JP2011232572A - 画像形成装置及びクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の表面上の潤滑剤の付着量の状態の判別を可能とし、潤滑剤の付着量の状態によって生じるクリーニング不良の発生を防止すること。
【解決手段】現像装置３４によりトナー像が形成される感光体ドラム３１と、潤滑剤を感光体ドラムに塗布する潤滑剤塗布部３５ｂと、感光体ドラムを駆動する駆動モータのトルクを検出するトルク検出部３１ａと、感光体ドラムの表面をクリーニングするクリーニング部３５と、感光体ドラム上に形成されたトナー像の印字率を算出し、当該印字率及びトルク検出部から検出されたトルクに基づいて、感光体ドラム上の潤滑剤の付着量の状態を判別し、当該判別結果に応じて、トナー強制排出用パターンのトナー像の形成を行う、又は、潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量の増加を行う制御部１１０と、を備える画像形成装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置及びクリーニング方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー像が形成される像担持体（例えば、感光体ドラム等）の表面上にクリーニングブレード等を摺接させることにより、像担持体の表面上に付着した残留トナー等の付着物を除去（クリーニング）することが行われる。
クリーニングブレード等により像担持体をクリーニングする際には、トナーの感光体への付着力を低減させ、クリーニング性能を上げるために、潤滑剤を像担持体の表面に塗布して付着させる技術が用いられている。

像担持体の表面上における潤滑剤の付着量は、クリーニング性能に大きな影響を与えることが知られている。例えば、潤滑剤の付着量が枯渇すると、像担持体の表面上に残留トナー等が付着しやすい状態となるため、クリーニングしにくくなってトナーがすり抜けたり、クリーニングブレードのエッジ部分が像担持体の移動方向（回転方向）に引き込まれ、めくれ上がったりするという事象が起こる。また、潤滑剤の付着量が過剰になると、像担持体の表面が鏡面化し、像担持体の表面と像担持体と接触するクリーニングブレードの先端部との密着性が高くなることにより、先端部が引きこまれる量が増大するためクリーニングブレードエッジの摩耗が促進する。

そこで、潤滑剤が枯渇した場合の対策として、像担持体を駆動するモータのトルクの大小に応じて像担持体に潤滑剤としてトナーを供給する技術がある。
例えば、像担持体の駆動モータのトルク変動測定手段による像担持体の表面状態の検知、又は、像担持体の表面状態の経時変化データにより、紙間のトナー帯幅を制御する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦力を、像担持体の駆動モータトルクによってモニタリングし、駆動モータトルクがある一定値を超えた場合には、像担持体上のトナー量を増加させる駆動トルク低減モードを作動させる技術が開示されている（特許文献２参照）。

特開２０００−１７２０２６号公報 特開２００７−１０８４２１号公報

しかしながら、像担持体を駆動するモータのトルクは、潤滑剤が枯渇状態であっても過剰状態であっても大きくなるという特性を有する。そのため、例えば、潤滑剤が過剰状態であるにもかかわらず、トルクが大きいからといって潤滑剤の塗布量を増加させてしまうと、更に過剰状態となり、クリーニングブレードの凝着磨耗が進み破損するおそれがある。

このように、像担持体を駆動するモータのトルクの大小だけでは、潤滑剤の付着量が枯渇／過剰なのかを判断することは難しく、夫々の状態において適正に潤滑剤の供給／除去を行うことができない。従って、潤滑剤の付着量が枯渇状態である場合のクリーニングブレードのめくれ等により生じるクリーニング不良と、潤滑剤の付着量が過剰状態である場合の潤滑材除去能力低下によるクリーニングブレードの凝着磨耗により生じるクリーニング不良と、を防止することは困難であるという問題がある。

本発明の課題は、上記問題に鑑みて、像担持体の表面上の潤滑剤の付着量の状態の判別を可能とし、潤滑剤の付着量の状態によって生じるクリーニング不良の発生を防止することである。

請求項１に記載の発明は、現像装置によりトナー像が形成される像担持体と、潤滑剤を前記像担持体に塗布する潤滑剤塗布部と、前記像担持体を駆動する駆動モータのトルクを検出するトルク検出部と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部と、前記像担持体上に形成されたトナー像の印字率を算出し、当該印字率及び前記トルク検出部から検出されたトルクに基づいて、前記像担当持体上の潤滑剤の付着量の状態を判別し、当該判別結果に応じて、トナー強制排出用パターンのトナー像の形成を行う、又は、前記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量の増加を行う制御部と、を備える画像形成装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記トルク検出部から検出されたトルクが予め設定された閾値トルクよりも大きい場合、且つ、前記印字率が予め設定された閾値印字率よりも大きい場合、前記像担当持体に付着している潤滑剤の量が枯渇状態であると判別する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記像担当持体に付着している潤滑剤の量が枯渇状態であると判別した場合、前記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記潤滑剤塗布部は、固形潤滑剤と、当該固形潤滑剤と前記像担持体の夫々の表面に当接するように設けられた塗布手段と、を有し、当該塗布手段が回転しながら前記固形潤滑剤から掻き取った潤滑剤を前記像担持体に塗布する構成であり、前記制御部は、記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させる場合、前記塗布手段の回転速度を増加させる。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記潤滑剤塗布部は、固形潤滑剤と、当該固形潤滑剤と前記像担持体の夫々の表面に当接するように設けられた塗布手段と、を有し、当該塗布手段が回転しながら前記固形潤滑剤から掻き取った潤滑剤を前記像担持体に塗布する構成であり、前記制御部は、記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させる場合、前記固形潤滑剤に対する前記塗布手段の押圧力を増加させる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記トルク検出部から検出されたトルクが予め設定された閾値トルクよりも大きい場合、且つ、前記印字率が予め設定された閾値印字率以下の場合、前記像担当持体に付着している潤滑剤の量が過剰状態であると判別する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記像担持体に付着している潤滑剤の量が過剰状態であると判別した場合、前記像担持体の非画像形成領域に前記トナー強制排出用パターンのトナー像を形成させる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記トルク検出部は、前記駆動モータの駆動電流値を検出し、当該駆動電流値に応じたトルク値を出力する。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛を含む。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記潤滑剤は、ステアリン酸カルシウムを含む。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記潤滑剤は、ステアリン酸マグネシウムを含む。

