JP2014032217A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
トナー消費率の大小によって異なったダメージを受けたトナーを用いたとしても画像不良の発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】
印刷データに応じて発光する光源と、前記光源の発光に基づく潜像を表面に担持する像担持体と、前記像担持体上の前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、前記現像剤担持体の所定回転数での前記光源の発光量に応じて、前記現像剤担持体と前記供給部材との間の電位差を制御する制御部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

一般的な電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成された潜像に現像装置から現像剤たるトナーが供給されて現像が行われる。現像装置は、少なくとも像担持体上の潜像に現像剤を付着させて現像する現像剤担持体たる現像ローラと、当該現像ローラに対して当接しながら回転し、現像ローラに摩擦帯電したトナーを供給する供給部材たるトナー供給ローラとを備えている。

このような現像装置の中には、印刷枚数が増加した際に現像ローラへのトナーの付着量の低下を防ぐべく、印刷枚数をカウントし、その枚数に応じて現像ローラとトナー供給ローラとの間の電位差を変化させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１７１２８６号公報

一般的に、単位枚数当りのトナー消費量が変化すると、現像ローラ上のトナー付着量は変動する。トナー消費量の大小、すなわち、使用する印刷パターンにより、トナーに対するダメージが異なるために、画像不良が発生する場合があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、トナー消費率の大小によって異なったダメージを受けたトナーを用いたとしても画像不良の発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、印刷データに応じて発光する光源と、前記光源の発光に基づく潜像を表面に担持する像担持体と、前記像担持体上の前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、前記現像剤担持体の所定回転数での前記光源の発光量に応じて、前記現像剤担持体と前記供給部材との間の電位差を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、トナー消費率の大小によって異なったダメージを受けたトナーを用いたとしても画像不良の発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。

プリンタの概略断面図である。 現像装置の概略断面図である。 プリンタの機能構成を説明するブロック図である。 バイアス参照テーブルの例を説明する図である。 現像ローラとトナー供給ローラとの間に印加される電圧の電位差の制御に係る処理を説明するフローチャートである。 平均トナー消費率と感光体ドラム表面の膜減り量との関係を示す図である。 現像ローラ表面上のトナー量と｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値との関係を示す図である。 平均トナー消費率と｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値との関係を示す図である。 ｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値の推移を表す図である。 経時的な｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値の補正有無による現像ローラ表面上のトナー量の推移を示す図である。 平均トナー消費率と感光体ドラム表面の膜減り量との関係を示す図である。 プリンタの概略断面図である。 平均トナー消費率と｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨に逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１の概略断面図である。プリンタ１は、ブラック（Ｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の色の異なる４つの現像装置を備え、入力された印刷データに基づく画像を記録媒体としての用紙９上に形成可能な電子写真方式の画像形成装置である。なお、図内の方向を説明するに当り、後述するトナー像が作像されるときのトナー搬送方向をＸ軸とし、用紙９の搬送方向をＹ軸、これら両軸に直交する方向をＺ軸とした。

プリンタ１は、用紙カセット１８００を始点とし、ホッピングローラ５、レジストローラ６、ピンチローラ７、転写ベルト１１、及び排出ローラ８００を経由し、排出スタッカ部８０１を終点とする、略Ｓ字状に形成された用紙搬送経路に沿って、現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）、定着装置８等が設けられている。

用紙カセット１８００は、内部に用紙９を堆積した状態で収納し、プリンタ１下部に着脱自在に装着されている。そして、用紙カセット１８００上部に設けられたホッピングローラ５は、用紙カセット１８００に収納された用紙９をその最上部から１枚ずつ取り出して用紙搬送経路に繰り出す。

レジストローラ６、ピンチローラ７は、対となってホッピングローラ５から繰り出された用紙９の斜行を矯正するとともに、用紙９を転写ベルト１１に搬送する。

転写ベルト１１は、用紙９を静電吸着して搬送する無端のベルト部材であり、当該転写ベルト１１の張りを一定に保つために図示せぬスプリングで支持されたテンションローラ１３と、当該テンションローラ１３と対をなして配設され、後述する駆動モータ６７の駆動により回転するドライブローラ１２とにより張架されている。なお、転写ベルトクリーニングブレード１７００は、例えば、ウレタン製のゴム部材であり、その一端が転写ベルト１１の表面の所定位置において当接するように配設されている。転写クリーニングブレード１７００は、転写ベルト１１に残留したトナーを掻き取ることで転写ベルト１１をクリーニングする。

