JP2014178593A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーの手間を要することなく、且つ、装置の大型化やコストアップを来たすことなく感光体の軸方向の濃度偏差を高精度に抑制でき、高画質化に寄与できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体について、軸方向で複数領域に分割し、分割領域ごとに感光体の周方向への潜像量をカウントし、各分割領域ごとの潜像量（画像データ）から感光体の摩耗量を推定すし、推定された摩耗量に応じて各分割領域への露光量を設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

この種の電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての感光体を均一に帯電させ、感光体に対して画像データに応じたレーザ光を照射する。
例えばレーザ光が照射された部分のみをトナーで現像するプロセスの場合、画像データに応じたトナー画像が感光体上に形成される。
感光体上に形成されたトナー画像は、中間転写体を介して、あるいは直接に記録用紙に転写され、定着手段により定着される。

画像を良好に保つためには、記録用紙に転写されるトナー量を一定に保つ必要があり、そのためには、現像されるトナー濃度を一定に保ち、トナーを記録用紙に一定の濃度で転写する必要がある。
潜像を形成する感光体は、使用によりその特性が変化することが知られている。例えば、感光体は次の画像の潜像を形成するために、感光体上に付着したトナーをクリーニングブレード等によって掻き取り清掃する必要がある。
このため、感光体の走行距離に応じて次第に感光体の表面層が摩耗していき、表面に塗布されている機能膜が薄くなっていく。
膜厚が変動すると、感光体の帯電特性や露光時の電位特性が変化するため、濃度変化が生じることがある。

画像濃度を補正する技術として、従来よりトナーパターン（濃度パッチ）を感光体や中間転写体あるいは記録用紙に作像し、それを光学センサで読み取り、現像バイアス等を調整することで濃度を一定に保つことが行われている。
これにより、感光体電位やトナー濃度、トナーの帯電量等の変化に起因する画像濃度の変化を検知し、作像条件を変えることで画像濃度を一定に保つことが可能である。

ところで、記録用紙の搬送方向と直交する感光体の軸方向において、上述した濃度の偏差が生じる場合がある。
これは、感光体の軸方向で印刷した画像の履歴にばらつきが生じるためでる。
すなわち、感光体の軸方向で入力されるトナーの量にばらつきが生じ、摩耗量に偏差が生じるからである。

特許文献１には、感光体の電位を測定し、濃度が一定になるようにバイアス補正を行う技術が開示されている。
しかしながら、基本的には面全体、あるいは感光体の周方向への補正であるため、上述したような軸方向の濃度ムラは補正できない。
特許文献２には、濃度パッチを検知して露光補正を行う方法が開示されている。
具体的には、均一濃度の画像を形成した均一濃度チャートをスキャナ部で読み込み、読み込んだ均一濃度チャートをプリンタ部から出力する。
出力画像を再びスキャナ部で読み込み、読み込んだテスト画像の主走査方向の濃度に基づいて、濃度ムラ補正処理を行うものである。

しかしながら、特許文献２に記載の方法では、軸方向（主走査方向）の濃度ムラをスキャナで読み込んで検知するため、画像を印刷してスキャナにセットする必要があり、ユーザーの手間が必要となる。
感光体の周方向のムラは感光体を回しながら時間方向に特性を取得することも可能である。
しかしながら、軸方向へ細かな補正を行うには、多数のセンサを軸方向に配置したり、センサを軸方向に稼動する仕組みを持たせる必要があり、画像形成装置の大型化やコストアップを招く。

本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、ユーザーの手間を要することなく、且つ、装置の大型化やコストアップを来たすことなく感光体の軸方向の濃度偏差を高精度に抑制でき、高画質化に寄与できる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、画像データ（画像情報）から感光体の軸方向で発生する偏摩耗を予測し、引き起こされる濃度ムラを補正することとした。
具体的には、本発明は、画像情報に基づいて露光手段により像担持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段によりトナー像として可視像化し、最終的に前記トナー像を記録媒体に転写して定着する画像形成装置において、前記像担持体について、記録媒体の搬送方向と直交する軸方向で複数領域に分割し、分割領域ごとに前記像担持体の周方向への潜像量をカウントする潜像量カウント手段と、前記各分割領域ごとの潜像量から前記像担持体の摩耗量を推定する磨耗量推定手段と、を備え、推定された摩耗量に応じて前記各分割領域への露光量を設定することを特徴とする。

