴＹと、マゼンダのトナーＴＭとを重ね合わせる。
【００８５】
図１２に示されるように下流で色重ねされるマゼンダのトナーＴＭは、上流で色重ねされるイエローのトナーＴＹの上に重ね合わせられるように転写される。そのため、感光体３Ｍよりも下流に位置する感光体３Ｃおよび３Ｋと接するときのマゼンダのトナーＴＭは、見かけ上厚みが厚くなる。その結果、下流で色重ねされるマゼンダのトナーＴＭが逆転写される割合は、単色印刷時において逆転写される割合よりも高くなる。
【００８６】
そこで、下流で色重ねされるトナーの逆転写率を算出する際は、図６に示されるテーブルではなく、図１３に示されるテーブルが用いられる。当該テーブルにおける逆転写率は、下流に位置する感光体の膜厚τが同条件の単色印刷時における逆転写率（図６に示されるテーブルに記載の逆転写率）よりも高く設定される。
【００８７】
たとえば、印刷された画像上で赤色を表現するにあたって感光体３Ｃの膜厚が１７μｍ、感光体３Ｋの膜厚が２９μｍである場合、下流で色重ねされるマゼンダのトナーが逆転写される割合は、１２（５＋７）％と予測することができる。なお、図１３に示されるテーブルは、補助記憶装置７４に格納されているものとする。
【００８８】
一方、上流で色重ねされるイエローのトナーＴＹは、下流で色重ねされるマゼンダのトナーＴＭによって覆われる。そのため、イエローのトナーＴＹは、下流の感光体３Ｍ、３Ｃおよび３Ｋとは直接接触しない。その結果、上流で色重ねされるイエローのトナーＴＹが下流の感光体に逆転写される割合は、単色印刷時におけるイエローのトナーＴＹの逆転写される割合よりも低くなる。
【００８９】
したがって、上流で色重ねされるトナーの逆転写率を算出するにあたって、図６に示されるテーブルよりも、下流の感光体の膜厚τに対する逆転写率ηの割合を下げたテーブルを用いてもよい。一例として、下流の膜厚τが１５μｍ以上２０μｍ未満である場合、逆転写率ηを１％としてもよい。
【００９０】
上記によれば、本実施形態に従う画像形成装置は、複数色のトナーを色重ねする場合においても色重ねされるトナーの逆転写率を考慮した制御を行なうことができるため、画像ムラおよび不要なトナー消費を抑制することができる。
【００９１】
（ｂ１０．膜厚検知に関する変形例）
［ｂ１０−１．電圧値に基づく検知］
上記の例では、制御部７０は、帯電器４に定電流を流した時に得られる感光体３の表面電位Ｖｒに基づいて感光体３の膜厚τを検知する。他の局面において、（１）式においてＩｒ∝Ｖｒ／τであることを利用して、制御部７０は、電源装置１４から帯電器４に対して定電圧を印加し、その際に流れる電流Ｉｒの値に基づいて感光体３の膜厚τを検知してもよい。
【００９２】
図１４は、定電圧制御を行なった時の感光体３に流れる電流Ｉｒと膜厚τとの関係を説明する図である。たとえば、Ｖｒを５００Ｖに固定した時に得られた電流Ｉｒの値が５０μＡ以上７５μＡ未満である場合、制御部７０は、感光体３の膜厚τが１５μｍ以上２０μｍ未満であると判断することができる。本変形例において、図１４に示されるテーブルは、補助記憶装置７４に格納されているものとする。
【００９３】
なお、帯電器４の抵抗は温度および湿度によって変化する。そのため、図１４に示される条件を、温度および／または湿度の別に定義してもよい。これにより、制御部７０は、感光体３の膜厚τを上記の例よりも精度よく予測することができる。
【００９４】
［ｂ１０−２−１．印刷枚数に基づく検知］
感光体３が減耗する量は、感光体３の走行距離に起因する。また、感光体３が減耗する量は、感光体３の回転時（印刷時）における感光体３の周囲の環境温度Ｔｒによっても変化する。そこで、他の感光体３の膜厚検知手段として、制御部７０は、印刷時の環境温度Ｔｒおよび印刷枚数（通紙枚数）に基づいて感光体３の膜厚を予測してもよい。
【００９５】
図１５は、印刷枚数毎の感光体３の減耗量を環境温度Ｔｒの別に説明する図である。たとえば、２０℃以上３０℃未満の環境温度Ｔｒでイエローのトナーを用いた印刷を１ｋ（１０００）枚行った場合、制御部７０は、感光体３Ｙは０．１５μｍ減耗したと予想する。
【００９６】
本変形例において、図１５に示されるテーブルは、補助記憶装置７４に格納されているものとする。また、制御部７０は、各色ごとに印刷に用いた枚数を環境温度Ｔｒの別にカウントアップし、これらの数値を補助記憶装置７４に保存・更新する。また、環境温度Ｔｒは、各色の感光体の付近に設置されるサーミスタ（不図示）によって計測される。
【００９７】
