JP2007316136A - 画像形成装置、及び、トナー濃度調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリア現像を抑制可能な画像形成装置、及び、この画像形成装置に用いられるトナー濃度調整方法を提供する。
【解決手段】目標トナー濃度変更部１１８は、目標トナー濃度メモリ１１２及び感光体回転数カウント部２２５と接続されている。目標トナー濃度変更部１１８には、感光体回転数と目標トナー濃度との関係、及び、感光体ドラムの累積回転数が記憶されている。目標トナー濃度メモリ１１２に記憶された目標トナー濃度は、目標トナー濃度変更部１１８で更新される感光体ドラムの累積回転数に応じて変更される。
【選択図】図４

Description

本発明は、像担持体の表面を一様に帯電した状態で、画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成し、かつトナー現像すると共に、記録媒体へ直接、或いは中間転写体を介してトナー画像を転写して画像を形成する画像形成装置、及び、この画像形成装置に用いられるトナー濃度調整方法に関するものである。

従来から、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ等の画像形成装置が用いられている。電子写真方式の画像形成装置では、一般的に、帯電部へ所定の電圧を印加することによって感光体ドラムの表面を一様に帯電し、光走査部からの光ビームによって静電潜像を形成し、現像部においてトナーを供給して現像し、転写部において例えば、中間転写体等へトナー像を転写した後、用紙へ画像を転写する。そして、画像が転写された用紙は、排出口までの搬送中に定着部において定着処理され、画像形成が完了する。

ところで、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する現像剤としてトナーとキャリアの２成分を含む二成分現像装置を用いた画像形成装置がある。この二成分現像装置を用いた画像形成装置では良好な画像を得るために、二成分現像剤のトナー濃度を最適な状態にコントロールする必要がある。そのために、例えばトナー濃度調整用のパッチ画像を所定の間隔で形成し、そのパッチ画像の濃度を測定し、これと対応づけて予め設定されている目標トナー濃度と比較することで、トナーのディスペンス量の調整を行なっている。

使用により感光体ドラムの磨耗が進んでくると、感光体ドラムの感度が上がり、現像効率も上がる。このため同じ現像バイアスでトナー濃度調整用パッチ画像を形成すると、パッチ画像の濃度が上昇してしまう。通常、パッチ画像の濃度上昇に応じて、現像剤の目標トナー濃度は低くなるように設定されている。したがって、トナー濃度が低くなるように調整される。

しかしながら、実際には、感光体ドラムの感度に起因してパッチ画像濃度が上昇しているため、トナー濃度を下げると印刷画像の濃度が出なくなってしまう。そこで、通常は濃度を出すために、現像コントラストを上げるようにコントロールが行われる。その結果、トナー濃度が低くかつ現像コントラストが高くなり、キャリア現像（ＢＣＯ）が発生しやすく、画質欠陥や装置へダメージを与えることが考えられる。

感光体ドラムの磨耗に関しては、例えば特許文献１が提案されている。特許文献１では、感光体ドラムの膜厚が薄くなってもカブリ等が発生せず、画質濃度も低下しない良好な画質が得られる電子写真法を提供するために、感光体上の静電潜像を交番電界によって顕画像化する電子写真法で、感光体の膜厚を検知し、この膜厚が薄くなるに従い、交番電界の周波数を上げることを提案している。しかし感光体膜厚が減少した場合に発生する現象は、使用する感光体や現像剤の特性により、本発明のように画像濃度が上昇する場合もあれば、特許文献１のようにカブリとなる場合もある。そして特許文献１で提案されている交番電界の周波数を上げる方法はカブリの抑制にはなるが特許文献１の中でも述べられているように画像濃度を低下させる効力はほとんどない。
特開平７−１９１５３５号公報

本発明は上記事実を考慮して成されたものであり、キャリア現像を抑制可能な画像形成装置、及び、この画像形成装置に用いられるトナー濃度調整方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の画像形成装置は、表面に感光性を有する感光膜を備えた像担持体と、前記像担持体の表面へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成する露光部と、キャリア及びトナーを含む二成分現像剤を有し、前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する二成分現像部と、前記二成分現像剤のトナー濃度の調整用に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記画像の濃度に対応した、前記二成分現像剤の目標トナー濃度を記憶する記憶手段と、前記濃度検出手段により検出された画像の濃度に基づいて、前記二成分現像剤のトナー濃度を前記目標トナー濃度に近づくように調整するトナー濃度調整手段と、前記感光膜の厚みを検出可能な膜厚検出手段と、前記膜厚検出手段により検出された前記感光膜の厚みの減少に応じて、前記目標トナー濃度を濃くする目標トナー濃度変更手段と、を含んで構成されている。

