JP4946061B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来における画像形成装置として、像担持体(例えば感光体ドラム)、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、およびクリーニング装置等を備えたものが知られている。このような画像形成装置では、回転する感光体ドラムを、帯電装置によって一様に帯電する。次いで、帯電後の感光体ドラム表面を露光装置によって選択的に露光することにより、静電潜像を形成する。そして、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像装置により現像して可視像化した後、得られたトナー像を転写装置によって記録材に転写する。一方、転写後の感光体ドラム上に残存する残トナー等は、クリーニング装置によって除去される。

このような画像形成装置において、感光体ドラムは、例えば金属からなる導電性の基材と、この基材の表面に設けられる感光層とを有している。一方、クリーニング装置としては、例えば感光体ドラムの感光層に圧接配置される板状のクリーニングブレードを用いることが多い。クリーニングブレードは、感光層に所定の圧力で接触することにより、感光層の表面に付着する残トナー等を掻き取ることによってクリーニングを行う(例えば特許文献１参照)。

特開平１０−２３２５２１号公報(第４−５頁、図１)

ところで、上記画像形成装置において、感光体ドラムに設けられる感光層は、上述したクリーニングブレードによって擦られることにより徐々に摩耗していく。また、例えば帯電装置として帯電ロール等の接触帯電部材を用いる場合には、この接触帯電部材との摩擦によっても、感光層が徐々に摩耗していく。
ただし、実際の画像形成装置では、感光層が一律に摩耗していくとは限らない。すなわち、感光体ドラムの軸方向(主走査方向)の特定領域における摩耗量が他の領域よりも大きくなったり、あるいは、感光体ドラムの周方向(副走査方向)の特定領域における摩耗量が他の領域よりも大きくなったりする、所謂偏摩耗が生じることもある。このような偏摩耗が生じると、感光層の主走査方向あるいは副走査方向位置によって帯電性能にばらつきが出ることになり、結果として形成されるトナー像の濃度にむらが発生してしまう。

ここで、上記特許文献１では、ドラム膜厚測定回路により感光体ドラムの感光層の膜厚を測定し、膜厚の測定結果から感光層の表面粗さを推定し、この推定結果に基づいて感光層上の非画像部に形成する表面補正用トナー像の内容を決定することが記載されている。これは、感光層とクリーニングブレードとの間に作用する摩擦力が過度になることに伴って、クリーニングブレードが捲れたり、クリーニングブレードにトナーが融着したりするのを抑制することを目的としている。

しかしながら、上記特許文献１では、感光体ドラムと帯電ローラとの間に流れる直流成分電流値から感光層の膜厚を推定しているため、感光層の膜厚の平均値を得ることはできるものの、感光層の膜厚分布(偏摩耗の状態)を得ることができない。したがって、上述したような偏摩耗に対応することは実質的に不可能であった。
なお、このような偏摩耗の問題は、上述した感光体ドラムの感光層に限られるものではなく、例えば感光体ドラム上に形成された画像が最終的な記録材に転写される前に一時的に転写される中間転写体においても、同様に生じるものである。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、簡易な構成で、像担持体における表面層の劣化状態を把握することのできる画像形成装置を提供することにある。
また他の目的は、像担持体の表面層における偏摩耗の発生を抑制することにある。
さらに他の目的は、像担持体の表面層に偏摩耗が生じた場合であっても、形成される画像の面内むらを抑制することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、表面層を具備し回動可能に配設される像担持体と、像担持体の表面層に画像を形成する画像形成部と、画像形成部により像担持体に形成される画像データ量を取得する取得部と、取得部にて取得された画像データ量から表面層の状態を予測する予測部と、予測部にて予測された表面層の状態に基づき、表面層に施す処理を決定する決定部とを含んでいる。

このような画像形成装置において、予測部は、表面層の厚さを予測することを特徴とすることができる。この場合に、予測部は、表面層を主走査方向に分割して得られる帯状の領域毎に画像データ量の累積値を演算し、累積値に基づいて領域毎の表面層の厚さを予測することを特徴とすることができる。また、予測部は、表面層を主走査方向および副走査方向に分割して得られるマトリックス状の領域毎に、表面層に形成される画像データ量の累積値を演算し、累積値に基づいて領域毎の表面層の厚さを予測することを特徴とすることができる。さらに、決定部は、予測部による表面層の厚さの予測結果が予め設定された許容値を下回っているか否かを判断し、この判断結果を表示させることを特徴とすることができる。さらにまた、決定部は、予測部による表面層の厚さの予測結果に基づき、画像形成部による画像形成条件を決定することを特徴とすることができる。

また、像担持体の表面層に形成された画像を記録材に転写する転写部と、転写部による転写後に表面層に残存する異物を除去するクリーナとをさらに含む場合に、像担持体は、表面層として感光層を備え、画像形成部は、感光層を所定の電位に帯電する帯電器、帯電器によって帯電された感光層を選択的に露光して静電潜像を形成する露光器、露光器によって感光層に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器を備え、クリーナは、感光層に圧接配置され感光層に付着する異物を掻き取る掻き取り部材を備えることを特徴とすることができる。この場合に、予測部は、表面層を主走査方向に分割して得られる帯状の領域毎に画像データ量の累積値を演算し、累積値に基づいて領域毎の表面層の厚さを予測し、決定部は、予測部による領域毎の表面層の厚さの予測結果に基づき、表面層に施す処理として画像形成部により像担持体に形成し且つ掻き取り部材に供給するトナーバンドの内容を決定することを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、感光層を具備し回動可能に配設される感光体と、感光体を所定の電位に帯電する帯電部と、帯電部により帯電された感光体を選択的に露光して静電潜像を形成する露光部と、露光部により感光体に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部と、現像部により感光体に現像されたトナーを記録材に転写する転写部と、転写部による転写後に感光層に残留するトナーを掻き取る掻き取り部材と、感光体上に形成されるトナーの主走査方向累積値を演算するトナー累積部と、トナー累積部にて演算されたトナーの主走査方向累積値から感光層の主走査方向膜厚分布を予測する膜厚分布予測部とを含んでいる。

このような画像形成装置において、膜厚分布予測部による感光層の主走査方向膜厚分布の予測結果に基づき、感光体の寿命を判断する寿命判断部をさらに含むことができる。また、膜厚分布予測部による感光層の膜厚の主走査方向膜厚の予測結果に基づき、感光層の主走査方向位置に応じて露光部による露光量を補正する補正部をさらに含むことができる。さらに、膜厚分布予測部による感光層の膜厚の主走査方向膜厚の予測結果に基づき、掻き取り部材に供給するトナーバンドの主走査方向濃度分布を決定する内容決定部をさらに含むことができる。

本発明によれば、簡易な構成で、像担持体における表面層の劣化状態を把握することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る画像形成装置の概要を示す図である。この画像形成装置は、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数(本実施の形態では四つ)の画像形成ユニット１０(具体的には１０Ｙ(イエロー)、１０Ｍ(マゼンタ)、１０Ｃ(シアン)、１０Ｋ(黒))を備える。また、この画像形成装置は、各画像形成ユニット１０で形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる中間転写ベルト２０を具備する。ここで、各画像形成ユニット１０は、中間転写ベルト２０の回動方向上流側から、イエロー画像形成ユニット(イエローユニット)１０Ｙ、マゼンタ画像形成ユニット(マゼンタユニット)１０Ｍ、シアン画像形成ユニット(シアンユニット)１０Ｃ、および黒画像形成ユニット(黒ユニット)１０Ｋの順に配置されている。さらに、この画像形成装置は、中間転写ベルト２０に転写された重ね画像を用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写装置３０を備える。さらにまた、この画像形成装置は、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０を有している。また、この画像形成装置の動作を制御する制御部１００、および、ユーザからの指示を受け付け且つユーザに対するメッセージ等の表示を行うユーザインタフェース(ＵＩ)１１０が設けられている。