排出ローラ８００は、定着装置８を通過した用紙９を挟持搬送し、プリンタ１の外筐を利用して形成された排出スタッカ８０１に用紙９を排出する。

光源としての露光装置１０（Ｋ），１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ）は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子とレンズアレイとを有するＬＥＤヘッドである。露光装置１０（Ｋ），１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ）は、それぞれ、後述する露光部制御部６１による制御に基づき該ＬＥＤ発光素子が発光することにより照射された照射光が像担持体としての感光体ドラム表面に結像する位置となるように配設されている。

現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）は、現像剤としてのトナーの各色（ブラック（Ｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ））に対応した現像装置であり、用紙搬送経路に沿って置着脱自在となるように装着されている。現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）は、露光装置１０（Ｋ），１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ）から照射された照射光によってそれぞの現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）が備える感光体ドラム表面に形成された潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。

それぞの現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）が備える像担持体としての感光体ドラム２１には転写ベルト１１を介して対向して圧接するように転写ローラ３（Ｋ），３（Ｙ），３（Ｍ），３（Ｃ）が配設されている。転写ローラ３（Ｋ），３（Ｙ），３（Ｍ），３（Ｃ）には、後述する転写ローラ用電源６０から印加された電圧により、感光体ドラム表面に形成されたトナー像は用紙９に転写される。なお、現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）の構成については、後ほど説明する。

定着装置８は、現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）以降の用紙搬送経路下流側に配設されており、加熱ローラ８ａ，バックアップローラ８ｂ、及び図示せぬ温度センサ等を備える。加熱ローラ８ａは、例えば、アルミニウム等からなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被服することによって形成されている。そして、その芯金内には、例えば、ハロゲンランプ等の加熱ヒータが設けられている。バックアップローラ８ｂは、例えば、アルミニウム等からなる芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡを被覆した構成であり、加熱ローラ８ａとの間に圧接部が形成されるように配設されている。加熱ローラ８ａ，バックアップローラ８ｂは、定着制御部６２の制御に基づき回転する。図示せぬ温度センサは、加熱ローラ８ａの表面温度検出手段であり、加熱ローラ８ａの近傍に非接触で配設されている。図示せぬ温度センサが検出した加熱ローラ８ａの表面温度の検出結果に基づき、上記加熱ヒータを制御することで、加熱ローラ８ａの表面温度は所定の温度に維持される。現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）において形成されたトナー像が転写された用紙９が所定の温度に維持された加熱ローラ８ａとバックアップローラ８ｂとから形成される圧接部を通過することにより、用紙９上のトナーに熱、及び圧力が付与され、当該トナーは溶融し、トナー像が定着される。

次に、現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）について図２を用いて説明する。図２は、現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）の概略断面図である。なお、各トナー色に対応した現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）は収容するトナーのみが異なり、その他の構成は同一である。したがって、ここでの説明では、トナー色に対応した、それぞれの現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）を識別するためのアルファベット表記を除いて説明する。

現像装置２は、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部材としての帯電ローラ２２と、現像剤担持体としての現像ローラ２３と、供給部材としてのトナー供給ローラ２４と、層規制部材としての現像ブレード２５と、クリーニングブレード２６と、廃トナー搬送スパイラル２７と、廃トナーフィルム２８と、現像フィルム２９と、現像剤としてのトナー３０と、トナー攪拌部材３１と、モールド３２とを備える。

感光体ドラム２１は、導電性支持体と光導電層とによって構成され、例えば、導電性支持体としてのアルミニウム等の金属シャフトに光導電層としての電荷発生層、及び電荷輸送層が順次積層されて構成された負帯電積層型感光体ドラムである。本実施形態に係る感光体ドラム２１の外径はΦ３０ｍｍであり、露光装置１０から照射された照射光に基づく潜像を形成する。

帯電ローラ２２は、例えば、ステンレス等の金属シャフトと半導電性エピクロロヒドリンゴムとによって構成されている。帯電ローラ２２の外径はΦ１２ｍｍで、感光体ドラム２１に対して所定の圧力をもって当接しており、後述する帯電ローラ用電源５７から印加された印加電圧に基づき、感光体ドラム表面を一様均一に帯電させる。