図１６は、各温度領域における累計の印刷枚数と、感光体３の減耗量を説明する図である。図１６に示される例は、一例として、感光体３Ｙの減耗量を説明するものとする。環境温度Ｔｒが３０℃以上のときにイエローのトナーを用いた印刷を５ｋ枚行っているため、当該条件において、感光体３Ｙは、０．５（５×０．１）μｍ減耗していると予測される。同様にして、感光体３Ｙは、環境温度Ｔｒが２０℃超え３０℃以下の条件では３（２０×０．１５）μｍ、環境温度Ｔｒが１０℃超え２０℃以下の条件では８（４０×０．２０）μｍ、環境温度Ｔｒが１０℃以下の条件では、０．６（２×０．３）μｍ減耗していると予測される。
【００９８】
したがって、制御部７０は、図１６に示される例において、感光体３Ｙの減耗量は１２．１μｍであると予測する。続いて、制御部７０は、補助記憶装置７４に格納されている感光体３Ｙの減耗前の当初の膜厚（たとえば、５０μｍ）から算出した減耗量を差し引いて、感光体３Ｙの現在の膜厚を予測する。
【００９９】
上記によれば、本変形例に従う画像形成装置は、電流計や電圧計といった計測機器を設けずとも、トナーを用いた印刷枚数に基づいて感光体の膜厚を予測することができる。
【０１００】
また、上記において、制御部７０は、印刷時における環境温度Ｔｒを考慮しているが、単に印刷枚数に基づいて感光体の減耗量を予測する構成であってもよい。
【０１０１】
また、上記において、制御部７０は、印刷枚数に基づいて感光体の減耗量を算出しているが、感光体３の走行距離（回転数）に基づいて感光体の減耗量を算出する構成であってもよい。
【０１０２】
［ｂ１０−２−２．印字率に基づく検知］
感光体３の減耗量は、感光体３を用いた印刷枚数（走行距離）に加えて、印字率によっても変化する。印字率とは、記録媒体（用紙等）に対し印刷されている積算面積の比率をいう。そこで、制御部７０は、図１７のように、印刷枚数毎の感光体３の減耗量を環境温度Ｔｒおよび印字率Ｐの別に定義されるテーブルを用いて計算することによって、より高精度に感光体３の減耗量を予測することができる。
【０１０３】
たとえば、環境温度Ｔｒが２０℃超え３０℃以下であって、印字率Ｐが１０％以上２０％未満の条件においてイエローのトナーを用いて１ｋ枚印刷を行った場合、制御部７０は、感光体３Ｙの膜厚が０．１２μｍ減耗したと予測することができる。
【０１０４】
本変形例において、図１７に示されるテーブルは、補助記憶装置７４に格納されているものとする。また、制御部７０は、各色ごとに印刷に用いた枚数を環境温度Ｔｒおよび印字率Ｐの別にカウントアップし、これらの数値を補助記憶装置７４に保存・更新する。
【０１０５】
一例として、イエローのトナーを用いた累計印刷枚数を環境温度Ｔｒおよび印字率Ｐの別に計測したテーブルを図１８に示す。
【０１０６】
この場合、制御部７０は、図１７および図１８に示される数値に基づいて、感光体３Ｙの減耗量を計算する。たとえば、１０℃超え２０℃以下であって印字率Ｐが１０％未満の条件において、イエローのトナーを用いた累計印刷枚数は３０ｋ枚であることから、制御部７０は、当該条件において感光体３Ｙが６（３０×０．２）μｍ減耗したと予測する。制御部７０は、図１９に示されるように他の条件においても感光体３Ｙの減耗量を計算し、感光体３Ｙの膜厚が合計１３．２μｍ減耗したと予測する。
【０１０７】
上記によれば、本変形例に従う画像形成装置は、電流計や電圧計といった計測機器を設けずとも、感光体の膜厚を高精度に予測することができる。
【０１０８】
［ｂ１０−３．表面電位計を用いた膜厚検知］
上記では、帯電器４に予め定められた電流Ｉｒを流し、当該帯電器に対応する感光体３の表面電位Ｖｒを電圧計１６によって測定して、感光体３の膜厚を検知する構成について説明した。本変形例に従う画像形成装置１００Ａは、感光体３の表面電位Ｖｒを、電圧計ではなく表面電位計を用いて計測する。なお、本変形例における画像形成装置１００Ａは、画像形成装置１００と基本的な構成は同じであるため、相違する点についてのみ説明を行う。
【０１０９】
図２０は、変形例に従う作像ユニットの構成について説明する図である。感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの周りに、対応する非接触方式のコロナ放電方式に従う帯電器１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋがさらに配置され、これら帯電器の下流に非接触方式の表面電位計１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋがそれぞれ配置される。帯電器１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋはそれぞれ、電源装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋと電気的に接続される。
【０１１０】
感光体３の膜厚を測定するにあたって、電源装置１４は帯電器１７に３００μＡの定電流を流して帯電器１７から近接する感光体３に対するコロナ放電を発生させる。表面電位計１８は、コロナ放電によって帯電された感光体３の表面電位を計測する。