画像形成部として機能する各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)は、使用されるトナーの色を除き、同じ構成を有している。そこで、図２に示すイエローユニット１０Ｙを例に説明を行う。イエローユニット１０Ｙは、矢印Ａ方向に回転可能に配設される像担持体としての感光体ドラム１１を具備している。この感光体ドラム１１は、例えばアルミニウム等の金属からなり、円筒状に構成された基材１１ａと、この基材１１ａの外周面に形成された表面層としての感光層１１ｂとを有している。ここで、感光層１１ｂは、例えば電荷発生層および電荷輸送層(ともに図示せず)を有しており、本実施の形態では負の帯電極性を有している。そして、感光層１１ｂの全体の厚さは、例えば約５０μｍ程度に設定される。なお、感光体ドラム１１の基材１１ａは接地されている。

また、感光体ドラム１１の周囲には、帯電器１２、露光器１３、現像器１４、一次転写ロール１５、およびドラムクリーナ１６が配設される。これらのうち、帯電器１２は、感光体ドラム１１を所定の電位に帯電する。露光器１３は、帯電器１２によって所定の電位に帯電された感光体ドラム１１に、選択的にレーザ光Ｂｍを照射し、静電潜像を形成する。現像器１４は、対応する色成分トナー(イエローユニット１０Ｙではイエローのトナー)およびキャリアを含む現像剤を収容し、このトナーによって感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する。転写部としての一次転写ロール１５は、印加される一次転写バイアスにより感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写する。ドラムクリーナ１６は、一次転写後の感光体ドラム１１上の残留物(トナー等)を除去する。ここで、本実施の形態では、帯電器１２、露光器１３および現像器１４が、画像形成部として機能する。
なお、感光体ドラム１１には、感光体ドラム１１の回転位置および回転数を検出するためのエンコーダ１７が設けられる。

ここで、帯電器１２は、回転可能に配設される帯電ロールからなり、帯電器１２には帯電バイアスを印加するための帯電電源６１が接続されている。
また、現像器１４は、感光体ドラム１１との対向部に開口が形成された現像ハウジング１４ａ、現像ハウジング１４ａの開口に面して感光体ドラム１１に対向配置される現像ロール１４ｂ、現像ハウジング１４ａの内部に設けられた一対のオーガ１４ｃを備える。現像ロール１４ｂは、回転可能に配設される現像スリーブおよびこの現像スリーブの内部に固定配設される磁石ロール(ともに図示せず)を備えている。また、一対のオーガ１４ｃは、現像ハウジング１４ａ内に存在する現像剤を攪拌搬送し、キャリアとトナーとを摩擦させることにより、トナーを所定の極性(本実施の形態では負極性)に帯電している。そして、現像ロール１４ｂ(実際には図示しない現像スリーブ)には、現像バイアスを印加するための現像電源６２が接続されている。

さらに、一次転写ロール１５には、一次転写バイアスを印加するための一次転写電源６３が接続されている。
さらにまた、ドラムクリーナ１６は、感光体ドラム１１との対向部に開口が形成されたクリーナハウジング１６ａと、このクリーナハウジング１６ａの開口に面して感光体ドラム１１に接触配置される掻き取り部材としてのクリーニングブレード１６ｂとを備える。ここで、クリーニングブレード１６ｂは、感光体ドラム１１の回転方向(矢印Ａ方向)に対しカウンタ方向に取り付けられ、感光体ドラム１１上の残留物を掻き取っている。

図３は、露光器１３の構成と、露光器１３が感光体ドラム１１を走査露光する状態とを説明する図である。露光器１３は、半導体レーザからなる光源７１、コリメータレンズ７２、シリンダーレンズ７３、例えば正六角面体で形成された回転多面鏡(ポリゴンミラー)７４を有している。また、露光器１３は、ｆθレンズ７５、折り返しミラー７６、反射ミラー７７およびＳＯＳ(Start Of Scan)センサ７８をさらに有している。

露光器１３において、光源７１から出射された発散性のレーザ光Ｂｍは、コリメータレンズ７２によって平行光に変換され、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンダーレンズ７３により、ポリゴンミラー７４の偏向反射面７４ａ近傍にて主走査方向に長い線像として結像される。そして、レーザ光Ｂｍは、高速で定速回転するポリゴンミラー７４の偏向反射面７４ａにより反射され、等角速度的に反時計回り(矢印Ｃ方向)に走査される。次に、レーザ光Ｂｍは、ｆθレンズ７５を通過した後、折り返しミラー７６により感光体ドラム１１の表面に向けて方向を変えられ、感光体ドラム１１の表面を矢印Ｄ方向に走査露光する。ここで、ｆθレンズ７５は、レーザ光Ｂｍの光スポットの走査速度を等速化する機能を有している。また、上記した線像は、ポリゴンミラー７４の偏向反射面７４ａの近傍に結像し、ｆθレンズ７５は副走査方向に関して偏向反射面７４ａを物点として光スポットを感光体ドラム１１の表面上に結像させる。したがって、この走査光学系は、偏向反射面７４ａの面倒れを補正する機能を有している。

また、レーザ光Ｂｍは、感光体ドラム１１の表面上を走査露光するのに先立ち、反射ミラー７７を介してＳＯＳセンサ７８に入射する。すなわち、ＳＯＳセンサ７８には、レーザ光Ｂｍが感光体ドラム１１の表面を走査する毎に、各走査ラインの最初のレーザ光Ｂｍが入射される。そして、ＳＯＳセンサ７８は、感光体ドラム１１の表面への走査ライン毎の照射タイミングを検知し、照射開始タイミングを示すＳＯＳ信号を生成する。

光源７１には、画像信号生成部(Image Processing System：ＩＰＳ)５５から出力された書込用画像データに応じたレーザ駆動信号を所定のタイミングで出力するレーザドライバ７９が接続されている。本実施の形態において画質補正部として機能するレーザドライバ７９は、ＩＰＳ５５からの書込用画像データに基づいて光源７１の半導体レーザのＯＮ／ＯＦＦを制御する。それにより、光源７１から書込用画像データに対応したレーザ光Ｂｍが出力される。なお、ＩＰＳ５５は、画像形成装置の外部に設けられたＰＣやスキャナ等から入力される画像信号を、この画像形成装置に応じた画像信号に変換して出力している。
また、レーザドライバ７９はＳＯＳセンサ７８に接続されており、ＳＯＳセンサ７８において生成されたＳＯＳ信号が入力される。そして、レーザドライバ７９は、ＳＯＳセンサ７８からのＳＯＳ信号に基づいて、光源７１の半導体レーザに対してレーザ駆動信号の出力を開始するタイミングを設定する。さらに、レーザドライバ７９には、制御部１００が接続されている。

再び図１に示すように、中間転写ベルト２０は、複数(本実施の形態では五つ)の支持ロールに回動可能に張架支持され、矢印Ｂ方向に回動する。これらの支持ロールのうち、駆動ロール２１は、中間転写ベルト２０を張架するとともに中間転写ベルト２０を駆動して回動させる。また、従動ロール２２および２５は、中間転写ベルト２０を張架するとともに駆動ロール２１によって駆動される中間転写ベルト２０に従動して回転する。補正ロール２３は、中間転写ベルト２０を張架するとともに中間転写ベルト２０の搬送方向に略直交する方向の蛇行を規制するステアリングロール(軸方向一端部を支点として傾動自在に配設される)として機能する。さらに、バックアップロール２４は、中間転写ベルト２０を張架するとともに後述する二次転写装置３０の構成部材として機能する。
また、中間転写ベルト２０を挟んで駆動ロール２１と対向する部位には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留物(トナー等)を除去するベルトクリーナ２６が配設されている。このベルトクリーナ２６は、中間転写ベルト２０に当接配置されるクリーニングブレード２６ａを備えている。掻き取り部材としてのクリーニングブレード２６ａは、中間転写ベルト２０の回動方向(矢印Ｂ方向)に対しカウンタ方向に取り付けられ、中間転写ベルト２０上の残留物を掻き取っている。なお、黒ユニット１０Ｋに隣接する位置には、中間転写ベルト２０と対向するように、濃度センサ２７が配置されている。この濃度センサ２７は、中間転写ベルト２０上に一次転写されたトナー像を読み取ることができる。