本発明によれば、ユーザーの手間を要することなく、且つ、装置の大型化やコストアップを来たすことなく像担持体の軸方向の濃度偏差を高精度に抑制でき、高画質化に寄与できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 感光体の膜厚が変動した場合のＤＣ帯電方式における帯電開始電圧がシフトする状態を示す図である。 感光体の膜厚が変動した場合のＤＣ＋ＡＣ重畳帯電方式における帯電開始電圧がシフトする状態を示す図である。 感光体の軸方向を３つの領域に分割した例における推定摩耗量を示す図である。 タンデム型の画像形成装置における各感光体の軸方向での入力トナーの量を示す図である。 転写電流と転写率との関係を示す特性図である。 転写電流と逆転写率との関係を示す特性図である。 感光体の膜厚差と濃度差との関係を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置としてのフルカラープリンタの構成の概要を説明する。
支持ローラ１２、１３間に中間転写体としての中間転写ベルト１０が掛け回され、矢印方向に走行するようになっている。
支持ローラ１３はバネ１３ａで付勢され、中間転写ベルト１０にテンションが付与されている。

中間転写ベルト１０の上部には、４つの作像ユニットが中間転写ベルト１０の移動方向に沿って並置されている。いわゆるタンデム構成となっている。
これらの４つの作像ユニットは、中間転写ベルト１０の移動方向の上流側（図中右側）から順に、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の現像色となっている。

現像装置を除いて、各構成要素に、Ｙの作像ユニットでは符号ａを、Ｍの作像ユニットでは符号ｂを、Ｃの作像ユニットでは符号ｃを、Ｋの作像ユニットでは符号ｄを付している。
Ｙの作像ユニットについて説明すると、像担持体としてのドラム状の感光体１ａの周囲には、感光体１ａの表面を一様に帯電する帯電ローラ４ａ、画像データに応じた露光光５ａを照射して静電潜像を形成する図示しない露光手段が配置されている。
また、現像装置６、１次転写ローラ１１ａ、クリーニングブレード３ａを有するクリーニング装置２ａが配置されている。

Ｙの作像ユニットでは、露光手段と１次転写ローラ１１ａを除く上記各要素が一体に収容され、装置本体に対して着脱自在（交換可能）となっている。
１次転写ローラ１１ａはバネ２７で付勢されている。
Ｍ、Ｃ、Ｋの作像ユニットも同様の構成となっており、現像装置のみをそれぞれ符号７、８、９で区別している。

各作像ユニットで作成されたトナー像は、中間転写ベルト１０上に順次重ね合わせて転写され、中間転写ベルト１０の移動に伴って２次転写ローラ２１が配置された二次転写部へ移動する。
この移動タイミングに合わせて、給紙装置３１の給紙カセット２５から記録媒体としての記録用紙が給紙コロ２６により給紙され、搬送ローラ対３３、レジストローラ対２８で搬送されて二次転写部へ到達する。
中間転写ベルト１０上の重ね合わせ画像は、最終的に２次転写ローラ２１により二次転写部で記録用紙に一括転写される。
重ね合わせ画像を転写された記録用紙は定着装置３０に送られ、ここで熱と圧力によりトナー画像を定着される。
定着を終えた記録用紙は排紙ローラ対３２により、装置上面をなす排紙トレイに排出されてスタックされる。