また、請求項５のトナー濃度調整方法は、感光性を有する感光膜を備えた像担持体の表面を画像データに基づいて露光することで形成された静電潜像を、キャリア及びトナーを含む二成分現像剤で現像する、二成分現像装置におけるトナー濃度調整方法であって、前記二成分現像剤のトナー濃度の調整用に形成された画像の濃度を検出して、前記検出された画像の濃度に基づいて、前記二成分現像剤のトナー濃度を予め前記画像に対応づけて記憶された目標トナー濃度に近づくように調整すると共に、前記感光膜の厚みを検出し、前記検出された前記感光膜の厚みの減少に応じて、前記目標トナー濃度を濃くするものである。

請求項１及び請求項５に記載の発明では、二成分現像剤のトナー濃度の調整用に画像が形成される。そして、形成された画像の濃度を検出し、検出された濃度に基づいて、二成分現像剤のトナー濃度を調整する。この調整は、予め前記画像に対応づけて目標トナー濃度を記憶しておき、この目標トナー濃度に近づくように行われる。

像担持体の感光膜の膜厚が減少すると、像担持体の感度が上がり、現像効率も上がる。このため同じ現像バイアスで画像を形成すると、画像の濃度が上昇してしまう。通常、画像の濃度上昇に応じて、現像剤のトナー濃度は低くなるように設定されているが、トナー濃度を下げると印刷画像の濃度が出なくなってしまう。そこで、通常は濃度を出すために、現像コントラストを上げるようにコントロールが行われる。その結果、トナー濃度が低くかつ現像コントラストが高くなり、キャリア現像（ＢＣＯ）が発生しやすくなる。

そこで、本発明では、像担持体の感光膜の膜厚減少に応じて、目標トナー濃度を濃くなる方向へ変更する。これにより、感光膜の膜厚減少に伴うトナー濃度の低下が防止され、キャリア現像を抑制することができる。

なお、感光膜の膜厚の検出は、膜厚そのものを直接検出してもよいし、像担持体の使用量などから間接的に推定により検出してもよい。

請求項２の画像形成装置は、前記膜厚検出手段により検出された前記感光膜の厚みの減少に応じて、前記露光部により露光される露光電位と前記二成分現像剤の現像バイアスとの電位差の上限値を小さくする電位差上限値変更手段、をさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項６のトナー濃度調整方法は、前記検出された感光膜の厚みの減少に応じて、前記露光の電位と前記二成分現像剤の現像バイアスとの電位差の上限値を小さくすること、を特徴とする。

請求項２及び請求項６に記載の発明によれば、感光膜の厚みの減少に応じて、露光の電位と現像バイアスとの電位差（現像コントラスト）の上限値が小さくされるので、キャリア現像が発生しやすい、高現像コントラストの状態を回避することができる。

なお、前記電位差の上限値は、請求項３及び請求項７に記載のように、前記現像バイアスの上限値を変更することにより小さくすることができる。

また、前記電位差の上限値は、請求項４及び請求項８に記載のように、前記露光部による露光量の上限値を変更することにより小さくすることもできる。

本発明の画像形成装置、及び、トナー濃度調整方法によれば、像担持体の感光膜の厚みの減少に応じて、目標トナー濃度を濃くするので、トナー濃度の低下が防止され、キャリア現像を抑制することができる。

（画像形成装置の概略構成）
図１には、本発明の実施形態に係る、画像形成装置１０の概略構成が示されている。画像形成装置１０には、エンジン部１２が備えられており、エンジン部１２の下部には、給紙ユニット１４が設けられている。

エンジン部１２には、４個のトナーカートリッジ６４が配設されている。各トナーカートリッジ６４には、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色毎の現像剤が充填されている。現像剤としては、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が使用されている。トナーは、少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、目的に応じて外添剤が添加される。キャリアは、鉄等の磁性粉末が適用され、磁性粉末表面に樹脂被覆層を有していてもよい。

トナーカートリッジ６４は、それぞれ現像剤供給路６５によって、図１の上から順に配列された後述する現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃと接続されており、トナーカートリッジ６４中の現像剤が現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃへ供給される。

トナーカートリッジ６４の図１の左側には、露光ユニット６２が配置されている。露光ユニット６２からは、画像信号に応じた４本のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）が、露光ユニット６２の図１の左側に配置された感光体ユニット５０を構成する感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ（以下、総称する場合は、単に「５２」とする）へ向けて発せられ、感光体ドラム５２に潜像を形成するようになっている。

感光体ドラム５２は、図１の上からイエロー（５２Ｙ）、マゼンダ（５２Ｍ）、ブラック（５２Ｋ）、シアン（５２Ｃ）用となっており、表面が感光性を有する感光膜５３で形成さている。