現像ローラ２３は、例えば、ステンレス等の金属シャフトの外周にカーボンブラックを分散させたウレタンゴムを配設し、その表面はイソシアネート処理が施されている。現像ローラ２３の外径はΦ１９．６ｍｍであり、感光体ドラム表面に対して０．１ｍｍ押し込まれるように圧接して配設されている。現像ローラ２３は、感光体ドラム表面上に形成された潜像に回転しながら摩擦帯電したトナー３０を付着させることにより、トナー像を現像する。なお現像ローラ２３は、感光体ドラム２１に対して１．２５倍の速度でつれ周り方向に回転する。

トナー供給ローラ２４は、例えば、ステンレス等の金属シャフトの外周に半導電性発泡シリコーンスポンジ層が配設されている。トナー供給ローラ２４の外径はΦ１５．５ｍｍで、現像ローラ２３表面に対して１．４ｍｍ押し込まれるように圧接してに対して配設されている。トナー供給ローラ２４は、図示せぬトナータンクから供給されたトナー３０を回転しながら現像ローラ２３に供給するとともに、現像ローラ２３上に残留したトナー３０を回収する。

現像ブレード２５は、例えば、ステンレス等の厚さ０．０８ｍｍの金属板を折り曲げ加工して構成された板状部材であり、その一端は現像ローラ２３の表面の所定位置において当接するよう配設されている。現像ブレード２５は、トナー供給ローラ２４から供給されたトナーの層厚を規制する。

クリーニングブレード２６は、例えば、ウレタン製のゴム部材であり、その一端は感光体ドラム表面の所定位置において当接するように配設されている。クリーニングブレード２６は、感光体ドラム表面に残留するトナーを掻き取ることで、感光体ドラム表面をクリーニングする。

廃トナー搬送スパイラル２７は金属製のスパイラルから構成され、クリーニングブレード２６により掻き落とされた廃トナーを図示せぬ廃トナー貯蔵部に搬送する。

廃トナーフィルム２８は、クリーニングブレード２６により掻き落とされた廃トナーが現像装置外部に漏れることを防止するためのフィルム部材である。

現像フィルム２９は、現像ローラ２３近傍のトナー３０が現像装置外部に漏れることを防止するためのフィルム部材である。

本実施形態に係るトナー３０の平均粒径は５．５μｍである。トナー３０は、粉砕法により作成された一成分非磁性のものであり、流動性、帯電特性を調整するため、図示せぬ外添剤と呼ばれる数〜数十ナノメートルサイズのシリカや酸化チタン等からなる微粒子が添加されている。また、この外添剤の添加量及びカラー化のための着色剤はトナー毎に異なっている。本実施形態に係るトナー３０は、摩擦帯電後に極性がマイナスとなるように構成されている。

トナー攪拌部材３１はφ２ｍｍの金属棒をクランク形状に加工した部材であり、トナー供給ローラ２４との最接近時に０．４ｍｍのギャップとなるように配置されている。トナー攪拌部材３１は、その端部の図示せぬギアから駆動力を受けて回転する。なお、本実施形態においては、一つの現像装置２内に、同じ回転動作するトナー攪拌部材３１が２本設けられている。

モールド３２は現像装置２全体を覆うカバー部材であり、現像装置２内部にある部材を保護するとともに、トナー３０が現像装置２の外に漏れることを防止する。

次に、プリンタ１の機能構成について図３のブロック図を用いて説明する。

プリンタ１は、制御部としての印刷制御部５１と、Ｉ／Ｆ制御部５２と、受信メモリ５３と、画像データ編集メモリ５４と、操作部５５と、センサ群５６と、帯電ローラ用電源５７と、現像ローラ用電源５８と、トナー供給ローラ用電源５９と、転写ローラ用電源６０と、露光部制御部６１と、定着制御部６２と、搬送モータ駆動部６３と、駆動制御部６４とを備える。

印刷制御部５１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート等を備え、Ｉ／Ｆ制御部５２を介して図示せぬ上位装置から送信された印刷データや制御コマンドを受信し、プリンタ１全体のシーケンスを制御して印刷動作を行う。なお、印刷制御部５１の内部構成については、後ほど詳細に説明する。