二次転写後に中間転写ベルト１０上に残ったトナーは、ベルトクリーニング手段１９のクリーニングブレード２０で除去されて回収される。
ベルトクリーニング手段１９は、クリーニング後の中間転写ベルト１０の表面に潤滑剤１５５をブラシローラ１５２で塗布する構成も有している。
図１において、符号４１は、中間転写ベルト１０上のトナー像の濃度を検知するトナー濃度検知手段としてのフォトセンサを示している。
各現像装置では、２成分現像方式の場合はトナーとキャリアとの攪拌によって、１成分現像方式の場合はローラ等との摩擦によってトナーが帯電される。帯電されたトナーが現像スリーブを通して感光体上に供給される。

感光体の帯電電位をＶｄ、現像バイアスをＶｂ、露光後の感光体帯電電位をＶｌとすると、｜Ｖｂ−Ｖｌ｜に応じたトナーが感光体の露光された部分に付着し潜像を可視像化する。
上述のように、感光体に現像されたトナーは、中間転写ベルト１０に接触し、１次転写電界を受けることでベルト上に１次転写される。
この工程を４色について順次行い、中間転写ベルト上に４色を重ね合わせた１次転写画像が形成される。
中間転写ベルト１０上の１次転写画像は、記録用紙に接触し、２次転写電界を受けることで記録用紙に２次転写され、熱定着を行うことで４色の画像が記録用紙に形成される。

感光体は次の潜像形成を行うために、トナーを除去する必要があり、このためにクリーニングブレード３ａ〜３ｄが接触している。
よって感光体の走行距離が長くなるほど、摩擦によって感光体の表面層は摩耗していく。
摩耗により膜厚が変動すると、感光体の帯電開始電圧が低電圧側にシフトするため、同じバイアスをかけても帯電量の絶対値は大きくなる。
これは特にはＤＣ帯電方式で顕著となる問題である。

ＤＣ＋ＡＣ重畳の帯電方式の場合は、ＡＣを重畳することによって放電と除電の両方行われるため、図３に示すように、ある一定バイアス以上では帯電電位が一定値に落ち着く。
ＤＣ帯電方式の場合は除電の機能がないため、摩耗によって膜厚が減少し帯電開始電圧がシフトすると、図２に示すようにそのままそれが帯電電位のズレになってしまう。

摩耗により帯電電位が上昇することと、感光体の面積あたりの静電容量が増加することから露光による電位特性も変化し、電位Ｖｌの絶対値は大きくなる。
感光体上に現像されるトナーはトナーの帯電量が一定であれば、｜Ｖｂ−Ｖｌ｜で決まるため、Ｖｌが変動すると濃度も変動してしまう。
別の影響として、摩耗が進むと１次転写において感光体と中間転写ベルトとの距離が広がるため、転写電界が弱まり転写率が低下することがある。
この場合は、感光体に現像されたトナー量が同じでも中間転写ベルトへ転写されるトナーの割合が変わるため、この場合も濃度変動を生じることになる。

ところで、このような感光体の特性変化は、画像データの履歴によって軸方向に偏差を生じる場合がある。
これについては詳しいメカニズムは分かっていないが、トナーを現像する部分としない部分でクリーニングブレードと感光体の摩擦抵抗や接触圧が変化することが原因と考えられている。
すなわち、画像面積率が高い高デューティの部分と画像面積率が低い低デューティの部分とで摩耗レートに差が生じる。
本発明者らの知見では、トナーの入力が多い部分で摩耗が加速される傾向があることが分かっている。

印刷した画像の履歴によって高デューティの部分は低デューティの部分と比べると摩耗が進むため、｜Ｖｂ−Ｖｌ｜の低下や転写効率の低下により濃度が低下する。
従来より濃度の補正に関しては、濃度パッチを作像し、フォトセンサ等により濃度を読み込んで、濃度が所定範囲に収まるように現像バイアスＶｂを調整している。
また、直接感光体に電位計を取り付け、電位を狙い値に収めるように帯電や露光を調整することなどが行われている。
しかしながら、いずれも濃度パッチを作像して濃度を検知したり、感光体の電位を測定する機構が必要であるため、装置の大型化やコストアップを招いてしまう。