露光ユニット６２は、Ｙ、Ｍ、Ｋ、Ｃの各色のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）（以下総称する場合は、レーザ光Ｌという）を出力する光源部と、レーザ光Ｌに対して変調及び走査を行なう変調処理部と、露光面上の走査速度を補正するｆθレンズや走査方向にレンズパワーを持つ面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ等により構成された光学系と、を含んで構成されている。

露光ユニット６２では、光源部から射出された各色のレーザ光Ｌが変調処理部に入射され、各色毎の画像情報に応じてそれぞれ変調されて、ポリゴンモータ６３により回転しているポリゴンミラー６７により走査（主走査）される。ポリゴンミラー６７により走査された各色のレーザ光Ｌは、ミラー群６９により各色に対応する感光体ドラム５２の配設方向に反射されて各感光体ドラム５２上に結像される。

感光体ユニット５０には、各感光体ドラム５２に対応して、帯電ロール５６及びリフレッシュロール５４が備えられており（図１では感光体ユニット５０Ｙに対応するもののみに符号を記載）、それぞれ感光体ドラム５２に接触回転するように設けられている。

帯電ロール５６は、感光体ドラム５２を一様に所定の電位（帯電電位ＶＨ、図７参照）に帯電させる。帯電した感光体ドラム５２が、前述したレーザ光Ｌにより露光されると、露光部分が露光電位ＶＬ（図７参照）となる。露光電位ＶＬと現像バイアスＶＢとの電位差を現像コントラストＶＫ（図７参照）といい、現像コントラストＶＫの形成された部分の感光体ドラム５２表面には、現像装置５８に備えられた現像ロール８０から飛翔するトナーが付着する。

一方、リフレッシュロール５４は、感光体ドラム５２を放電させ、感光体ドラム５２の表面に付着した残留トナーを取り除き、感光体ドラム５２の表面にトナーが残留することで生じるゴースト等を防止する。

現像装置５８は、それぞれの感光体ユニット５０の図１右下側に配置されている。現像装置５８は、各感光体ドラム５２（５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ）に対応して４つの現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃが縦方向に並べられて構成されている。

図２にも示すように、現像器６０は、ハウジング４０を備え、ハウジング４０の内部に、現像ロール８０、供給ロール４２、及び、オーガー４４Ａ、４４Ｂを備えている。
現像ロール８０は、非磁性導電材料からなる円筒状のスリーブ８０Ａと、そのスリーブ８０Ａの中空内に配置されるマグネットロール８０Ｂとで構成されている。マグネットロール８０Ｂは固定支持され、スリーブ８０Ａは図示しない駆動源により、マグネットロール８０Ｂの廻りを一定方向（矢印Ｂ方向）に回転駆動される構成となっている。また、スリーブ８０Ａには、図示しない現像バイアス電源から所定の現像バイアスＶＢ（例えば直流に交流を重畳した電圧）が印加されるようになっている。現像ロール８０は、感光体ドラム５２に対向して配設されている。現像ロール８０と感光体ドラム５２との間には、スリーブ８０Ａに印加されている現像バイアスＶＢとによって、現像電界が形成されている。

供給ロール４２は、現像ロール８０の下方側に配設されている。供給ロール４２は、現像剤を攪拌搬送するとともに現像ロール８０へ供給する。攪拌搬送されることにより、現像剤中のトナーとキャリアとが混合撹拌され、各トナーは所定の極性に摩擦帯電される。また、撹拌搬送された現像剤は、現像ロール８０側に供給されて、現像ロール８０の表面に現像剤による磁気ブラシを形成した状態で担持される。

ハウジング４０の内部の供給ロール４２の現像ロール８０と逆側には、現像剤を攪拌搬送する大径のオーガー４４Ａと小径のオーガー４４Ｂが配設されている。オーガー４４Ａ、４４Ｂは、螺旋状の突起部を備えており、現像剤を一定方向に搬送するように構成されている。

ハウジング４０の下部の現像ロール８０と対向する位置には、現像剤規制部材４６が配設されている。現像剤による磁気ブラシは、現像剤規制部材４６によって所定の厚さとなるように規制される。層厚を規制された磁気ブラシは、現像ロール８０の回転によって感光体ドラム５２の表面と対向する領域に達すると、現像電界により、現像剤に含まれるトナーのみが感光体ドラム５２の静電潜像部分に付着して現像が行われる。