Ｉ／Ｆ制御部５２は、ネットワークコントローラ及びこれを制御する制御プログラムを含み、例えば、ＬＡＮ(Local Area Network)等の電気信号線を介して接続された上位装置から印刷データや制御コマンドの受信を制御する。

受信メモリ５３は、例えば、ＲＡＭやフラッシュメモリといった書き換え可能な記憶装置を備え、Ｉ／Ｆ制御部５２を介して受信した印刷データ等を一時的に記憶する。

画像データ編集メモリ５４は、受信メモリ５３に記憶された印刷データを読み出し、読み出した印刷データを編集処理することで、画像データ、すなわちイメージデータを生成し、記録する。

操作部５５は、プリンタ１の動作状態を表示するための、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置や、ユーザからの操作入力を受付けるためのタッチパネルや、スイッチ等の入力手段を備える。

センサ群５６は、プリンタ１の動作状態を監視するための、用紙位置センサ、温度センサ、湿度センサ、又は濃度センサ等の各種センサを備える。

帯電ローラ用電源５７は、印刷制御部５１からの指示に基づき、帯電ローラ２２に所定の電圧を印加する。

現像ローラ用電源５８は、印刷制御部５１からの指示に基づき、現像ローラ２３に所定の電圧を印加する。

トナー供給ローラ用電源５９は、印刷制御部５１からの指示に基づき、トナー供給ローラ２４に所定の電圧を印加する。

転写ローラ用電源６０は、印刷制御部５１からの指示に基づき、転写ローラ３（Ｋ），３（Ｙ），３（Ｍ），３（Ｃ）に所定の電圧を印加する。

露光部制御部６１は、露光装置１０（Ｋ），１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ）の駆動を制御し、画像データ編集メモリ５４に記録されたイメージデータに基づく照射光を感光体ドラム表面に照射させる。

定着制御部６２は、転写されたトナー像を用紙９に定着させるために、定着装置８の加熱ローラ８ａ，バックアップローラ８ｂの駆動を制御する。

搬送モータ駆動部６３は、印刷制御部５１からの指示に基づき、用紙搬送モータ６６の駆動を制御し、ホッピングローラ５、レジストローラ６、ピンチローラ７、排出ローラ８００の回転を制御することで、用紙Ｐを搬送したり停止させたりする。

駆動制御部６４は、印刷制御部５１からの指示に基づき、駆動モータ６７の駆動を制御することで、感光体ドラム２１の回転を制御する。

次に、印刷制御部５１の内部構成について説明する。

印刷制御部５１は、バイアス参照テーブル５１１と、ドラム回転数メモリ５１２と、露光量メモリ５１３と、算出部５１４と、演算部５１５と、累積枚数計測手段としてのカウンタ５１６とを備える。

バイアス参照テーブル５１１は経時的な部材変化を見越し、予め設定された現像ローラ２３に印加される電圧（ＤＢ）とトナー供給ローラ２４に印加される電圧（ＳＢ）との間の電位差である｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値の参照先である。図４においては、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）に対して経時的な部材変化として、印刷枚数（枚）を対応付けた例について示している。本実施形態においては、印刷制御部５１は、現像ローラ２３の所定回転数に応じてバイアス参照テーブル５１１の｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値を参照する。本実施形態に係るプリンタ１では、Ａ４用紙の短手方向が進行方向である、Ａ４用紙横送りで５００枚の印刷時に、現像ローラ２３は４４９６回転、感光体ドラム２１は２２７７回転する。印刷制御部５１は、前回のテーブル参照時から現像ローラ２３が４４９６回転した時点で再度、バイアス参照テーブル５１１の｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値を参照する。

ドラム回転数メモリ５１２は、カウンタ５１６がカウントした、任意の時点から参照時までの感光体ドラム２１の回転数を記憶する。

露光量メモリ５１３は、任意の時点から参照時までの露光装置１０（Ｋ），１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ）の露光ドット数を記憶する。

算出部５１４は、露光量メモリ５１３に記憶された値と、ドラム回転数メモリ５１２に記憶された値とから、単位枚数当りの平均トナー消費率を算出する。

演算部５１５は、各種演算式を有し、バイアス参照テーブル５１１が保持する｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）に対する補正値を演算する。