転写部としての二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２４とを備えている。このバックアップロール２４には、トナーの帯電極性と同極性の二次転写バイアスを印加する給電ロール３２が当接配置されている。一方、二次転写ロール３１は接地されている。

また、用紙搬送系は、用紙トレイ４０、搬送ロール４１、レジストレーションロール４２、搬送ベルト４３、および排出ロール４４を備える。用紙搬送系では、用紙トレイ４０に積載された用紙Ｐを搬送ロール４１にて搬送した後、レジストレーションロール４２で一旦停止させ、その後所定のタイミングで二次転写装置３０の二次転写位置へと送り込む。また、二次転写後の用紙Ｐを、搬送ベルト４３を介して定着装置５０へと搬送し、定着装置５０から排出された用紙Ｐを排出ロール４４によって機外へと送り出す。

次に、この画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。今、図示外のスタートスイッチがオン操作されると、所定の作像プロセスが実行される。具体的に述べると、例えばこの画像形成装置をプリンタとして構成する場合には、ＰＣ(パーソナルコンピュータ)等、外部から入力されるデジタル画像信号をメモリに一時的に蓄積する。そして、メモリに蓄積されている四色(Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ)のデジタル画像信号に基づいて各色のトナー像形成を行う。すなわち、各色のデジタル画像信号に応じて各画像形成ユニット１０(具体的には１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)をそれぞれ駆動する。次に、各画像形成ユニット１０では、帯電器１２により一様に帯電された感光体ドラム１１に、露光器１３によりデジタル画像信号に応じたレーザ光Ｂｍを照射することで、静電潜像を形成する。そして、感光体ドラム１１に形成された静電潜像を現像器１４により現像し、各色のトナー像を形成させる。なお、この画像形成装置を複写機として構成する場合には、図示しない原稿台にセットされる原稿をスキャナで読み取り、得られた読み取り信号を処理回路によりデジタル画像信号に変換した後、上記と同様にして各色のトナー像の形成を行うようにすればよい。

その後、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置で、一次転写ロール１５によって中間転写ベルト２０の表面に順次一次転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム１１上に残存するトナーは、ドラムクリーナ１６によってクリーニングされる。
このようにして中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像は中間転写ベルト２０上で重ね合わされ、中間転写ベルト２０の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、用紙Ｐは所定のタイミングで二次転写位置へと搬送され、バックアップロール２４に対して二次転写ロール３１が用紙Ｐをニップする。

そして、二次転写位置において、二次転写ロール３１とバックアップロール２４との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト２０上に担持されたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト４３により定着装置５０へと搬送される。定着装置５０では、用紙Ｐ上のトナー像が加熱・加圧定着され、その後、機外に設けられた排紙トレイ(図示せず)に送り出される。一方、二次転写後に中間転写ベルト２０に残存するトナーは、ベルトクリーナ２６によってクリーニングされる。

ところで、本実施の形態に係る画像形成装置では、使用に伴って感光体ドラム１１が徐々に劣化していく。このような経時劣化は、感光体ドラム１１における感光層１１ｂの摩耗が進むことによって生じる。そして、感光層１１ｂの摩耗は、使用時間とともに一律に進んでいくものと、部分的、局所的に進んでいくものとがある。このため、感光層１１ｂの膜厚にはむらが発生する。つまり、表面層としての感光層１１ｂの状態が変わっていく。そして、感光層１１ｂの膜厚にむらが発生すると、膜厚が比較的厚い領域(摩耗量が少ない領域)と比較的薄い領域(摩耗量が多い領域)とで、帯電性能に違い(帯電むら)が生じ、結果として形成されるトナー像において濃度むら(面内むら)が発生することになってしまう。
そこで、本実施の形態では、まず、感光層１１ｂにおける膜厚のむらの発生を抑制するための制御が行われる。また、感光層１1ｂにおける膜厚むらに対応して面内むらを抑制するための制御が行われる。以下、これらの制御について詳細に説明する。

図４は、図１に示す制御部１００の機能ブロック図である。この制御部１００は、画像形成装置全体の動作を制御しているが、ここでは、感光体ドラム１１の感光層１１ｂの膜厚むらの抑制および膜厚むらに伴う面内むらの抑制に関連するブロックのみを示している。
制御部１００には、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)の感光体ドラム１１に設けられた各エンコーダ１７(１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ)にて検出されたカウント情報(回転数)が入力される。また、制御部１００には、ＩＰＳ５５から画像信号も入力される。
一方、制御部１００は、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)の露光器１３に設けられた各レーザドライバ７９(７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ)に制御信号を出力する。また、制御部１００は、ＵＩ１１０にも制御信号を出力する。

制御部１００は、回転数カウンタ１０１、イメージカウント部１０２、イメージカウント累積部１０３、および累積イメージカウント格納部１０４を備える。また、制御部１００は、膜厚分布予測部１０５、トナーバンド内容決定部１０６、光量補正データ作成部１０７、および寿命判断部１０８をさらに備える。なお、本実施の形態では、イメージカウント部１０２、イメージカウント累積部１０３、および累積イメージカウント格納部１０４が取得部として機能する。また、膜厚分布予測部１０５が予測部として機能する。さらに、トナーバンド内容決定部１０６、光量補正データ作成部１０７、寿命判断部１０８が、それぞれ、決定部として機能する。

ここで、回転数カウンタ１０１は、各エンコーダ１７(１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ)から入力されてくるカウント情報に基づき、感光体ドラム１１毎にその累積回転数をカウントする。
イメージカウント部１０２は、ＩＰＳ５５から入力されてくるＹＭＣＫ各色の画像信号を、各色について主走査方向１ライン毎に分け、主走査方向１ラインの１画素毎にそのイメージカウント(印字画像データ量)を算出する。
トナー累積部としてのイメージカウント累積部１０３は、イメージカウント部１０２から入力される主走査方向１ライン分のイメージカウントを、累積イメージカウント格納部１０４から読み出した累積イメージカウントに加算する。ここで、累積イメージカウントは、過去に各感光体ドラム１１上に形成された画像データ量すなわちイメージカウントを、主走査方向１画素毎に累積したものである。そして、イメージカウント累積部１０３は、算出した新たな累積イメージカウントを、累積イメージカウント格納部１０４に格納する。

膜厚分布予測部１０５は、回転数カウンタ１０１から入力される感光体ドラム１１(図２参照)の累積回転数と、イメージカウント累積部１０３から入力される累積イメージカウントとに基づき、感光体ドラム１１毎(色毎)に、感光層１１ｂの膜厚分布を予測する。また、膜厚分布予測部１０５は、イメージカウント累積部１０３から入力される累積イメージカウントに基づき、中間転写ベルト２０の膜厚分布を予測する。なお、寿命を考慮せずに偏摩耗に着目すれば、膜厚分布を予測するのに、感光体ドラム１１の累積回転数を用いずに、累積イメージカウントだけから偏摩耗を予測してもよい。
内容決定部としてのトナーバンド内容決定部１０６は、膜厚分布予測部１０５から入力されてくる膜厚分布予測結果に基づき、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)の感光体ドラム１１に作成すべきトナーバンドの内容を決定する。なお、ここで決定されるトナーバンドは、用紙Ｐに転写するものではなく、ドラムクリーナ１６(クリーニングブレード１６ｂ)あるいはベルトクリーナ２６(クリーニングブレード２６ａ)へと供給するものである。