一方、感光体ユニット５０の図１の左側には、中間転写ユニット６６が配置されている。中間転写ユニット６６には、３つのドラム状の中間転写体６８、７０、７２が備えられている。２つの第１中間転写体６８、７０は、縦方向に上下に並べられており、上部の第１中間転写体６８が、感光体ドラム５２のうち上部に配置された２つの感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍに接触回転し、下部の第１中間転写体７０が、下部に配置された２つの感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃに接触回転するようになっている。また、第２中間転写ドラム７２は、第１中間転写体６８、７０の双方に接触回転するようになっており、この第２中間転写ドラム７２に、前述した転写ロール７４が接触回転する。

したがって、感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍから各トナー像が第１中間転写体６８に転写され、感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃから各トナー像が第１中間転写体７０にそれぞれ転写される。この第１中間転写体６８、７０に転写された各２色のトナー像が、第２中間転写ドラム７２に転写されて４色となり、この４色のトナー像が転写ロール７４により用紙に転写されることになる。

これらの中間転写体６８、７０、７２の近傍には、それぞれクリーニングロール７６及びクリーニングブラシ７８が配置されており、中間転写体６８、７０、７２の表面の残留トナーが掻き落とされる。

給紙ユニット１４は、用紙が積載される用紙トレイ２２と、この用紙トレイ２２から用紙を送り出す給紙ロール２４と、で構成されており、給紙ロール２４により送り出された用紙は、搬送ロール２６、２８を経て給紙路３０を通過し、転写ロール７４へ搬送される。

この転写ロール７４によってトナー像が用紙に転写され、定着部３２の定着ロール３２Ａで定着された後、切替爪３４の位置選択によって、排出ロール３６又は排出ロール３８により、エンジン部１２の上部に設けられた第１の排出トレイ１６又は第２の排出トレイ１８へ排出される。

定着部３２は、ランプ（例えば、ハロゲンランプ等）の点灯によって定着ロール３２Ａが所定温度に加熱されており、前記トナー像は、この加熱された定着ロール３２Ａによる加熱及び加圧によって用紙にトナー像が定着されるようになっている。

（画像形成装置全体の制御系の概略構成）
図３は、エンジン部１２における画像形成のための制御系のブロック図である。

メイン電源管理部２００には、図示しない商用電源が接続されており、ＬＶＰＳ（低電圧電源）及びＨＶＰＳ（高電圧電源）を生成し、電源供給ラインを介して各部へ電源を供給する。

メインコントローラ２０２には、ユーザインターフェイス２０４が接続され、ユーザの操作によって画像形成等に関する指示がなされると共に、画像形成時等の情報をユーザへ報知するようになっている。

また、このメインコントローラ２０２には、図示しない外部ホストコンピュータとのネットワークラインが接続されており、画像データが入力されるようになっている。

画像データが入力されると、メインコントローラ２０２では、例えば、画像データに含まれるプリント指示情報と、イメージデータとを解析し、エンジン部１２に適合する形式（例えば、ビットマップデータ）に変換し、画像形成処理制御部２０６へ画像データを送出する。

画像形成処理制御部２０６は、入力されたイメージデータに基づいて、光走査系コントロール部２０８、駆動系コントロール部２１０、帯電器コントロール部２１２、現像装置コントロール部２１４、定着部コントロール部２１６のそれぞれを同期制御し、画像形成を実行する。

また、メインコントローラ２０２には、環境検出のための、温度センサ２２１、湿度センサ２２２が接続されている。この温度センサ２２１、湿度センサ２２２では、エンジン部１２内の環境温度・湿度を検出する。

さらに、メインコントローラ２０２には、パッチ画像ＰＧの濃度を検出する濃度センサ２２４が接続されている。濃度センサ２２４は、その検出面が二次中間転写ドラム７２の周面に対向して配設されている。濃度センサ２２４は、反射型センサであり、二次中間転写ドラム７２に対して光を照射し、その反射光を検出することで、二次中間転写ドラム７２に形成されたパッチ画像ＰＧの濃度値に応じた電気信号を出力する構成となっている。

ここで、本実施形態のパッチ画像ＰＧは、トナー濃度調整用に形成されるトナー画像であり、二次中間転写ドラム７２に形成される。なお、パッチ画像には、出力画像濃度を調整するためのものもある。

また、メインコントローラ２０２には、感光体回転数カウント部２２５が接続されている。感光体回転数カウント部２２５は、 感光体ドラム５２の回転数をカウントし、カウントした回転数をメインコントローラ２０２へ出力する。感光体回転数カウント部２２５は、感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃの各々に設けられている。本実施形態では、感光体ドラム５２の回転数により、感光体ドラム５２の感光膜５３の膜厚を検出する。すなわち、感光体ドラム５２の回転数の積算値が増加するにつれて、感光膜５３の膜厚が減少するものとしている。