カウンタ５１６は、任意の時点から参照時までの感光体ドラム２１の回転数、現像ローラ２３の回転数、又は印刷枚数をカウントする。

印刷制御部５１は、上記バイアス参照テーブル５１１が保持する｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値又は｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値に演算部５１５が演算して得られた補正値を加算した値に基づき、現像ローラ２３とトナー供給ローラ２４との間の電位差が目的の電位差となるように、現像ローラ用電源５８及びトナー供給用電源５９を制御する。

次に、上記構成を有するプリンタ１の画像形成プロセスについて説明する。

まず、例えば、パーソナルコンピュータ等の上位装置からＩ／Ｆ制御部５２を介して印刷データを受信すると、印刷制御部５１は、駆動制御部５４に指示を与え、感光体ドラム２１を所定の方向に回転させる。

同時に、印刷制御部５１は、所定の電圧を帯電ローラ２２に印加するよう帯電ローラ用電源５７に指示を与える。指示を受けた帯電ローラ用電源５７は、帯電ローラ２２に所定の電圧を印加し、感光体ドラム表面を一様均一に帯電させる。

次に、印刷制御部５１は、画像データ編集メモリ５４に対して、受信して受信メモリ５３に記憶された印刷データに基づくイメージデータを生成するよう指示を与える。指示を受けた画像データ編集メモリ５４は、受信メモリ５３に記憶された印刷データを読み出し、読み出した印刷データを編集することで、イメージデータを生成し、記録する。

そして、露光制御部６１は、露光装置１０（Ｋ），１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ）の駆動を制御し、画像データ編集メモリ５４に記録されたイメージデータに基づく照射光を感光体ドラム表面に照射し、潜像を形成させる。

ここで、図示せぬトナーカートリッジに収容されたトナー３０は、トナー供給ローラ用電源５９により所定の電圧が印加されたトナー供給ローラ２４により現像ローラ２３に供給される。

そして、現像ローラ２３表面の所定位置に配設された現像ブレード２５は、トナー供給ローラ２４から供給されたトナー３０を均一な層厚に形成する。現像ローラ２３と感光体ドラム２１との間において、感光体ドラム表面上に形成された潜像に対応する電気力線により、トナー３０が潜像部分に付着することでトナー像が現像される。なお、本実施形態においては、印刷制御部５１は、現像ローラ２３とトナー供給ローラ２４との間に印加される電圧の電位差を制御する。印刷制御部５１による電位差の制御に係る処理ついていは、後ほど詳細に説明する。

上記トナー像の現像動作に合わせて、印刷制御部５１は、ホッピングローラ５、レジストローラ６、ピンチローラ７、排出ローラ８００を回転させるように搬送モータ駆動部６３に支持を与える。指示を受けた搬送モータ駆動部６３は、用紙搬送モータ６６の駆動を制御し、これらのローラを回転させる。

ホッピングローラ５の回転にともない、用紙カセット１８００に堆積した状態で収納された用紙９は、その最上部から１枚ずつ分離して用紙搬送経路に繰り出される。そして、レジストローラ６、ピンチローラ７は、対となってホッピングローラ５から繰り出された用紙９の斜行を矯正するとともに、用紙９を転写ベルト１１に搬送する。

そして、転写ローラ用電源６０から所定の電圧が印加された各転写ローラ３（Ｋ），３（Ｙ），３（Ｍ），３（Ｃ）により、各現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）において現像されたトナー像が順次、用紙９に転写される。

トナー像が転写された用紙９は、定着装置８の加熱ローラ８ａから付与される熱によりトナー３０が溶融され、さらに、加熱ローラ８ａとバックアップローラ８ｂとから形成される圧接部において圧接されることにより、トナー像が用紙９上に定着する。トナーが定着した用紙９は、排出ローラ８００の回転により、排出スタッカ８０１に排出され、一連の画像形成プロセスは終了する。

なお、トナー像が転写された後の感光体ドラム表面上には、若干のトナー３０が残留する場合がある。この残留したトナー３０は、クリーニングブレード２６により除去され、クリーニングされた感光体ドラム２１は繰り返して使用される。