補正部としての光量補正データ作成部１０７は、膜厚分布予測部１０５から入力されてくる膜厚分布予測結果に基づき、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)の露光器１３(図２参照)より出力するレーザ光Ｂｍの光量を主走査方向位置に応じて制御するための光量補正データを作成する。そして、光量補正データ作成部１０７は、作成した各色の光量補正データを、対応するレーザドライバ７９(７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ)に出力する。なお、各レーザドライバ７９には図示しないメモリが設けられており、このメモリに、入力されてくる光量補正データが格納される。
寿命判断部１０８は、膜厚分布予測部１０５から入力されてくる膜厚分布予測結果に基づき、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)の感光体ドラム１１の感光層１１ｂの膜厚が規定の厚さよりも薄くなったか否かを判断する。すなわち、寿命判断部１０８は、感光体ドラム１１が寿命に到達したか否かを判断する。そして、寿命判断部１０８は、いずれかの感光体ドラム１１が寿命に到達したと判断した場合に、ＵＩ１１０に寿命が到達した旨(感光体ドラム１１の交換を促す旨)のメッセージを表示させる。

ここで、図５は、上述した膜厚分布予測部１０５の詳細なブロック図を示している。この膜厚分布予測部１０５は、減少係数取得部１１１、イメージカウント合算部１１２、および膜厚分布決定部１１３を備えている。
減少係数取得部１１１は、回転数カウンタ１０１から入力されてくるＹＭＣＫ各色の感光体ドラム１１(図２参照)の累積回転数に基づき、各感光体ドラム１１における感光層１１ｂの膜厚の減少係数を取得する。減少係数取得部１１１には、予め実験等によって求められた感光体ドラム１１の累積回転数と感光層１１ｂの膜厚の減少量との関係がテーブルとして格納されている。本実施の形態では、例えば感光体ドラム１１の累積回転数が５０万回のときに、感光層１１ｂの厚みが１０〜１５μｍ程度減少する(ただし、平均エリアカバレッジが５％の場合)。すなわち、減少係数取得部１１１は、感光層１１ｂが経時的に一律に減少していくのに対応した係数を求めている。

イメージカウント合算部１１２は、イメージカウント累積部１０３から入力されてくるＹＭＣＫ各色のイメージカウントを主走査方向１画素毎に合算し、ＹＭＣＫ全色を合わせた累積イメージカウントを出力する。
膜厚分布決定部１１３は、減少係数取得部１１１から入力されてくる各色の感光体ドラム１１に対応する減少係数と、イメージカウント累積部１０３から入力されてくる各色の累積イメージカウントとに基づいて、各感光体ドラム１１の感光層１１ｂにおける主走査方向の膜厚分布を決定する。また、膜厚分布決定部１１３は、イメージカウント累積部１０３より入力され、イメージカウント合算部１１２にて合算された全色の累積イメージカウントに基づいて中間転写ベルト２０における主走査方向の膜厚分布を決定する。

図６は、各感光体ドラム１１の感光層１１ｂの偏摩耗を抑制するためのトナーバンドの形成処理の流れを説明するためのフローチャートである。
画像形成動作が開始されると、イメージカウント累積部１０３は、まず、累積イメージカウント格納部１０４に格納される主走査方向１ライン分の累積イメージカウントを読み出す(ステップ１０１)。次いで、ＩＰＳ５５より入力された画像信号がイメージカウント部１０２において主走査方向１ライン毎に分けられ、主走査方向１ライン分のイメージカウントとしてイメージカウント累積部１０３に入力される(ステップ１０２)。そして、イメージカウント累積部１０３は、累積イメージカウントに対し、主走査方向１画素毎に新たなイメージカウントを加算し(ステップ１０３)、得られた主走査方向１ライン分の新たな累積イメージカウントを、累積イメージカウント格納部１０４に格納させ、且つ、膜厚分布予測部１０５に出力する(ステップ１０４)。

また、回転数カウンタ１０１は、各感光体ドラム１１に設けられたエンコーダ１７(１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ)から入力されるカウント情報に基づいて各感光体ドラム１１の累積回転数を算出し、この累積回転数が膜厚分布予測部１０５に入力される(ステップ１０５)。そして、膜厚分布予測部１０５の膜厚分布決定部１１３は、これら累積イメージカウントと累積回転数とに基づき、感光体ドラム１１毎に感光層１１ｂの主走査方向の膜厚分布を予測し(ステップ１０６)、得られた膜厚分布の予測結果をトナーバンド内容決定部１０６に出力する。なお、各感光体ドラム１１の回転数は、上述したエンコーダ１７を用いずに、各感光体ドラム１１の駆動時間から算出するようにしてもよい。

次に、トナーバンド内容決定部１０６は、トナーバンドを形成してよいタイミングであるか否かを判断する(ステップ１０７)。ここで、トナーバンドを形成してよいタイミングには、例えば画像形成動作の開始前または終了後、あるいは、例えば画像形成動作を一時中断してセットアップサイクルを実行してよい期間等が含まれる。画像形成動作を一時ストップしてトナーバンド作成を行うタイミングとしては、例えば、用紙１００枚毎で、累積イメージカウントから判断して、プリント１００枚の平均で、画像密度が３％(ベタ画像で画像密度１００％である)を割った領域が発生した場合などが挙げられる。ここで、トナーバンドを形成してもよいタイミングであった場合、トナーバンド内容決定部１０６は、各感光層１１ｂの膜厚分布の予測結果に基づいて各感光体ドラム１１に形成すべきトナーバンドの内容を決定し(ステップ１０８)、決定されたトナーバンドの内容に対応する光量信号を算出して、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)のレーザドライバ７９(７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ)に出力する(ステップ１０９)。一方、トナーバンドを形成してはいけないタイミングであった場合、そのままステップ１１０に移行する。そして、次ラインすなわち次の主走査方向１ラインに対して画像形成を行うのか否かを判断し(ステップ１１０)、さらに画像形成を行う場合にはステップ１０１に戻って処理を続行する。一方、さらに画像形成を行わない場合には一連の処理を終了する。

なお、上記ステップ１０７においてトナーバンドを形成してよいタイミングだと判断された場合、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)のレーザドライバ７９(７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ)には、上記ステップ１０９において光量信号が出力される。すると、各画像形成ユニット１０では、帯電器１２によって一様に帯電された感光体ドラム１１上に、露光器１３により上記光量信号に対応した露光がなされ、静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、現像器１４によって現像され、所望とする濃度分布を有するトナーバンドが形成される。このとき、一次転写電源６３(図２参照)はオフに設定されており、感光体ドラム１１上のトナーバンドは、中間転写ベルト２０に一次転写されることなくそのままドラムクリーナ１６まで搬送される。そして、感光体ドラム１１上のトナーバンドは、ドラムクリーナ１６に設けられたクリーニングブレード１６ｂによって掻き取られる。

ここで、図７(ａ)は、上記ステップ１０４において求められた累積イメージカウントの一例を示している。また、図７(ｂ)は、累積イメージカウントが図７(ａ)に示す状態であった場合に、上記ステップ１０６において求められた感光層１１ｂにおける主走査方向の膜厚分布の予測結果を示している。さらに、図７(ｃ)は、感光層１１ｂにおける主走査方向の膜厚分布が図７(ｂ)に示す状態であった場合に、上記ステップ１０８で求められたトナーバンドの内容(トナーバンドプロファイル：光量に対応)を示している。