【０１１１】
図２１は、帯電器１７に対して定電流制御を行なった時の感光体３の表面電位Ｖｒと膜厚τとの関係を説明する図である。たとえば、帯電器１７に３００μＡの定電流を流した時に得られた感光体３の表面電位Ｖｒが５７０Ｖである場合、制御部７０は、感光体３の膜厚τが１５μｍ以上２０μｍ未満であると判断することができる。なお、本変形例において、図２１に示されるテーブルは、補助記憶装置７４に格納されているものとする。
【０１１２】
上記によれば、非接触方式の表面電位計１８によって感光体３の膜厚τを計測することができる。また、接触方式の電圧計１６を用いた場合、感光体全体の平均膜厚としての表面電位Ｖｒを取得することになるが、非接触方式の表面電位計１８は、局所領域における感光体３の膜厚τに対する表面電位Ｖｒを取得することができる。
【０１１３】
上記において、感光体３の膜厚検知方法に関する変形例を説明したが、他の局面において、制御部７０は、段差計、渦電流式膜厚計等の接触式膜厚測定方法や、色彩色差法、干渉法、光吸収法等を用いた非接触式膜厚測定方法を用いて感光体の膜厚を検知してもよい。
【０１１４】
（ｂ１１．上流に位置する感光体に付着させるトナー量の制御に関する変形例）
［ｂ１１−１．トナー濃度による制御］
本変形例に従う画像形成装置１００Ｂは、現像器６において、キャリアおよびトナーを含む現像剤を用いる２成分現像方式を採用する。なお、画像形成装置１００Ｂは、画像形成装置１００と基本的な構成は同じであるため、相違する点についてのみ説明を行う。
【０１１５】
上記の例において、画像形成装置１００は、現像ローラ６Ｒに印加される現像バイアス電圧を制御することによって感光体３に付着されるトナー量を制御していた。本変形例に従う画像形成装置１００Ｂは、キャリアに対するトナーの濃度を調節することによって、感光体３に付着されるトナー量を制御する。
【０１１６】
図２２は、キャリアに対するトナーの濃度と、感光体３に付着されるトナーの量との関係について説明する図である。図２２に示されるように、キャリアに対するトナーの濃度が高くなるほど、感光体３に付着されるトナーの量が増えることが読み取れる。
【０１１７】
そこで、制御部７０は、下流に位置する感光体３の膜厚τが薄くなるにつれて、言い換えれば、上流に位置する感光体３に付着させるトナーが逆転写される割合が低下するにつれて、上流に位置する感光体３に対応する現像器６において、キャリアに対するトナーの濃度を減らすように制御する。これにより、本変形例に従う画像形成装置１００Ｂは、印刷される画像に表現されるトナーの濃度を目標濃度にすることができる。
【０１１８】
［ｂ１１−２．プリントヘッド部のビームパワーによる制御］
他の局面において、制御部７０は、上流に位置する感光体３に付着させるトナー量を調整するにあたって、プリントヘッド部５のレーザ（不図示）の出力強度を制御してもよい。レーザの出力強度を高くすると、感光体３の表面電位は、より接地電位に向けて緩和される。そのため、図２３に示されるように、感光体３の表面電位が接地電位に近づくほど、現像ローラ６Ｒと感光体３との電位差が大きくなるため、感光体３へのトナーの付着量が増える。
【０１１９】
そこで、制御部７０は、下流に配置される感光体３の膜厚τが薄くなるにつれて、言い換えれば、上流に位置する感光体３に付着させるトナーが逆転写される割合が低下するにつれて、上流に位置する感光体３に対応するプリントヘッド部５のレーザの出力強度を下げるように制御する。これにより、本変形例に従う画像形成装置は、印刷される画像に表現されるトナーの濃度を目標濃度にすることができる。
【０１２０】
（ｂ１２．膜厚検知するタイミングに関する変形例）
上記の例では、画像形成装置１００に印刷ジョブが入力されるたびに、下流に配置される感光体３の膜厚τを検知していた。本変形例において、画像形成装置１００は、所定の条件を満たした時に下流に位置する感光体３の膜厚τを検知する。これにより、印刷ジョブの度に下流に位置する感光体３の膜厚検知を行わなくともよいため、印刷の処理速度を向上させることができる。
【０１２１】
図２４は、変形例に従う感光体の膜厚検知のタイミングを説明するフローチャートである。図２４に示される処理は、制御部７０のＣＰＵ７１がＲＯＭ７３に格納される制御プログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
【０１２２】
図２４を参照して、ステップＳ２０において、制御部７０は、感光体３が交換されたか否かを判断する。感光体３が交換されたと判断する場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御部７０は、ステップＳ２６において交換された感光体３の膜厚τを検知し、当該膜厚に関するデータを補助記憶装置７４へ格納および更新する。