感光体の周方向に対しては、感光体を回して時間方向に測定を行えば特性値の取得が可能である。
軸方向の特性値を細かい単位で検知するには、軸方向に多くのセンサを並べたり、センサを軸方向に稼動する仕組みなどが必要になる。
特に画像面積依存での濃度ムラは、使われ方によっては画素レベルで生じる可能性があるため、より高解像度の補正が要求される。

本発明は、画像データ（画像情報）から感光体の軸方向の特性変化を予見し、作像条件を変更するものである。
感光体の記録用紙の搬送方向と直交する軸方向を複数領域に分割し、分割領域ごとに作像されるデータ量（潜像量）をカウントする。このカウントは潜像量カウント手段を兼ねる図示しない制御手段（マイクロコンピュータ）によりなされる。
分割領域の幅は特に限定しないが、狭ければ狭いほど軸方向の細かな偏差を検出できるため品質的には好ましく、画像形成装置のコスト等を鑑みて適宜設定することが望ましい。
画像データによる軸方向の偏差は、原理的には画素レベルで発生するため、分割領域の幅も最大でこの程度まで持つと品質的には有利である。

図４では、感光体の軸方向を３つの領域に分割した例について記載している。
このように印刷した画像データから感光体の軸方向のトナー入力量を算出し、摩耗量を推定する。摩耗量の推定は、摩耗量推定手段を兼ねる上記制御手段によってなされる。
画像データからのトナー入力量の予測は、例えばＲＧＢやＣＭＹＫのデジタルデータ値とトナー入力量を関係付けておく方法がある。
一般的にアプリケーションはＲＧＢかＣＭＹＫの画像情報を持ち、それをプリンタが扱う色版データに変換（本例ではＣＭＹＫ）して出力する。
この変換はカラーマッチング処理とよばれ、計算式やＲＧＢをＣＭＹＫに変換する参照テーブルなどで変換処理が行われる。

このため、予めＣＭＹＫデータの各階調における潜像に対するトナー量が分かっていれば、画像データの階調値から感光体への入力トナー量が推定できる。
同様に、ＲＧＢからＣＭＹＫの対応関係があれば、ＲＧＢから直接トナー入力量も推定可能である。
この場合は基本的に１画素以上の面積内（例えばディザマトリクスの単位）におけるトナー付着量になる。

別の方法として、ＣＭＹＫをハーフトーン処理したデータからトナー入力量を推定してもよい。
一般的なディスプレイは１つの画素でＲＧＢ各色２５６階調の多階調を表現可能であるが電子写真方式の画像形成装置は１〜２ｂｉｔ程度の出力が主流である。
このため、面積階調法つまりは単位面積あたりにいくつ画素を形成するかで濃淡表現をする。

実際に感光体上に形成される潜像画像は、入力データが均一である場合、マクロで見れば付着量も均一であるが、ミクロで見ると画素ごとに付着量は異なる。
上述したカラーマッチング直後のハーフトーン処理される前のデータから分かるのはマクロな付着量である。
ハーフトーン処理後のデータは、画素レベルの付着量に変換されているため、画素レベルでのミクロでのトナー入力量の違いも考慮することが可能である。

このようにして求めた感光体へのトナー入力量値から膜厚を推定する。
これは実験的にトナー入力量と摩耗レートとの関係を求めておけばよく、走行距離と摩耗レートとから摩耗量を予測することができる。
例えば、トナー入力がない時は走行距離に対して傾きαで摩耗量が増加し、トナー入力がある場合は傾きβで摩耗量が増加するとする。
図４に示すように、感光体の軸方向の位置ごとに推定摩耗量を算出すればよい。図４の例ではβ＞αとしている。
なお、これは通常、ユーザーが使用するアプリケーションからの画像データを印刷する時だけでなく、感光体が空回りする場合や、画像形成装置の内部パターン生成など、感光体が走行する場合については常に摩耗量の算出、累計を行うことが好ましい。