例えば所謂センターレジ方式を採用した画像形成装置の場合、主走査方向中央部に対するトナー像の形成頻度は高くなるが、主走査方向両端部に対するトナー像の形成頻度は低くなる。このため、累積イメージカウントの分布は、図７(ａ)に示すように、主走査方向中央部で高く、主走査方向両端部で低くなる。なお、所謂コーナーレジ方式を採用した画像形成装置の場合、主走査方向一端部側に対するトナー像の形成頻度は高くなり、他端側に対するトナー像の形成頻度は低くなる。したがって、この場合の累積イメージカウントの分布は、主走査方向一端部側で高く、他端側で低くなる。

ここで、累積イメージカウントが高い領域では、一次転写されずに感光体ドラム１１上に残る残トナーの量が結果的に多くなる。したがって、この領域では、クリーニングブレード１６ｂに供給されるトナーの量が増える。逆に、累積イメージカウントが低い領域では、一次転写されずに感光体ドラム１１上に残る残トナーの量が結果的に少なくなる。したがって、この領域では、クリーニングブレード１６ｂに供給されるトナーの量が減る。

感光体ドラム１１(感光層１１ｂ)とクリーニングブレード１６ｂとの間にトナーが存在する場合、このトナーが潤滑剤となって感光層１１ｂとクリーニングブレード１６ｂとの間に働く摩擦力が低減される。つまり、残トナーが多い領域では、感光層１１ｂとクリーニングブレード１６ｂとの間に働く摩擦力が弱まり、感光層１１ｂが削られにくくなるために、その膜厚が減少しにくい。一方、残トナーが少ない領域では、感光層１１ｂとクリーニングブレード１６ｂとの間に働く摩擦力が強まり、感光層１１ｂが削られやすくなるために、その膜厚が減少しやすい。すると、長期の使用に伴い、残トナーの多い領域と少ない領域とで、感光層１１ｂにおける主走査方向の膜厚分布にむらが生じてしまうことになる。

そこで、本実施の形態では、膜厚分布予測部１０５において、累積イメージカウントが高い領域では感光層１１ｂの膜厚が厚い(摩耗量が少ない)と判断し、また、累積イメージカウントが低い領域では感光層１１ｂの膜厚が薄い(摩耗量が多い)と判断し、膜厚予測を行っている。つまり、図７(ａ)に示すような累積イメージカウントであった場合、予測膜厚分布は、図７(ｂ)に示すように累積イメージカウントと相似したプロファイルとなる。なお、実際には、感光体ドラム１１の回転数の増加に伴って一律に感光層１１ｂの膜厚が減っていくので、この点も考慮しつつ、膜厚分布予測部１０５において感光層１１ｂの膜厚予測が行われることになる。

そして、トナーバンド内容決定部１０６では、トナーバンドの内容を決定するに際し、図７(ｃ)に示すように、累積イメージカウントが低い領域に対してはトナー濃度を高く(濃く)し、累積イメージカウントが高い領域に対してはトナー濃度を低く(淡く)する。このトナーバンドは、上述したように一次転写されることなくそのままクリーニングブレード１６ｂに供給される。したがって、このような濃度分布を有するトナーバンドの供給により、クリーニングブレード１６ｂと感光層１１ｂとの当接部位には、主走査方向に一様にトナーが存在するようになる。このため、感光体ドラム１１の感光層１１ｂは、主走査方向にほぼ一律に摩耗していくようになり、感光層１１ｂの偏摩耗およびこれに伴う帯電むら、および帯電むらに伴う面内むらの発生を抑制することができる。

また、図８は、中間転写ベルト２０の偏摩耗を抑制するためのトナーバンドの形成処理の流れを説明するためのフローチャートである。なお、本実施の形態では、中間転写ベルト２０として厚さ１０μｍ程度のプラスチックフィルムが用いられており、中間転写ベルト２０自身が表面層として機能している。
画像形成動作が開始されると、イメージカウント累積部１０３は、まず、累積イメージカウント格納部１０４に格納される主走査方向１ライン分の累積イメージカウントを読み出す(ステップ２０１)。次いで、ＩＰＳ５５より入力された画像信号がイメージカウント部１０２において主走査方向１ライン毎に分けられ、主走査方向１ライン分のイメージカウントとしてイメージカウント累積部１０３に入力される(ステップ２０２)。そして、イメージカウント累積部１０３は、累積イメージカウントに対し、主走査方向１画素毎に新たなイメージカウントを加算し(ステップ２０３)、得られた主走査方向１ライン分の新たな累積イメージカウントを、累積イメージカウント格納部１０４に格納させ、且つ、膜厚分布予測部１０５に出力する(ステップ２０４)。

次に、膜厚分布予測部１０５では、イメージカウント合算部１１２において各色の主走査方向１ライン分の累積イメージカウントを１画素毎に合算し、得られた全色の累積イメージカウントを膜厚分布決定部１１３に出力する(ステップ２０５)。そして、膜厚分布予測部１０５の膜厚分布決定部１１３は、全色の累積イメージカウントに基づき、中間転写ベルト２０の主走査方向の膜厚分布を予測し(ステップ２０６)、得られた膜厚分布の予測結果をトナーバンド内容決定部１０６に出力する。

次に、トナーバンド内容決定部１０６は、トナーバンドを形成してよいタイミングであるか否かを判断する(ステップ２０７)。ここで、トナーバンドを形成してもよいタイミングであった場合、トナーバンド内容決定部１０６は、各感光体ドラム１１に形成すべきトナーバンドの内容を決定し(ステップ２０８)、決定されたトナーバンドの内容に対応する光量信号を算出して、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)のレーザドライバ７９(７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ)に出力する(ステップ２０９)。一方、トナーバンドを形成してはいけないタイミングであった場合、そのままステップ２１０に移行する。そして、次ラインすなわち次の主走査方向１ラインに対して画像形成を行うのか否かを判断し(ステップ２１０)、さらに画像形成を行う場合にはステップ２０１に戻って処理を続行する。一方、さらに画像形成を行わない場合には一連の処理を終了する。

なお、上記ステップ２０７においてトナーバンドを形成してよいタイミングだと判断された場合、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)のレーザドライバ７９(７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ)には、上記ステップ２０９において光量信号が出力される。すると、各画像形成ユニット１０では、帯電器１２によって一様に帯電された感光体ドラム１１上に、露光器１３により上記光量信号に対応した露光がなされ、静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、現像器１４によって現像され、所望とする濃度分布を有するトナーバンドが形成される。このとき、一次転写電源６３(図２参照)はオンに設定されており、感光体ドラム１１上のトナーバンドは、中間転写ベルト２０に一次転写される。また、二次転写バイアスはオフに設定されており、中間転写ベルト２０に一次転写されたトナーバンドは、用紙Ｐに二次転写されることなくそのままベルトクリーナ２６まで搬送される。そして、中間転写ベルト２０上のトナーバンドは、ベルトクリーナ２６に設けられたクリーニングブレード２６ａによって掻き取られる。

ここで、図９(ａ)〜(ｄ)は、上記ステップ２０４において求められた各色の累積イメージカウントの一例を示している。なお、各色の累積イメージカウントのプロファイルは、通常色毎に異なっている。また、図９(ｅ)は、各色の累積イメージカウントが図９(ａ)〜(ｄ)に示す状態であった場合に、上記ステップ２０５において求められた全色の累積イメージカウントを示している。さらに、図９(ｆ)は、全色の累積イメージカウントが図９(ｅ)に示す状態であった場合に、上記ステップ２０６で求められた中間転写ベルト２０における主走査方向の膜厚分布の予測結果を示している。さらにまた、図９(ｇ)は、中間転写ベルト２０における主走査方向の膜厚分布が図９(ｆ)に示す状態であった場合に、上記ステップ２０８で求められたトナーバンドの内容を示している。