（トナー濃度調整制御系）
図４は、メインコントローラ２０２における、トナー濃度調整に係る制御系を機能的に示したブロック図である。このブロック図は、当該トナー濃度調整に係る制御に必要な処理を機能的に分けたものであり、ハード構成を限定するものではない。

なお、本実施形態におけるトナー濃度とは、現像剤中のトナーの濃度を示す。

メインコントローラ２０２は、制御部１１０、目標トナー濃度メモリ１１２、現像バイアス上限値メモリ１１４、露光量上限値メモリ１１６、目標トナー濃度変更部１１８、現像バイアス上限値変更部１２０、露光量上限値変更部１２２、を備えている。

制御部１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成され、濃度センサ２２４、画像形成処理制御部２０６、ユーザインターフェイス２０４、目標トナー濃度メモリ１１２、現像バイアス上限値メモリ１１４、露光量上限値メモリ１１６と接続されている。制御部１１０は、各種データ、信号の授受を行うと共に、ＲＯＭに記憶された各種プログラムを実行するなどして、画像形成装置１０全体の制御を行う。

目標トナー濃度メモリ１１２には、目標トナー濃度、及び、後述する所定量Ｓ１が記憶されている。目標トナー濃度は、濃度センサ２２４で検出されるパッチ画像ＰＧの濃度に対応した、トナー濃度調整用のデータである。この目標トナー濃度と、パッチ画像ＰＧの濃度とが比較され、パッチ画像ＰＧの濃度が目標トナー濃度よりも所定量Ｓ１以上濃い場合にはトナー濃度を下げる方向に調整され、パッチ画像ＰＧの濃度が目標トナー濃度よりも所定量Ｓ１以上薄い場合にはトナー濃度を上げる方向に調整される。トナー濃度の調整は、現像装置５８へのトナーの単位供給量を調整することにより行う。

現像バイアス上限値メモリ１１４には、現像装置５８（各現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃ）における、現像バイアスＶＢの上限値が記憶されている。現像バイアスＶＢの上限値は、フィードバック制御により現像バイアスＶＢが調整される際に、現像バイアスＶＢが高くなりすぎないように予め設定された上限値である。

また、露光量上限値メモリ１１６には、露光ユニット６２による露光量の上限値が記憶されている。露光量上限値も、フィードバック制御により露光量が調整される際に、露光が過度になりすぎないように予め設定された上限値である。

目標トナー濃度変更部１１８は、目標トナー濃度メモリ１１２及び感光体回転数カウント部２２５と接続されている。目標トナー濃度変更部１１８には、図５に示すような、感光体回転数と目標トナー濃度との関係、及び、感光体ドラムの累積回転数が記憶されている。これは、感光体ドラム５２の回転数、すなわち、感光体ドラム５２の感光膜５３の膜厚に応じて、目標トナー濃度を変更するためのものである。感光体ドラム５２の回転数と目標トナー濃度との関係は、予め同種の装置による実験等により最適の計数が求められ、記憶されている。

現像バイアス上限値変更部１２０には、図６（Ａ）に示すような、感光体回転数と現像バイアス上限値との関係、及び、感光体ドラムの累積回転数が記憶されている。これは、感光体ドラム５２の回転数、すなわち、感光体ドラム５２の感光膜５３の膜厚に応じて、現像バイアスの上限値を変更するためのものである。

露光量上限値変更部１２２には、図６（Ｂ）に示すような、感光体回転数と露光量上限値との関係、及び、感光体ドラムの累積回転数が記憶されている。これは、感光体ドラム５２の回転数、すなわち、感光体ドラム５２の感光膜５３の膜厚に応じて、露光量の上限値を変更するためのものである。

目標トナー濃度変更部１１８、現像バイアス上限値変更部１２０、露光量上限値変更部１２２は、感光体回転数カウント部２２５と接続されており、前記各部に各感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ回転数が入力される。

目標トナー濃度変更部１１８は目標トナー濃度メモリ１１２と接続され、感光体ドラム５２の回転数に応じて目標トナー濃度メモリ１１２に記憶されている目標トナー濃度を変更する。

現像バイアス上限値変更部１２０は現像バイアス上限値メモリ１１４と接続され、感光体ドラム５２の回転数に応じて現像バイアス上限値メモリ１１４に記憶されている現像バイアス上限値を変更する。

露光量上限値変更部１２２は露光量上限値メモリ１１６と接続され、感光体ドラム５２の回転数に応じて露光量上限値メモリ１１６に記憶されている露光量上限値を変更する。

画像データは、制御部１１０に入力されるようになっている。ユーザインターフェイス２０４からプリント指示が入力されると、制御部１１０は、画像形成処理制御部２０６に対して、プリントの実行を指示する。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

（画像形成処理の流れ）
各感光体ドラム５２の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成（印字）プロセスが次のように行われる。