図５の例はタンデム方式の画像形成装置であり、感光体が４色分ある。
この場合、中間転写ベルト１０の移動方向における上流側の感光体から転写順の下流側の感光体へのトナー入力も考慮することが好ましい。
これは上流から下流へ逆転写トナーの入力が発生するためである。
これについてＹＭＣＫの順序で作像が行われる場合について説明する。

Ｙの感光体で現像された画像は、転写電界を受けることで中間転写ベルトに画像が転写される。
次にＭの感光体で現像された画像がＹ版の画像が転写されている中間転写ベルト上に転写されるが、このとき先に中間転写ベルト上に転写されているＹ版のトナーの一部がＭ感光体に逆転写する。
同様にＣの感光体はＭとＹの逆転写が、Ｋの感光体（ＣＭＹが作像されない場合は除く）はＣＭＹの逆転写トナーが入力されるため、各感光体に入力されるトナー入力量としてこれら逆転写トナー量を考慮することが好ましい。
逆転写トナーの入力は図５のように上流の色版が作像される位置に入力される。

上流色の中間転写ベルトへの転写トナー量は、「上流感光体への潜像トナーの量×上流感光体の転写率」にて求められる。
逆転写トナー量は、中間転写ベルト上に転写された上流色トナーの一部が下流トナーに逆転写される現象であるため「上流色の中間転写ベルトへの転写トナー量×注目感光体への上流色トナーの逆転写率」で求められる。
なお、転写率特性や逆転写特性は予め実験的に取得してパラメータとして持たせておけばよい。
転写特性や逆転写特性は色材（トナー）、や転写条件（制御電流、電圧、接触圧など）によっても変わるため、これら条件が異なる場合は個別に設定することが好ましい。

一般的に転写率は、転写電流や電圧等の制御値に対して図６に示すようなカーブを持ち、逆転写率は、図７に示すような単調増加で変化する。
よって、例えば転写電流を引き上げた場合、上流色の逆転写トナーは増加するため、トナー入力の割合も変更した転写電流における逆転写率を用いて逆転写トナーを算出することが好ましい。
図５に示す例では、Ｍ版にてＭ以外にＹの逆転写トナーが入力されている。また、Ｃ版、Ｋ版はそれぞれ自身の色は現像されないが、上流色であるＭ、Ｙの逆転写トナーが入力されている。
逆転写トナーの量は機種や条件によって異なるが、目安として上流側の感光体に現像されるトナー量に対して数％程度である。

上流側に位置する感光体の軸方向における同じ位置の分割領域の潜像量に基づいて重み付けをして潜像量を補正し、該補正潜像量から摩耗量を推定する。

なお、摩耗量の推定については、色などのトナー種類によって摩耗のしやすさが異なる場合がある。
このような場合はトナー種類別（現像色別）に摩耗レートを変えて摩耗量を推定することが好ましい。すなわち、色ごとに重み付けをしてＶｌ補正量（≒摩耗量）を推定する。
また、２次色以上の多次色の場合は、色が重なることがあるため、色別に摩耗レートを調査し、参照テーブルのような形で情報を保持し、摩耗レートを切り替える。

簡易的に入力の割合に応じて各色の摩耗レートを配分する方法も採用できる。
例えば、Ｃの入力とＭトナーの逆転写入力がある場合である。
Ｃのトナー入力が１００で、Ｃトナーの摩耗レートがα、逆転写によるＭトナーのトナー入力が５で、Ｍトナーの摩耗レートがβとする。
この場合、ＣとＭが重なる部分の磨耗レートは、（１００×α＋５×β）/１０５のように算出すればよい。

次に摩耗と感光体特性について説明する。
摩耗が進んだ場合、感光体の膜厚が減少する。膜厚が減少すると感光体の帯電開始電圧が低電圧側にシフトする（図２参照）。
ＤＣにＡＣを重畳する帯電方式の場合は、印加バイアスに対し、図３のような帯電特性を示す。
これはＡＣ成分によって帯電と除電の両方が行われるため、帯電電位が一定値になる領域のバイアスを用いる場合はさほど膜厚の影響はないが、ＤＣ帯電方式の場合は同じバイアスを印加した場合の帯電量が変わってしまうからである。
昨今は画像形成装置の小型化、低コスト化競争が熾烈化し、コスト性にて優位性が高いＤＣ帯電方式を実装検討する場合があるが、本発明は帯電ムラが生じやすいＤＣ帯電方式の場合により効果を発揮する。