中間転写ベルト２０には、各色のトナー像が重ね転写される。また、本実施の形態に係る画像形成装置では、中間転写ベルト２０にもクリーニングブレード２６ａが圧接配置されている。したがって、感光体ドラム１１と同様、主走査方向に対するトナーの偏在に伴って中間転写ベルト２０とクリーニングブレード２６ａとの間に働く摩擦力に偏りが生じる。つまり、中間転写ベルト２０にも偏摩耗が生じるおそれがある。

そこで、本実施の形態では、各色の累積イメージカウントを合算し、得られた全色の累積イメージカウントに基づいて、クリーニングブレード２６ａに供給するトナーバンドの内容を決定している。具体的には、図９(ｅ)、(ｇ)に示すように、全色の累積イメージカウントが低い領域に対してはトナー濃度を高く(濃く)し、全色の累積イメージカウントが高い領域に対してはトナー濃度を低く(淡く)する。このトナーバンドは、上述したように中間転写ベルト２０に一次転写された後、二次転写されることなくクリーニングブレード２６ａに供給される。したがって、このような濃度分布を有するトナーバンドの供給により、クリーニングブレード２６ａと中間転写ベルト２０との当接部位には、主走査方向に一様にトナーが存在するようになる。このため、中間転写ベルト２０は、主走査方向にほぼ一律に摩耗していくようになり、中間転写ベルト２０の偏摩耗およびこれに伴う面内むらの発生を抑制することができる。

さらに、図１０は、各感光体ドラム１１の寿命を判断するための処理の流れを説明するためのフローチャートである。
画像形成動作が開始されると、イメージカウント累積部１０３は、まず、累積イメージカウント格納部１０４に格納される主走査方向１ライン分の累積イメージカウントを読み出す(ステップ３０１)。次いで、ＩＰＳ５５より入力された画像信号がイメージカウント部１０２において主走査方向１ライン毎に分けられ、主走査方向１ライン分のイメージカウントとしてイメージカウント累積部１０３に入力される(ステップ３０２)。そして、イメージカウント累積部１０３は、累積イメージカウントに対し、主走査方向１画素毎に新たなイメージカウントを加算し(ステップ３０３)、得られた主走査方向１ライン分の新たな累積イメージカウントを、累積イメージカウント格納部１０４に格納させ、且つ、膜厚分布予測部１０５に出力する(ステップ３０４)。

また、回転数カウンタ１０１は、各感光体ドラム１１に設けられたエンコーダ１７(１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ)から入力されるカウント情報に基づいて各感光体ドラム１１の累積回転数を算出し、この累積回転数が膜厚分布予測部１０５に入力される(ステップ３０５)。そして、膜厚分布予測部１０５の膜厚分布決定部１１３は、これら累積イメージカウントと累積回転数とに基づき、感光体ドラム１１毎に感光層１１ｂの主走査方向の膜厚分布を予測し(ステップ３０６)、得られた膜厚分布の予測結果を寿命判断部１０８に出力する。

次に、寿命判断部１０８は、入力されてくる各感光体ドラム１１の感光層１１ｂの膜厚分布の予測結果の中に、予め定められた許容値(例えば１５μｍ)を下回る膜厚が存在するか否かを判断する(ステップ３０７)。ここで、許容値を下回る膜厚が存在した場合には、ＵＩ１１０に対し、該当する感光体ドラム１１(あるいは感光体ドラム１１を含むプロセスカートリッジ)の交換を促すメッセージを表示させ(ステップ３０８)、処理を終了する。一方、許容値を下回る膜厚が存在しない場合は、次ラインすなわち次の主走査方向１ラインに対して画像形成を行うのか否かを判断し(ステップ３０９)、さらに画像形成を行う場合にはステップ３０１に戻って処理を続行する。一方、さらに画像形成を行わない場合には一連の処理を終了する。

このように、本実施の形態では、各感光体ドラム１１に対する累積イメージカウントと各感光体ドラム１１の累積回転数とに基づいて、各感光体ドラム１１における感光層１１ｂの膜厚分布を予測するようにした。そして、感光層１１ｂの予測膜厚の一部が規定の膜厚の許容値を下回った場合には、ＵＩ１１０にその旨のメッセージを表示させるようにした。その結果、簡易な構成で、感光体ドラム１１の寿命判断を行うことができる。特に、本実施の形態では、例えば局所的にトナー像の形成量が少なくなってしまうことにより、感光層１１ｂに偏摩耗が生じるような場合であっても、このような偏摩耗による膜減りの程度を把握することが可能になるため、より正確な感光体ドラム１１の寿命判断を行うことができる。

さらに、図１１は、感光体ドラム１１の感光層１１ｂの膜厚むらに伴って生ずる主走査方向の面内むらを抑制するための光量補正データの取得処理の流れを説明するためのフローチャートである。
画像形成動作が開始されると、イメージカウント累積部１０３は、まず、累積イメージカウント格納部１０４に格納される主走査方向１ライン分の累積イメージカウントを読み出す(ステップ４０１)。次いで、ＩＰＳ５５より入力された画像信号がイメージカウント部１０２において主走査方向１ライン毎に分けられ、主走査方向１ライン分のイメージカウントとしてイメージカウント累積部１０３に入力される(ステップ４０２)。そして、イメージカウント累積部１０３は、累積イメージカウントに対し、主走査方向１画素毎に新たなイメージカウントを加算し(ステップ４０３)、得られた主走査方向１ライン分の新たな累積イメージカウントを、累積イメージカウント格納部１０４に格納させ、且つ、膜厚分布予測部１０５に出力する(ステップ４０４)。

また、回転数カウンタ１０１は、各感光体ドラム１１に設けられたエンコーダ１７(１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ)から入力されるカウント情報に基づいて各感光体ドラム１１の累積回転数を算出し、この累積回転数が膜厚分布予測部１０５に入力される(ステップ４０５)。そして、膜厚分布予測部１０５の膜厚分布決定部１１３は、これら累積イメージカウントと累積回転数とに基づき、感光体ドラム１１毎に感光層１１ｂの主走査方向の膜厚分布を予測し(ステップ４０６)、得られた膜厚分布の予測結果を光量補正データ作成部１０７に出力する。

次に、光量補正データ作成部１０７は、各感光層１１ｂの膜厚分布の予測結果に基づいて各露光器１３における光量補正データを決定し、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)のレーザドライバ７９(７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ)に出力する(ステップ４０７)。そして、次ラインすなわち次の主走査方向１ラインに対して画像形成を行うのか否かを判断し(ステップ４０８)、さらに画像形成を行う場合にはステップ４０１に戻って処理を続行する。一方、さらに画像形成を行わない場合には一連の処理を終了する。

ここで、図１２(ａ)は、上記ステップ４０４において求められた累積イメージカウントの一例を示している。また、図１２(ｂ)は、累積イメージカウントが図１２(ａ)に示す状態であった場合に、上記ステップ４０６において求められた感光層１１ｂにおける主走査方向の膜厚分布の予測結果を示している。さらに、図１２(ｃ)は、図１２(ｂ)に示す主走査方向の膜厚分布を有する場合の、感光層１１ｂの予想帯電分布を示している。さらにまた、図１２(ｄ)は、感光層１１ｂにおける主走査方向の膜厚分布が図１２(ｃ)に示す状態であった場合に、上記ステップ４０８で求められた光量補正データを示している。