【０１２３】
一方、感光体３が交換されていないと判断する場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御部７０は、ステップＳ２２において感光体３の累積回転数が所定回転数に到達したか否かを判断する。本変形例において、一例として、所定回転数は、３０００×ｎ回転（ｎ＝１、２、・・・）とする。制御部７０は、感光体３の累積回転数が所定回転数に到達したと判断する場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、ステップＳ２６において感光体３の膜厚τを検知し、当該膜厚に関するデータを補助記憶装置７４へ格納および更新する。
【０１２４】
また、制御部７０は、ステップＳ２４において、感光体３を用いた累積印刷枚数が所定枚数に到達したか否かを判断する。本変形例において、一例として、所定枚数は、１０００×ｍ枚（ｍ＝１、２、・・・）とする。制御部７０は、感光体３を用いた累積印刷枚数が所定枚数に到達したと判断する場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、ステップＳ２６において感光体３の膜厚τを検知し、当該膜厚に関するデータを補助記憶装置７４へ格納および更新する。
【０１２５】
上記によれば、本変形例に従う画像形成装置は、印刷ジョブの入力の度に感光体の膜厚検知を行わなくとも、所定の条件を満たした時に感光体の膜厚検知を行うことができる。また、これにより、本画像形成装置は、補助記憶装置に格納されている情報に基づいて印刷時にトナー量を調節することができるため、印刷の処理速度を向上させることができる。
【０１２６】
＜Ｃ．実施形態２−感光体の膜厚傾斜を考慮してトナー量を調整＞
実施形態１では、制御部７０は、表面電位計１８を用いる場合を除いて、感光体全体の平均膜厚に基づくトナー量の調整制御を行なっている。しかしながら、感光体３が減耗する量は、感光体３の位置（場所）によっても異なる。
【０１２７】
図２５は、現像器６について説明する図である。図２５に示されるように、現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、それぞれ現像ローラ６ＹＲ、６ＭＲ、６ＣＲ、６ＫＲに現像剤を供給するスクリュー１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋを備える。現像剤は、スクリュー１９によって搬送され現像ローラ６Ｒの現像剤搬送上流側から現像剤搬送下流側へと供給される。
【０１２８】
現像剤には、感光体３を研磨するための研磨微粒子が含まれている。この研磨微粒子が存在する密度は、現像ローラ６Ｒにおいて、現像剤搬送上流側が高く、現像剤搬送下流側へ行くにつれて低くなる。そのため、感光体３において、現像剤搬送上流側は、現像剤搬送下流側に比べて研磨微粒子によって削られる量が多くなる。
【０１２９】
図２６は、感光体の位置、感光体の膜厚、および逆転写されるトナーの割合を説明する図である。感光体３の現像剤搬送上流側は研磨微粒子による減耗量が多いため膜厚が薄く、感光体３の現像剤搬送下流側は、研磨微粒子による減耗量が少ないため膜厚が厚い。そのため、感光体３と１次転写ローラとの間に生じる圧力は、現像剤搬送上流側の方が小さく、現像剤搬送下流側の方が大きい。よって、感光体３によって逆転写されるトナーの割合も、現像剤搬送上流側の方が小さく、現像剤搬送下流側の方が大きい。
【０１３０】
そこで、本実施形態に従う制御では、下流に位置する感光体３の膜厚傾斜を考慮してトナー量の調整を行う。以下、その方法について説明を行う。なお、本変形例における画像形成装置１００Ｃは、画像形成装置１００と基本的な構成は同じであるため、相違する点についてのみ説明を行う。
【０１３１】
本実施形態において、制御部７０は、印刷枚数に基づいて感光体３の膜厚τを算出する。ここで、制御部７０は、図２７に示されるテーブルに基づいて感光体３の膜厚τを算出する。図２５に示されるテーブルでは、感光体３を回転軸方向に２分割し、現像剤搬送上流側の感光体削れ量を現像剤搬送下流側の感光体削れ量よりも多く設定している。
【０１３２】
たとえば、１０℃超え２０℃以下の環境温度Ｔｒ条件において、１ｋ枚印刷を行った場合、制御部７０は、感光体３の現像剤搬送上流側の領域は０．２μｍ、現像剤搬送下流側の領域は０．１５μｍ削れたと予測することができる。
【０１３３】
次に、膜厚傾斜を考慮した上流側に位置する感光体３へ付着させるトナー量の制御方法について説明する。本実施形態に従う制御部７０は、上記説明したプリントヘッド部５のレーザの出力強度を調整することによって、膜厚傾斜を考慮したトナー付着量の制御を行なう。