画像濃度は感光体の露光後電位Ｖｌと現像バイアスＶｂとの差分で決まるが、Ｖｌも膜厚が変動すると変化する。
膜厚が減少すると単位面積あたりの静電容量が増加するため、蓄えられる電荷も多くなり、同じ光量を当てたときのＶｌの絶対値も大きくなる。
｜Ｖｂ−Ｖｌ｜が減少するため、感光体に現像されるトナー量が低下し、濃度低下が発生する。
これを補正するためトナー入力量から求めた感光体の軸方向の推定摩耗量に応じて露光出力を変化させ、Ｖｌが狙い値に落ちるように制御することで感光体の軸方向の濃度ムラを抑制する。
Ｖｌの狙い値は基本的には軸方向のムラがなくなるように補正すればよいが、Ｖｌに逆偏差をつけて補正した方がよい場合もある。これは摩耗によって転写特性にも変化が生じる場合があるからである。

摩耗が生じた場所は他の部分に比べ感光体と転写ベルトの距離が広がる。このため転写電界が弱まり転写率が低下することがある。
Ｖｌを一定に補正する場合は、あくまで感光体上でのトナー付着ムラの抑制になるため、転写率に偏差が生じる場合、中間転写ベルト上での濃度ムラを生むことになり、これはそのまま記録用紙上での濃度ムラにつながる。
このため、摩耗による転写率の変動が大きなシステムにおいては、転写率の変動を見越した上で、Ｖｌに逆偏差をつけて補正しておくことで、記録用紙上での濃度ムラを抑制することが可能になる。
これは予め膜厚と転写率との関係を実験的に求めてパラメータとして持たせておき、濃度ムラを抑制する露光制御を実施すればよい。

露光条件の設定で補正できるのは、Ｖｌの値である。感光体は基本的には露光量を強くすれば、Ｖｌの絶対値は小さくなる。
現像されるトナーの量はトナーの帯電量が一定であれば｜Ｖｂ−Ｖｌ｜で決まるため、Ｖｂが一定であれば濃度は上昇する。
しかし、露光によって制御できるＶｌに限界値があり、また露光の出力にも限界がある。
よって、Ｖｌの絶対値をそれ以上下げられないほど摩耗が進んだ場合には、Ｖｌの絶対値を高い側に揃えて濃度ムラを補正することはできるかもしれないが、濃度の絶対値が下がってしまう。
換言すれば、露光量がそれ以上上げられない、Ｖｌがそれ以上下がらない状態のときは、ベタ濃度の上限が下がってしまう。

そこで、このような条件の場合は、現像バイアス（それに合わせて帯電電位を制御することもある）を調整して現像ポテンシャル｜Ｖｂ−Ｖｌ｜を大きくし、濃度の絶対値を引き上げた上で、Ｖｌを調整することが好ましい。
すなわち、Ｖｌが制御しきれない推定摩耗量ないし露光出力になった場合に現像ポテンシャルを制御して濃度の絶対値を狙い値に引き上げるものである。
換言すれば、各分割領域のうち、推定摩耗量と露光出力のうち少なくとも一方が所定値を超える領域が存在する場合、現像ポテンシャルを上昇させる。
さらに換言すれば、Ｖｂを引き上げてベタ濃度を引き上げた上で、Ｖｌで軸方向の濃度のムラを低減する。

現像ポテンシャルと濃度との関係が一定であることが分かっている場合は、狙い濃度を最も膜厚が薄い部分においても達成できる値に現像バイアスＶｂを制御すればよい。
トナー帯電量の変化などで現像ポテンシャルと濃度との関係が変わる場合は後述する方法で濃度を取得することでＶｂの調整が可能である。