各感光体ドラム５２は所定の回転速度で回転駆動され、帯電ロール５６により表面が所定の帯電電位ＶＨ（図７参照）に一様に帯電される。

次に、一様な表面電位とされた各感光体ドラム５２の表面に、露光ユニット６２によって画像データに基づいて、各色に対応したレーザ光Ｌが照射され、各色毎の静電潜像が形成される。これにより、感光体ドラム５２のレーザ光Ｌによる露光部位の表面電位は所定露光電位ＶＬにまで除電される。

各感光体ドラム５２の表面に形成された静電潜像は、対応する各現像装置５８によって現像され、各感光体ドラム５２上に各色のトナー像として可視化される。

各感光体ドラム５２上に形成された各色のトナー像は、対応する一次中間転写ドラム６８、７０上に静電的に一次転写される。感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍに形成されたＹ色及びＭ色のトナー像は一次中間転写ドラム６８に、感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃに形成されたＫ色及びＣ色のトナー像は一次中間転写ドラム７０上に、各々転写される。

その後、一次中間転写ドラム６８、７０上に形成されたトナー像は、二次中間転写ドラム７２上に静電的に二次転写される。これにより、二次中間転写ドラム７２上には、単色像からＹ、Ｍ、Ｋ、Ｃの各色の四重色像までのトナー像が形成されることになる。

最後に、二次中間転写ドラム７２上に形成されたトナー像は、転写ロール７４によって用紙搬送路を通る用紙に三次転写される。当該用紙は、三次転写の後、用紙上に形成されたトナー像が、定着ユニット３２によって加熱定着され、画像形成プロセスが終了する。

（トナー濃度調整制御）
トナー濃度の調整制御は、所定のパッチ画像ＰＧを、上記の画像形成処理の流れにしたがって二次中間転写ドラム７２上に形成し、形成されたパッチ画像ＰＧの濃度を濃度センサ２２４で検出し、検出したパッチ画像濃度をメインコントローラ２０２へフィードバックすることにより行われる。メインコントローラ２０２の制御部では、図８に示すトナー濃度調整処理が行われる。

ステップＳ１０で、濃度センサ２２４から出力されたパッチ画像ＰＧの濃度を読み出し、ステップＳ１２で、目標トナー濃度メモリ１１２に記憶された目標トナー濃度を読み出す。ステップＳ１４で目標トナー濃度とパッチ画像濃度とを比較し、ステップＳ１６で目標トナー濃度とパッチ画像濃度との差が所定量Ｓ１以上かどうかを判断する。目標トナー濃度とパッチ画像濃度との差が所定量Ｓ１以上の場合には、トナー濃度を調整するために、画像形成処理制御部２０６へ、トナー濃度調整信号を出力する。トナー濃度調整信号としては、パッチ画像ＰＧの濃度が目標トナー濃度よりも所定量Ｓ１以上濃い場合にはトナー濃度を下げる方向に調整するための信号が、パッチ画像ＰＧの濃度が目標トナー濃度よりも所定量Ｓ１以上薄い場合にはトナー濃度を上げる方向に調整するための信号が、各々出力される。

画像形成処理制御部２０６は、トナー濃度調整信号を受け取ると、現像装置コントロール部２１４へトナー濃度調整信号を出力する。現像装置コントロール部２１４により、トナー供給装置１０２でのトナーの単位供給量が制御され、トナー濃度が適正化される。

（目標トナー濃度変更処理）
前記のトナー濃度調整処理により、現像器６０内のトナー濃度の調整が行われるが、経時などにより感光体ドラム５２の感光膜５３膜厚が減少すると、感光体ドラム５２の感度が上がり、現像効率も上がる。このため同じ現像バイアスＶＢでパッチ画像ＰＧを形成すると、パッチ画像ＰＧの濃度が上昇してしまう。上記のトナー濃度調整処理により、パッチ画像ＰＧの濃度上昇にしたがって、トナー濃度は低くなる方向へ調整されるが、トナー濃度を下げると印刷画像の濃度が出なくなってしまう。そこで、濃度を出すために、現像コントラストＶＫを上げるように露光量及び現像バイアスＶＢのコントロールが行われる。その結果、トナー濃度が低くかつ現像コントラストＶＫが高くなり、キャリア現像（ＢＣＯ）が発生しやすくなる。

そこで、感光体ドラム５２の感光膜５３の膜厚減少に応じて、目標トナー濃度を濃くなる方向へ変更する。この変更は、図９に示す目標トナー濃度変更処理を実行することにより行われる。目標トナー濃度変更処理は、予め定められたタイミング、例えば、画像形成装置１０での各画像形成処理の終了時、所定時間毎、所定量の処理終了後などに行われる。目標トナー濃度変更処理の実行は、目標トナー濃度変更信号を制御部１１０へ出力することにより開始される。