ここで、現像ローラ２３とトナー供給ローラ２４との間に印加される電圧の電位差の制御に係る処理について図５のフローチャートを用いて説明する。

印刷制御部５１は、現像ローラ回転数が４４９６回転、印刷枚数が５００枚毎にバイアス参照テーブル５１１の値を読み出す（ステップＳ１０００）。

次に、印刷制御部５１は直近の５００枚印刷における平均トナー消費率を算出部５１４にて算出させ（ステップＳ１００１）、算出された平均トナー消費量が閾値たる１０％以下であるか否かを判定する。

直近５００枚印刷における平均トナー消費率が１０％以下である場合（ステップＳ１００２ Ｙｅｓ）、印刷制御部５１は、演算部５１５に対して補正値を算出させる（ステップＳ１００３）。

そして、印刷制御部５１は、バイアス参照テーブル５１１の値に演算部５１５が演算して得られた補正値を加算した値を出力値とする（ステップＳ１００４）。

一方、算出部５１４にて算出された、直近５００枚印刷における平均トナー消費率が１０％よりも大きい場合（ステップＳ１００２ Ｎｏ）、印刷制御部５１は、印刷枚数に応じたバイアス参照テーブル５１１の値を出力値とする（ステップＳ１００６）。

ステップＳ１００５において、印刷制御部５１は出力値に基づき、現像ローラ２３とトナー供給ローラ２４との間の電位差が目的の電位差となるように、現像ローラ用電源５８及びトナー供給用電源５９を制御する（ステップＳ１００５）。

前述したように、本実施形態においては、経時的な部材変化に応じて現像ローラ２３とトナー供給ローラ２４とに印加する電圧を変化させている。これは、トナー３０、現像ローラ２３、トナー供給ローラ２４等の部材の劣化によって、経時的にトナー供給ローラ２４から現像ローラ２３へのトナー３０の供給量、掻き取り量が変化するため、それを補正する必要があるからである。

ここで、経緯的な部材変化を考慮せず、つまり、何ら｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値に補正を加えない場合の各平均トナー消費率での感光体ドラム表面の膜減り量の関係を図６に示す。図６に示すように、平均トナー消費率が１０％以下となるにつれ、膜減り量が増加することが分かる。これは、感光体ドラム表面と現像ローラ表面との接触部での摩擦が原因であり、現像ローラ２３上のトナー３０の外添剤が研磨剤代わりとなることに起因する。

平均トナー消費率が１０％以下であると、現像装置２内においてトナー３０はストレスを受け続ける。なお、ここでいうストレスとは、感光体ドラム２１と現像ローラ２３との当接部、現像ローラ２３とトナー供給ローラ２４との当接部、又は現像ローラ２３と現像ブレード２５との当接部を通過するトナー３０が受ける圧力全般のことをいうものとする。トナー３０がこのようなストレスを受け続けると、トナー表面の外添剤が剥離や埋没してしまい、トナー３０同士の相互作用が増えることになる。その結果、現像ブレード２５でトナー層厚（トナー量）を規制しにくくなったり、トナー供給ローラ２４による現像ローラ表面上の未現像のトナー３０を掻き取りにくくなるため、現像ローラ表面上のトナー量は増大する。このようなトナー同士の相互作用は平均トナー消費率が１０％以下といった少ない場合に、より顕著になる。

ところで、現像装置２内において、現像ローラ表面上のトナー量は、現像ローラ２３とトナー供給ローラ２４とに印加する電圧の電位差たる、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値を調整することにより制御することができる。図７に、現像ローラ表面上のトナー量と｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値との関係を示す。図７に示すように、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値を大きくすると、現像ローラ表面上のトナー量は増加することが分かる。これは、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値が変化すると、現像ブレード２５によるトナー層厚の規制力、トナー供給ローラ２４による現像ローラ表面上の未現像のトナー３０の掻き取り力は変わらないが、電界の強さが変わり、トナー供給ローラ２４から現像ローラ２３へのトナー供給量が変わるためである。

したがって、平均トナー消費率が少ない場合の現像ローラ表面上のトナー量の増大は、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値が小さくなるように補正することにより回避することができる。その際、平均トナー消費率によって｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値の補正量を変える演算を行うことが望ましい。ただし、補正値として｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値を小さくしすぎると、トナー供給量不足となり、カスレが発生することになるため、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値を"０"とすることは好ましくなく、適当な範囲をもって制御することが好ましい。