トナーやキャリアの劣化、温度湿度環境などでトナーの帯電量が変化し、同じ現像ポテンシャルでも濃度が変わる場合がある。
これを抑制するため、従来から感光体や中間転写ベルト上にトナーパターン（検知パターン）を作像し、フォトセンサ等で作像濃度を読み取ることで現像ポテンシャルを調整して濃度を一定に保つ補正が行われている。
これはプロセスコントロールと呼ばれている。

本発明では、濃度が最も低下する位置で検知パターンを作像して現像ポテンシャルの調整を行う。
すなわち、膜厚の一番薄い部分で検知パターンを形成し、検知パターンが所定値を超えるように現像バイアスを調整することで、濃度の絶対値を基準値以上にすることができる。
また、その状態でＶｌを調整することで濃度の絶対値を基準以上に保ったまま、感光体の軸方向の濃度ムラを抑制することが可能になる。
換言すれば、帯電量の変化などで画像データの階調値とトナー付着量の関係が崩れる場合、膜厚が最も薄い部分で濃度パッチを作像して検知する。
その部分での濃度が基準値以上になるように現像ポテンシャルを引き上げ、軸方向のムラはＶｌで補正することで濃度絶対値と軸方向ムラの両方を抑える。

また、別の方法として、任意の分割領域で形成したパッチの濃度と、パッチを形成した場所の推定膜厚との関係とから、軸方向の最も推定膜厚が薄い場所における濃度を推定し、最も推定膜厚が薄い場所の濃度が狙い値を満たすように現像ポテンシャルを調整する。
その後にＶｌの調整を行うと、濃度の絶対値を保ったまま、軸方向の偏差も抑えることが可能になる。
膜厚と濃度との関係は、図８に示すような膜厚差と濃度差との関係を実験的に求め、パラメータとして持たせておけばよい。
検知パターン作成位置における膜厚と測定濃度、最も膜厚が薄い部分の膜厚が分かれば、最も膜厚が薄い部分におけるに濃度がいくつになるか推測可能である。
この部分の濃度が基準値を超えるようにＶｂを制御した上でＶｌの制御を行うことで、濃度の絶対値を基準以上に保ったまま、感光体軸方向の濃度ムラを抑制することが可能になる。

同様に現像ポテンシャル（｜Ｖｂ−Ｖｌ｜）やトナー濃度（現像剤濃度）やトナー帯電量（現像剤帯電量）によって感光体に付着するトナーの量は変化する。
よって、画像データのみからトナーの入力量を推定している場合、装置側でのデータに対するトナー量が変動した場合に追従できない場合がある。
この場合には、データとトナー量の対応関係を校正して摩耗レートの推定精度を高める。
手段としては、検知パターンを作像し、濃度の検知結果からトナー付着量を推定すればよい。
また、現像ポテンシャルやトナー濃度、トナー帯電量と画像濃度との対応関係を予めパラメータとして持たせておき、そこから予測する構成としてもよい。

画像形成装置の中には、感光体ユニットや現像ユニットなどの作像ユニットの交換が可能な機種もある。
感光体ユニットを交換した場合、当然感光体の膜厚分布も変化するため、それまでの露光条件が適切なものではなくなる。
このため感光体ユニットの膜厚分布に関するデータの記録と読み出しを行い、膜厚分布に応じた露光条件を設定する。
膜厚分布データは、感光体ユニット側に記憶領域を持たせ保存する構成としてもよいし、感光体ユニットのＳ／Ｎと対応付けて画像形成装置本体側あるいはホストコンピュータ側の記録領域に保存する構成としてもよい。
上記制御手段は、作像ユニットへ推定摩耗量を記録する手段として機能するとともに、記録された推定摩耗量を読み出す手段として機能する。