上述したように、累積イメージカウントが高い領域では感光層１１ｂが摩耗されにくく、累積イメージカウントが低い領域では感光層１１ｂが摩耗されやすい。ここで、感光層１１ｂにおける帯電性能は、膜厚が厚い(摩耗量が少ない)領域よりも膜厚が薄い(摩耗量が多い)領域の方が低下しやすい。したがって、図１２(ｂ)および図１２(ｃ)に示したように、予測膜厚分布と予想帯電分布とは相似形になる。

そして、本実施の形態では、このような帯電電位の分布に対応して露光電位を調整することにより、帯電電位と露光電位との間の電位差(コントラスト電位)を略一定とすることで、帯電むらに伴う面内むらの抑制を図っている。すなわち、感光層１１ｂの主走査方向において、膜厚が薄くなっていると判断される領域に対しては露光器１３によるレーザ光Ｂｍの露光量を下げ、一方、膜厚がそれほど薄くなっていないと判断される領域に対しては露光器１３によるレーザ光Ｂｍの露光量をほとんど下げないように光量補正データを設定する。つまり、感光層１１ｂの主走査方向位置(膜厚)に応じた光量補正データを設定することにより、感光層１１ｂの膜厚によらずコントラスト電位をほぼ一定にできることから、主走査方向の面内むらの発生を抑制することが可能になる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態は、実施の形態１とほぼ同様であるが、実施の形態１では感光層１１ｂの主走査方向の膜厚むらによる帯電むらおよびこれに伴う面内むらを抑制していたのに対し、本実施の形態では、主走査方向に加えて副走査方向の膜厚むらによる面内むらも抑制するようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

ここで、図１３(ａ)は、本実施の形態における感光体ドラム１１(感光層１１ｂ)の主走査方向および副走査方向のエリア分けを説明するための図である。本実施の形態では、感光体ドラム１１の軸方向(主走査方向)を６等分し、それぞれ主走査方向エリアＭ０〜Ｍ５としている。また、本実施の形態では、感光体ドラム１１の周方向(副走査方向)を１５等分し、それぞれ副走査方向エリアＳ０〜Ｓ１４としている。したがって、例えば図中に塗りつぶしで示した領域は、「主走査方向エリアＭ２、副走査方向エリアＳ１３」として表現することができる。

図１４は、感光体ドラム１１の感光層１１ｂの膜厚むらに伴って生ずる主走査方向および副走査方向の面内むらを抑制するための光量補正データの取得処理の流れを説明するためのフローチャートである。
画像形成動作が開始されると、イメージカウント累積部１０３は、まず、累積イメージカウント格納部１０４に格納される累積イメージカウントを読み出す(ステップ５０１)。ここで、累積イメージカウント格納部１０４には、後述するように、図１３(ａ)に示す領域毎に演算された累積イメージカウントが格納されている。次いで、ＩＰＳ５５より入力された画像信号がイメージカウント部１０２において主走査方向１ライン毎に分けられ、主走査方向１ライン分のイメージカウントとしてイメージカウント累積部１０３に入力される(ステップ５０２)。そして、イメージカウント累積部１０３は、各感光体ドラム１１に設けられたエンコーダ１７(１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ)から入力されてくる感光体ドラム１１の回転位置情報に基づいて、この主走査方向１ライン分のイメージカウントが感光体ドラム１１上のどの副走査方向エリア(Ｓ０〜Ｓ１４のいずれか)に書き込まれるものであるかを判定する(ステップ５０３)。そして、この判定結果に基づき、対象となる副走査方向エリアの累積イメージカウントであって、対応する主走査方向エリア(Ｍ０〜Ｍ５のいずれか)に、主走査方向１ドット毎にイメージカウントを加算する(ステップ５０４)。次に、感光体ドラム１１の１周分について累積イメージカウントの演算が終了したか否かを判断し(ステップ５０５)、終了していない場合にはステップ５０２に戻ってさらにイメージカウントの加算、累積を続行する。一方、感光体ドラム１１の１周分について累積イメージカウントの演算が終了している場合には、得られた感光体ドラム１１の１周分の新たな累積イメージカウントを、累積イメージカウント格納部１０４に格納させ、且つ、膜厚分布予測部１０５に出力する(ステップ５０６)。

また、回転数カウンタ１０１は、各感光体ドラム１１に設けられたエンコーダ１７(１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ)から入力されるカウント情報に基づいて各感光体ドラム１１の累積回転数を算出し、この累積回転数が膜厚分布予測部１０５に入力される(ステップ５０７)。そして、膜厚分布予測部１０５の膜厚分布決定部１１３は、これら累積イメージカウントと累積回転数とに基づき、感光体ドラム１１毎に感光層１１ｂの主走査方向および副走査方向の膜厚分布を予測し(ステップ５０８)、得られた膜厚分布の予測結果を光量補正データ作成部１０７に出力する。

次に、光量補正データ作成部１０７は、各感光層１１ｂの膜厚分布の予測結果に基づいて各露光器１３における光量補正データを決定し、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)のレーザドライバ７９(７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ)に出力する(ステップ５０９)。このようにして、一連の処理は終了する。

ここで、図１５(ａ)は、上記ステップ５０６において求められた感光体ドラム１１の累積イメージカウント(１周分)を示している。また、図１５(ｂ)は、累積イメージカウントが図１５(ａ)に示す状態であった場合に、上記ステップ５０８で求められた感光層１１ｂにおける主走査方向および副走査方向の膜厚分布の予測結果を示している。さらに、図１５(ｃ)は、図１５(ｂ)に示す主走査方向および副走査方向の膜厚分布であった場合に、上記ステップ５０９で求められた光量補正データを示している。

実施の形態１でも説明したように、累積イメージカウントが高い領域では感光層１１ｂが摩耗されにくく、累積イメージカウントが低い領域では感光層１１ｂが摩耗されやすい。
このため、本実施の形態では、主走査方向だけでなく副走査方向についても領域分けを行い、各領域の予測膜厚に対応してそれぞれ異なる光量補正データを設定している。具体的には、累積イメージカウントが高い領域(感光層１１ｂの摩耗が少なく、帯電性能の劣化の程度が低いと予測される領域)については光量補正データを低く設定し、累積イメージカウントが低い領域(感光層１１ｂの摩耗が多く、帯電性能の劣化の程度が高いと予測される領域)については光量補正データが高く設定している。すなわち、感光層１１ｂの主走査方向および副走査方向の各領域において、膜厚が薄くなっていると判断される領域に対しては露光器１３によるレーザ光Ｂｍの露光量を下げ、一方、膜厚がそれほど薄くなっていないと判断される領域に対しては露光器１３によるレーザ光Ｂｍの露光量をほとんど下げないように光量補正データを設定する。つまり、感光層１１ｂの主走査方向および副走査方向位置(膜厚)に応じた光量補正データを設定することにより、感光層１１ｂの膜厚によらずコントラスト電位をほぼ一定にできることから、主走査方向の面内むらの発生を抑制することが可能になる。

なお、本実施の形態では、図１５(ｃ)に示す光量補正データを、主走査方向の成分と副走査方向の成分とに分けた状態で各レーザドライバ７９に出力し、各レーザドライバ７９の図示しないメモリに格納している。ここで、図１３(ｂ)は主走査方向の各領域Ｍ０〜Ｍ５に対する光量補正値を、図１３(ｃ)は副走査方向の各領域Ｓ０〜Ｓ１４に対する光量補正値を、それぞれ示している。レーザドライバ７９のメモリには、主走査方向の補正データとして、各主走査方向エリアＭ０、Ｍ１、・・・、Ｍ５と、対応する光量補正値とを対応付けたものが格納されている。また、レーザドライバ７９のメモリには、副走査方向の補正データとして、各副走査方向エリアＳ０、Ｓ１、・・・、Ｓ１４と、対応する光量補正値とを対応付けたものが格納されている。