本実施形態においては、平均トナー消費率を現像ローラ２３の所定回転数（４４９６回転；Ａ４用紙横送りで５００枚印刷）毎に算出しつつ、算出した平均トナー消費率の値が大きい場合（１０％よりも大きい）には補正を加えず、算出した平均トナー消費率の値が小さい場合（１０％以下）には、次の現像ローラ予定回転数に対して補正を加えるようにしている。印刷枚数が数枚程度では、トナー劣化を判別することは略不可能であり、印刷枚数が数枚〜数十枚程度では、経時劣化したトナー３０が入れ替わる訳ではない。したがって、数枚〜数十枚の印刷枚数といった、短い印刷間隔での補正は必要としないため、本実施形態においては、現像ローラ回転数が４４９６回転、印刷枚数が５００枚毎に平均トナー消費率を算出し、算出した平均トナー消費率に基づき、補正の要否を判断する形態とした。

このように、算出した平均トナー消費率に基づき、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値を補正することで、例えば、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値が１００（Ｖ）の場合、図８に示すような平均トナー消費率と｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値との関係となる。この場合、｜ＤＢ−ＳＢ｜変化量（Ｖ）は、｜ＤＢ−ＳＢ｜変化量（Ｖ）＝−５×平均トナー消費率＋５０で表される演算式で演算される。以下、｜ＤＢ−ＳＢ｜変化量（Ｖ）をＢと称し、バイアス参照テーブル５１１が保持する現像ローラ２３の所定回転数（印刷枚数）での｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値をＡとすると、補正後｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）は、補正後｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）＝Ａ−Ｂとなる。そして、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値が１００（Ｖ）の場合、補正後｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）は、補正後｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）＝Ａ−Ｂ＝１００−（−５×平均トナー消費率＋５０）となる。

上記演算式に基づき、経時的に｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値に補正を加えた場合における｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値の推移グラフを図９に示し、経時的な｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値の補正有無による現像ローラ表面上のトナー量の推移を図１０に示す。図１０からも明らかなように、経時的に｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値に補正を加えることで、現像ローラ表面上のトナー量は安定することが分かる。

現像ローラ表面上のトナー量が安定化することで、図１１に示すように、平均トナー消費率が少ない場合においても、感光体ドラム表面の膜減り量は、補正を加えない場合に比べて良化する。

ところで、２００００枚印刷後における感光体ドラム表面の膜減り量は、現像装置２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）がそれぞれ収容するトナーの種類によって異なる（感光体ドラム２１（Ｋ）；３．３μｍ，２１（Ｙ）；３．２μｍ，２１（Ｍ）；５．７μｍ，２１（Ｃ）；２．９μｍ）。しかしながら、本実施形態によれば、それぞれのトナーに応じた演算式を用意することで、着色剤や外添剤の添加量が異なるトナーを用いたとしても、感光体ドラム表面の膜減り量を良化させ、画像不良の発生を抑制することが可能である。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、平均トナー消費率を現像ローラ２３の所定回転数（４４９６回転；Ａ４用紙横送りで５００枚印刷）毎に算出しつつ、算出した平均トナー消費率の値が大きい場合（１０％よりも大きい）には補正を加えず、算出した平均トナー消費率の値が小さい場合（１０％以下）には、次の現像ローラ予定回転数に対して補正を加えるように構成したプリンタについて説明し、トナーの種類が異なったとしても、感光体ドラム表面の膜減り量を良化させ、画像不良の発生を抑制することが可能である旨を説明した。

第２の実施形態では、より具体的に、第１の実施形態で説明した現像装置２（Ｋ）に替えて、金属酸化物である酸化チタンを白色着色剤に用いた白色トナー（以下、白トナー）を収容した現像装置２（Ｗ）を適用した例について説明する。また、本実施形態では、図１２に示すように、第１の現像ユニットとしての現像装置２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ）、及び第２の現像ユニットとしての２（Ｗ）の並び順を用紙搬送方向上流側から下流側にかけて２（Ｃ）→２（Ｙ）→２（Ｍ）→２（Ｗ）と変更した。

なお、他の構成・動作について、第１の実施形態と同一な箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。