ユーザーの使い方によっては、装置製造元が想定しているよりも装置の寿命が早まる可能性がある。
例えばメーカーの想定よりも高デューティな画像出力が多い場合や、画像面積の偏差が大きな画像出力が多い場合などは摩耗や摩耗の偏差が加速し感光体の寿命が早く訪れる。
よって、推定摩耗量や摩耗レートから感光体の寿命を予測し、残りの印刷可能枚数や、感光体の寿命を予測し、ユニットの交換時期を知らせることができる。

上記ではタンデム方式の画像形成装置について説明してきたが、別の形態として、４サイクルのように現像ユニットよりも感光体の数が少ない画像形成装置の場合について説明する。
４サイクルとは現像は４色だが、感光体は１つで順番に潜像、転写を行うことでカラー画像を形成する画像形成装置である。
１つの感光体で色数分の作像を繰り返し行う必要があるため、生産性に関してはタンデム方式に劣るが、装置のサイズやコスト面で優れている。

４サイクルの場合は、共通の感光体に何度も潜像することになるため、感光体の摩耗は色数分を累積する必要がある。
なお、後に作像する色においては、先に作像した色の逆転写トナーも考慮することが好ましい。その他については上述したタンデム方式と同様に発明を実施することが可能である。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 像担持体としての感光体

特開２０１０−２１７５３２号公報 特開２０１１−１６４６０９号公報

Claims (10)

1. 画像情報に基づいて露光手段により像担持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段によりトナー像として可視像化し、最終的に前記トナー像を記録媒体に転写して定着する画像形成装置において、
   前記像担持体について、記録媒体の搬送方向と直交する軸方向で複数領域に分割し、
   分割領域ごとに前記像担持体の周方向への潜像量をカウントする潜像量カウント手段と、
   前記各分割領域ごとの潜像量から前記像担持体の摩耗量を推定する磨耗量推定手段と、
   を備え、
   推定された摩耗量に応じて前記各分割領域への露光量を設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体を複数有し、
   転写順の下流側に位置する像担持体の前記各分割領域については、上流側に位置する像担持体の前記軸方向における同じ位置の分割領域の潜像量に基づいて重み付けをして潜像量を補正し、該補正潜像量から摩耗量を推定することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   各像担持体ごとの重み付けが、現像色別または各像担持体の転写条件における電流、電圧、接触圧のうち少なくとも１つごとに異なることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体について静電潜像の形成、可視像化、転写の後、同じ像担持体について異なる色での静電潜像の形成、可視像化、転写を繰り返す構成を有し、
   前記各分割領域ごとの潜像量は色別ごとに累積され、且つ、色別ごとの重み付けで補正され、該補正潜像量から摩耗量を推定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記各分割領域のうち、推定摩耗量と露光出力のうち少なくとも一方が所定値を超える領域が存在する場合、現像ポテンシャルを上昇させることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記各分割領域のうち最も膜厚が薄いと推定される分割領域での作像濃度を測定し、測定した濃度が所定値を超えるように現像ポテンシャルを制御することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記各分割領域のうちの任意の分割領域での作像濃度を測定し、該測定した分割領域の推定膜厚と濃度とから、最も膜厚が薄いと推定される分割領域での濃度を推定し、前記最も膜厚が薄いと推定される分割領域での濃度が所定値を超えるように現像ポテンシャルを制御することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記像担持体の推定摩耗量に応じて露光出力を設定する場合、露光出力を前記像担持体の露光後電位が軸方向で一定になるように設定し、または、推定摩耗量が大きい分割領域ほど露光後電位の絶対値が小さくなるように設定することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   画像濃度、現像ポテンシャル、現像剤濃度、現像剤帯電量のうち少なくとも１つに応じて、推定摩耗量を算出する際の摩耗レートを変えることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
    前記像担持体を含む作像ユニットを交換可能であり、
    前記作像ユニットへ前記推定摩耗量を記録する手段と、
    記録された前記推定摩耗量を読み出す手段と、
    を有し、
    作像ユニットが交換された場合、読み出された推定摩耗量を基準にして、潜像量から前記像担持体の摩耗量を推定することを特徴とする画像形成装置。

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