ステップＳ２０で目標トナー濃度変更信号を受信するまで待機し、ステップＳ２２で、目標トナー濃度変更部１１８に記憶されている感光体ドラム５２の回転数の累積値を読み出し、ステップＳ２４で同じく目標トナー濃度変更部１１８に記憶されている感光体ドラム回転数に対応する目標トナー濃度を読み出す。そして、ステップＳ２６で、目標トナー濃度メモリ１１２に記憶されている目標トナー濃度を変更し、本処理を終了する。

上記トナー濃度変更処理によれば、感光膜の膜厚減少に伴って目標トナー濃度が変更されるので、トナー濃度調整処理によりトナー濃度が調整されても、トナー濃度が低下せず、キャリア現像を抑制することができる。

（現像バイアス上限値変更処理）
印刷画像の濃度に応じて、現像バイアスＶＢも制御され、印刷画像の濃度が薄くなると現像コントラストＶＫを大きくするために現像バイアスＶＢが高くなるようにコントロールされる。一方、経時によりキャリアの帯電状態が低下するなどの原因により、キャリア現像が発生しやすくなる。

そこで、現像バイアスＶＢの上限値を低い方向へ変更し、キャリア現像を抑制する。この変更は、図１０に示す現像バイアス上限値変更処理を実行することにより行われる。現像バイアス上限値変更処理は、予め定められたタイミング、例えば、画像形成装置１０での各画像形成処理の終了時、所定時間毎、所定量の処理終了後などに行われる。現像バイアス上限値変更処理の実行は、現像バイアス上限値変更信号を制御部１１０へ出力することにより開始される。

ステップＳ３０で現像バイアス上限値変更信号を受信するまで待機し、ステップＳ３２で、現像バイアス上限値変更部１２０に記憶されている感光体ドラム５２の回転数の累積値を読み出し、ステップＳ３４で同じく現像バイアス上限値変更部１２０に記憶されている感光体ドラム回転数に対応する現像バイアス上限値を読み出す。そして、ステップＳ３６で、現像バイアス上限値メモリ１１４に記憶されている現像バイアス上限値を変更し、本処理を終了する。

上記現像バイアス上限値変更処理によれば、感光膜の膜厚減少に伴って現像バイアス上限値が変更されるので、現像コントラストＶＫが大きくならず、キャリア現像を抑制することができる。

（露光量上限値変更処理）
印刷画像の濃度に応じて、露光量も制御され、印刷画像の濃度が薄くなると現像コントラストＶＫを大きくするために露光量が多くする方向へコントロールされる。一方、経時によりキャリアの帯電状態が低下するなどの原因により、キャリア現像が発生しやすくなる。

そこで、露光量の上限値を低い方向へ変更し、キャリア現像を抑制する。この変更は、図１１に示す露光量上限値変更処理を実行することにより行われる。現像バイアス上限値変更処理は、予め定められたタイミング、例えば、画像形成装置１０での各画像形成処理の終了時、所定時間毎、所定量の処理終了後などに行われる。露光量上限値変更処理の実行は、露光量上限値変更信号を制御部１１０へ出力することにより開始される。

ステップＳ４０で露光量上限値変更信号を受信するまで待機し、ステップＳ４２で、露光量上限値変更部１２２に記憶されている感光体ドラム５２の回転数の累積値を読み出し、ステップＳ４４で同じく露光量上限値変更部１２２に記憶されている感光体ドラム回転数に対応する露光量上限値を読み出す。そして、ステップＳ４６で、露光量上限値メモリ１１６に記憶されている露光量上限値を変更し、本処理を終了する。

上記露光量上限値変更処理によれば、感光膜の膜厚減少に伴って露光量上限値が変更されるので、現像コントラストＶＫが大きくならず、キャリア現像を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、目標トナー濃度を感光体ドラム５２の感光膜５３の膜厚の減少に応じて濃くなる方向へ変更するので、トナー濃度の過度低下を防止でき、キャリア現像を抑制することができる。

また、感光膜５３の膜厚の減少に応じて、現像バイアスＶＢ上限値、及び、露光量上限値を下げて、現像コントラストＶＫの上限値を変更するので、現像コントラストＶＫが大きくならず、キャリア現像を抑制することができる。

なお、本実施形態では、感光体回転数カウント部２２５で感光体ドラム５２の回転数をカウントして、感光膜５３の膜厚を推定したが、感光膜５３の膜厚を直接的に測定する手段を用いてもよい。