そして、例えば露光器１３によって、感光体ドラム１１上の主走査方向エリアＭ２および副走査方向エリアＳ１３で表される領域を露光しようとする場合、レーザドライバ７９は、次のようにしてレーザ駆動信号を生成する。レーザドライバ７９は、まず、メモリ(図示せず)から、主走査方向エリアＭ２に対応する光量補正値と、副走査方向エリアＳ１３に対応する光量補正値とを読み出す。次いで、レーザドライバ７９は、ＩＰＳ５５から入力されてくる書き込み用画像データに対し、これら二つの光量補正値を用いて光量補正を行いつつ、レーザ駆動信号を生成する。そして、レーザドライバ７９から出力されるレーザ駆動信号に基づき、光源７１からレーザ光Ｂｍが照射され、このレーザ光Ｂｍは、感光体ドラム１１上の主走査方向エリアＭ２、副走査方向エリアＳ１３を露光することになる。

なお、本実施の形態においても、実施の形態１と同様、得られた予測膜厚分布に基づいて感光体ドラム１１の寿命を判断することができる。また、主走査方向エリアＭ０〜Ｍ５毎に累積イメージカウントの総計値(Ｓ０〜Ｓ１４の累積イメージカウントを合算する)を取得し、得られた総計値に基づいて作成するトナーバンドの内容(主走査方向濃度分布)を決定することもできる。

また、実施の形態１や２では、クリーニングブレード１６ｂを用いて感光体ドラム１１のクリーニングを行い、また、クリーニングブレード２６ａを用いて中間転写ベルト２０のクリーニングを行っていたが、これに限られるものではない。すなわち、例えば掻き取り部材としてゴム製のブレード部材に代えて金属製のスクレーパ等を用いることも可能である。

実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。 画像形成ユニットの詳細な構成を説明するための図である。 露光器の詳細な構成を説明するための図である。 制御部の機能ブロック図である。 膜厚分布予測部のブロック図である。 各感光体ドラムの感光層の偏摩耗を抑制するためのトナーバンドの形成処理の流れを説明するためのフローチャートである。 (ａ)〜(ｃ)は感光層の偏摩耗を抑制するためのトナーバンドの形成処理の具体的な内容を説明するための概念図である。 中間転写ベルトの偏摩耗を抑制するためのトナーバンドの形成処理の流れを示すフローチャートである。 (ａ)〜(ｇ)は中間転写ベルトの偏摩耗を抑制するためのトナーバンドの形成処理の具体的内容を説明するための概念図である。 各感光体ドラムの寿命を判断するための処理の流れを説明するためのフローチャートである。 主走査方向の面内むらを抑制するための光量補正データの取得処理を説明するためのフローチャートである。 (ａ)〜(ｄ)は光量補正データの設定処理の具体例を説明するための概念図である。 (ａ)は感光体ドラムの主走査方向および副走査方向のエリア分け、(ｂ)は主走査方向に対する光量補正値、(ｃ)は副走査方向に対する光量補正値、をそれぞれ説明するための図である。 主走査方向および副走査方向の面内むらを抑制するための光量補正データの設定処理を説明するためのフローチャートである。 (ａ)〜(ｃ)は光量補正データの設定処理の具体例を説明するための概念図である。

符号の説明

１０…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１１ｂ…感光層、１２…帯電器、１３…露光器、１４…現像器、１５…一次転写ロール、１６…ドラムクリーナ、１６ｂ…クリーニングブレード、１７…エンコーダ、２０…中間転写ベルト、２６…ベルトクリーナ、２６ａ…クリーニングブレード、３０…二次転写装置、１００…制御部、１０１…回転数カウンタ、１０２…イメージカウント部、１０３…イメージカウント累積部、１０４…累積イメージカウント格納部、１０５…膜厚分布予測部、１０６…トナーバンド内容決定部、１０７…光量補正データ作成部、１０８…寿命判断部、１１０…ＵＩ

Claims (9)

1. 表面層を具備し回動可能に配設される像担持体と、
   前記像担持体の前記表面層に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により前記像担持体に形成される画像データ量を取得する取得部と、
   前記表面層を主走査方向に分割して得られる帯状の領域毎に、前記取得部にて取得された前記画像データ量の累積値を演算し、当該累積値に基づいて当該領域毎の当該表面層の厚さを予測する予測部とを含む画像形成装置。
2. 表面層を具備し回動可能に配設される像担持体と、
   前記像担持体の前記表面層に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により前記像担持体に形成される画像データ量を取得する取得部と、
   前記表面層を主走査方向および副走査方向に分割して得られるマトリックス状の領域毎に、前記取得部にて取得された前記画像データ量の累積値を演算し、当該累積値に基づいて当該領域毎の当該表面層の厚さを予測する予測部とを含む画像形成装置。
3. 前記予測部による前記領域毎の前記表面層の厚さの予測結果のうち、少なくとも１つの領域における当該表面層の厚さが、予め設定された許容値を下回っているか否かを判断する判断部をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の前記表面層に接触して配置され、当該表面層に付着する異物を掻き取る掻き取り部材と、
   前記予測部による前記領域毎の前記表面層の厚さの予測結果に基づき、前記像担持体に形成し且つ当該像担持体を介して前記掻き取り部材に供給する画像の主走査方向の濃度分布を決定する決定部と
   をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 感光層を具備し回動可能に配設される感光体と、
   前記感光体を所定の電位に帯電する帯電部と、
   前記帯電部により帯電された前記感光体を選択的に露光して静電潜像を形成する露光部と、
   前記露光部により前記感光体に形成された前記静電潜像をトナーで現像する現像部と、
   前記現像部により前記感光体に現像されたトナーを記録材に転写する転写部と、
   前記転写部による転写後に前記感光層に残留するトナーを掻き取る掻き取り部材と、
   前記感光体上に形成されるトナーの量を、前記感光層を主走査方向に分割して得られる帯状の領域毎に累積した累積値を演算するトナー累積部と、
   前記トナー累積部にて演算された前記累積値から前記感光層の主走査方向の膜厚分布を予測する膜厚分布予測部とを含む画像形成装置。
6. 感光層を具備し回動可能に配設される感光体と、
   前記感光体を所定の電位に帯電する帯電部と、
   前記帯電部により帯電された前記感光体を選択的に露光して静電潜像を形成する露光部と、
   前記露光部により前記感光体に形成された前記静電潜像をトナーで現像する現像部と、
   前記現像部により前記感光体に現像されたトナーを記録材に転写する転写部と、
   前記転写部による転写後に前記感光層に残留するトナーを掻き取る掻き取り部材と、
   前記感光体上に形成されるトナーの量を、前記感光層を主走査方向および副走査方向に分割して得られるマトリックス状の領域毎に累積した累積値を演算するトナー累積部と、
   前記トナー累積部にて演算された前記累積値から前記感光層の主走査方向および副走査方向の膜厚分布を予測する膜厚分布予測部とを含む画像形成装置。
7. 前記膜厚分布予測部による前記感光層の膜厚分布の予測結果に基づき、前記感光体の寿命を判断する寿命判断部をさらに含むことを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置。
8. 前記膜厚分布予測部による前記感光層の膜厚分布の予測結果に基づき、前記感光層上での位置に応じて前記露光部による露光量を補正する補正部をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. 前記膜厚分布予測部による前記感光層の膜厚分布の予測結果に基づき、前記帯電部、前記露光部および前記現像部によって前記感光体に形成し、当該感光体を介して前記掻き取り部材に供給するトナーバンドの、主走査方向の濃度分布を決定する決定部をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置。

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