【０１３４】
図２８に示されるように、制御部７０は、感光体３の現像剤搬送上流側の領域を露光させるレーザの出力強度を、現像剤搬送下流側の領域を露光させるレーザの出力強度よりも低く設定する。これらレーザの出力強度の差分は、感光体３の現像剤搬送上流側および下流側の領域における膜厚の差分に基づいて計算される。
【０１３５】
上記によれば、本実施形態に従う画像形成装置１００Ｃは、下流に位置する感光体の膜厚傾斜を考慮して上流に位置する感光体に付着させるトナー量を調節することができるため、実施形態１に従う画像形成装置よりも、印刷される画像の濃度ムラ、および不要なトナー消費をさらに抑制することができる。
【０１３６】
なお、上記の例では感光体３を回転軸方向に２分しているが、３分割以上して図２５に示されるような削れ量のテーブルを設定してもよい。
【０１３７】
また、制御部７０は、印刷枚数、環境温度Ｔｒに加えて印字率Ｐをさらに考慮して感光体３の削れ量を予測する構成をとってもよい。
【０１３８】
また、他の膜厚傾斜を考慮した感光体３の膜厚検知方法として、上記の表面電位計を用いることができる。仮に、感光体３を回転軸方向に３分割した場合、表面電位計はそれぞれの領域に近接して配置される。これにより、制御部７０は、分割した領域における感光体３の膜厚を検知することができる。
【０１３９】
上記の実施形態１および２において、制御部７０は、下流に位置する感光体３の膜厚τに基づいて逆転写されるトナーの割合を予測する。しかし、別の局面において、制御部７０は、下流に位置する感光体３と１次転写ローラとの間に生じる圧力を直接計測してもよい。この場合、１次転写ローラの表面に、圧電効果を有するシート状の圧電素子（ピエゾフィルム）を設けることによって感光体３と１次転写ローラとの間に生じる圧力を計測することができる。
【０１４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４１】
１  中間転写ベルト、２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ  作像ユニット、３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ，ＰＣ１，ＰＣ２  感光体、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ  帯電器、５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ  プリントヘッド部、６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ  現像器、７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ  １次転写ローラ、７０  制御部、７４  補助記憶装置、７６  画像解析部、７７  情報取得部、７８  調整部。
【図１】
0006582902.tif 000002
【図２】
0006582902.tif 000003
【図３】
0006582902.tif 000004
【図４】
0006582902.tif 000005
【図５】
0006582902.tif 000006
【図６】
0006582902.tif 000007
【図７】
0006582902.tif 000008
【図８】
0006582902.tif 000009
【図９】
0006582902.tif 000010
【図１０】
0006582902.tif 000011
【図１１】
0006582902.tif 000012
【図１２】
0006582902.tif 000013
【図１３】
0006582902.tif 000014
【図１４】
0006582902.tif 000015
【図１５】
0006582902.tif 000016
【図１６】
0006582902.tif 000017
【図１７】
0006582902.tif 000018
【図１８】
0006582902.tif 000019
【図１９】
0006582902.tif 000020
【図２０】
0006582902.tif 000021
【図２１】
0006582902.tif 000022
【図２２】
0006582902.tif 000023
【図２３】
0006582902.tif 000024
【図２４】
0006582902.tif 000025
【図２５】
0006582902.tif 000026
【図２６】
0006582902.tif 000027
【図２７】
0006582902.tif 000028
【図２８】
0006582902.tif 000029