また、本実施形態では、現像コントラストＶＫの上限値を変更するために、現像バイアス上限値及び露光量上限値の双方を変更したが、いずれか一方のみを変更してもよい。

また、画像形成装置１０の構成としては、本実施形態で示したものに限定されるものではなく、本発明は、二成分現像剤を用いるあらゆる画像形成装置に適用することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の全体を示す概略構成図である。 本実施形態に係る現像器の概略構成図である。 本実施形態に係るエンジン部の制御ブロック図である。 本実施形態に係るメインコントローラにおける、トナー濃度調整制御を機能的に示したブロック図である。 本実施形態の目標トナー濃度メモリに記憶されている感光体回転数の累積値と目標トナー濃度の関係の一例を示す表である。 （Ａ）は本実施形態の現像バイアス上限値メモリに記憶されている感光体回転数の累積値と現像バイアス上限値の関係の一例を示す表であり、（Ｂ）は本実施形態の露光量限値メモリに記憶されている感光体回転数の累積値と露光量限値の関係の一例を示す表である。 本実施形態の帯電電位、現像バイアス、露光電位、現像コントラストの関係を示す説明図である。 本実施形態に係るトナー濃度調整処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係る目標トナー濃度変更処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係る現像バイアス上限値変更処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係る露光量上限値変更処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ エンジン部
５０ 感光体ユニット
５２ 感光体ドラム
５３ 感光膜
５６ 帯電ロール
５８ 現像装置
６０ 現像器
６２ 露光ユニット
８０ 現像ロール
１０２ トナー供給装置
１１０ 制御部
１１２ 目標トナー濃度メモリ
１１４ 現像バイアス上限値メモリ
１１６ 露光量上限値メモリ
１１８ 目標トナー濃度変更部
１２０ 現像バイアス上限値変更部
１２２ 露光量上限値変更部
２０２ メインコントローラ
２０６ 画像形成処理制御部
２０８ 光走査系コントロール部
２１０ 駆動系コントロール部
２１２ 帯電器コントロール部
２１４ 現像装置コントロール部
２１６ 定着部コントロール部
２２４ 濃度センサ
２２５ 感光体回転数カウント部
Ｌ レーザ光
ＰＧ パッチ画像
ＶＢ 現像バイアス
ＶＨ 帯電電位
ＶＫ 現像コントラスト
ＶＬ 露光電位

Claims (8)

1. 表面に感光性を有する感光膜を備えた像担持体と、
   前記像担持体の表面へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成する露光部と、
   キャリア及びトナーを含む二成分現像剤を有し、前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する二成分現像部と、
   前記二成分現像剤のトナー濃度の調整用に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記画像の濃度に対応した、前記二成分現像剤の目標トナー濃度を記憶する記憶手段と、
   前記濃度検出手段により検出された画像の濃度に基づいて、前記二成分現像剤のトナー濃度を前記目標トナー濃度に近づくように調整するトナー濃度調整手段と、
   前記感光膜の厚みを検出可能な膜厚検出手段と、
   前記膜厚検出手段により検出された前記感光膜の厚みの減少に応じて、前記目標トナー濃度を濃くする目標トナー濃度変更手段と、
   を備えた画像形成装置。
2. 前記膜厚検出手段により検出された前記感光膜の厚みの減少に応じて、前記露光部により露光される露光電位と前記二成分現像剤の現像バイアスとの電位差の上限値を小さくする電位差上限値変更手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電位差の上限値は、前記現像バイアスの上限値を変更することにより小さくすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記電位差の上限値は、前記露光部による露光量の上限値を変更することにより小さくすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
5. 感光性を有する感光膜を備えた像担持体の表面を画像データに基づいて露光することで形成された静電潜像を、キャリア及びトナーを含む二成分現像剤で現像する、二成分現像装置におけるトナー濃度調整方法であって、
   前記二成分現像剤のトナー濃度の調整用に形成された画像の濃度を検出して、前記検出された画像の濃度に基づいて、前記二成分現像剤のトナー濃度を予め前記画像に対応づけて記憶された目標トナー濃度に近づくように調整すると共に、
   前記感光膜の厚みを検出し、前記検出された前記感光膜の厚みの減少に応じて、前記目標トナー濃度を濃くする、
   トナー濃度調整方法。
6. 前記検出された感光膜の厚みの減少に応じて、前記露光の電位と前記二成分現像剤の現像バイアスとの電位差の上限値を小さくすること、を特徴とする請求項５に記載のトナー濃度調整方法。
7. 前記電位差の上限値は、前記現像バイアスの上限値を変更することにより小さくすることを特徴とする請求項６に記載のトナー濃度調整方法。
8. 前記電位差の上限値は、前記露光部による露光量の上限値を変更することにより小さくすることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のトナー濃度調整方法。

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