白トナーの場合、他のトナー（Ｃ：シアン，Ｙ：イエロー，Ｍ；マゼンタ）に比べて感光体ドラム表面の膜減り量が略２倍となっていた。これは、シアントナー，イエロートナー，マゼンタトナーには有機系着色剤が用いられているのに対し、白トナーにはこれら有機系の着色剤よりも硬度が高い金属系着色剤である酸化チタンが用いられているためだと考えられる。また、金属系着色剤は有機系着色剤に比べると抵抗が低いため、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値の変化に伴う現像ローラ表面上のトナー量の変化は有機系着色剤のそれと比べて半分であった。

したがって、本実施形態においては、第１の実施形態で説明した補正後｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値を得る演算式において、平均トナー消費量による補正が２倍となるように演算式を変更した。補正後｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）＝Ａ−Ｂ＝１００−（−１０×平均トナー消費率＋１００）

図１３は、本実施形態に係る平均トナー消費率と｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値との関係を示すグラフである。本実施形態においても、第１の実施形態の図８で説明したように、平均トナー消費率の値が小さい場合に、｜ＤＢ−ＳＢ｜（Ｖ）の値に補正を加えることで、現像ローラ表面上のトナー量の増大を防ぎ、感光体ドラム表面の膜減り量を良化させることができる。

したがって、本実施形態によれば、トナーの着色剤を有機系着色剤から金属系着色剤に替えた場合においても、感光体ドラム表面の膜減り量を良化させ、画像不良の発生を抑制することが可能である。

本発明の実施形態の説明においては、画像形成装置としてプリンタを一例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ファクシミリ装置やＭＦＰ等の電子写真方式の画像形成装置であれば適用可能である。

１ プリンタ
２（Ｋ），２（Ｙ），２（Ｍ），２（Ｃ），２（Ｗ） 現像装置
３（Ｋ），３（Ｙ），３（Ｍ），３（Ｃ），３（Ｗ） 転写ローラ
５ ホッピングローラ
６ レジストローラ
７ ピンチローラ
８ 定着装置
９ 用紙
１０（Ｋ），１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ），１０（Ｗ） 露光装置
１１ 転写ベルト
１３ テンションローラ
１４ ドライブローラ
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電ローラ
２３ 現像ローラ
２４ トナー供給ローラ
２５ 現像ブレード
２６ クリーニングブレード
２７ 廃トナー搬送スパイラル
２８ 廃トナーフィルム
２９ 現像フィルム
３０ トナー
３１ トナー攪拌部材
３２ モールド
８０１ 排出スタッカ
１７００ 転写ベルトクリーニング
１８００ 用紙カセット

Claims (8)

1. 印刷データに応じて発光する光源と、
   前記光源の発光に基づく潜像を表面に担持する像担持体と、
   前記像担持体上の前記潜像を現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
   前記現像剤担持体の所定回転数での前記光源の発光量に応じて、前記現像剤担持体と前記供給部材との間の電位差を制御する制御部とを備えること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤担持体の所定回転数での前記光源の発光量に応じて、前記現像剤の消費率を算出する算出部と、
   前記算出部により算出された前記消費率を用いて補正値を演算する演算部とを備え、
   前記制御部は、算出された前記消費率が所定の閾値に満たない場合、前記消費率を用いて得られた補正値を前記現像剤担持体と前記供給部材との間の電位差の値に加算して制御を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、算出された前記消費率が所定の閾値に満たない場合、前記現像剤担持体と前記供給部材との間の電位差を前記消費率が所定の閾値以上である場合よりも小さくすることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 現像された前記潜像が転写された記録媒体の累積枚数を計測する累積枚数計測手段を備え、
   前記算出部は、前記記録媒体が所定の累積枚数となる度、前記消費率を算出することを特徴とする請求項２、又は３記載の画像形成装置。
5. 少なくとも、第１の現像剤を用いて前記潜像を現像する第１の現像ユニットと、
   前記第１の現像剤以外の第２の現像剤を用いて前記潜像を現像する第２の現像ユニットとを備え、
   前記演算部は、前記第１の現像ユニット、又は前記第２の現像ユニット毎に前記補正値を演算することを特徴とする請求項２、又は３記載の画像形成装置。
6. 前記第１の現像剤と前記第２の現像剤とはそれぞれ外添剤の添加量が異なることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記第１の現像剤と前記第２の現像剤とはそれぞれ着色剤が異なることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
8. 前記第１の現像剤、又は前記第２の現像剤の何れかは白色着色剤を含むことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。