請求項１２に記載の発明は、現像装置によりトナー像が形成される像担持体と、潤滑剤を前記像担持体に塗布する潤滑剤塗布部と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部と、を備えた画像形成装置の前記像担持体に対するクリーニング方法において、前記像担持体を駆動する駆動モータのトルクを検出するトルク検出工程と、前記像担持体上に形成されたトナー像の印字率を算出する印字率算出工程と、前記トルク検出工程により検出されたトルク及び前記印字率算出工程により算出された印字率に基づいて、前記像担当持体上の潤滑剤の付着量の状態を判別する判別工程と、前記判別工程による判別結果に応じて、トナー強制排出用パターンのトナー像の形成を行う、又は、前記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量の増加を行う制御工程と、を含むクリーニング方法である。

請求項１、１２に記載の発明によれば、印字率及びトルクによって像担持体の表面上の潤滑剤の付着量の状態の判別が可能となり、潤滑剤の付着量の状態によって生じるクリーニング不良の発生を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られるのは勿論のこと、トルク検出部から検出されたトルクが予め設定された閾値トルクよりも大きい場合、且つ、印字率が予め設定された基準印字率よりも大きい場合、像担当持体上の潤滑剤の付着量が枯渇状態であると判別することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を得られるのは勿論のこと、像担当持体に付着している潤滑剤の量が枯渇状態である場合、潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させて、枯渇状態を解消することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３と同様の効果を得られるのは勿論のこと、固形潤滑剤を回転しながら掻き取り、掻き取った潤滑剤を像担持体に塗布する塗布手段の回転速度を増加させることにより、潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項３と同様の効果を得られるのは勿論のこと、固形潤滑剤の表面に当接して回転しながら掻き取り、掻き取った潤滑剤を像担持体に塗布する塗布手段の固形潤滑剤に対する押圧力を増加させることにより、潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１から５のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、トルク検出部から検出されたトルクが予め設定された閾値トルクよりも大きい場合、且つ、印字率が予め設定された基準印字率以下の場合、像担当持体上の潤滑剤の付着量が過剰状態であると判別することができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項６と同様の効果を得られるのは勿論のこと、像担持体に付着している潤滑剤の量が過剰状態である場合、像担持体の非画像形成領域にトナー強制排出用パターンのトナー像を形成させることができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１から７のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、像担持体を駆動する駆動モータの駆動電流値に応じたトルクを用いることができる。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１から８のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、ステアリン酸亜鉛を含む潤滑剤を用いることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項１から８のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、ステアリン酸カルシウムを含む潤滑剤を用いることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項１から８のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、ステアリン酸マグネシウムを含む潤滑剤を用いることができる。

画像形成装置の構成を示す図である。 画像形成ユニットの概略構成図である。 画像形成装置の機能的構成図である。 印字率―純水接触角の関係を示すグラフの例である。 印字率―トルクの関係を示すグラフの例である。 潤滑剤調整処理のフローチャートである。 評価結果を示す図である。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
まず、構成を説明する。
図１に、本実施の形態における画像形成装置の構成を示す。

図１に示す画像形成装置１は、単色のトナーを用いる画像形成装置である。
図１に示すように、画像形成装置１には、画像読取部２、プリント部３等が設けられている。画像読取部２には、原稿自動送り部２１と、読取部２２とが設けられている。プリント部３には、画像形成ユニット３０、転写ユニット４０、クリーニングユニット５０、定着装置６０、給紙ユニット７０、レジストローラ８０等が設けられている。

原稿自動送り部２１は、画像形成装置１の本体上部に設けられている。原稿自動送り部２１は、搬送ローラを複数備え、原稿台に設置された原稿を読取部２２の読取位置に搬送する。

読取部２２は、光源、レンズ、コンタクトガラス、イメージセンサ２２ａ等が設けられたスキャナを備えて構成され、原稿に照射した光の反射光を結像して光電変換することにより原稿の画像を読み取り、光電変換により画像信号（アナログ信号）を生成する。ここで、画像とは、図形や写真等のイメージデータに限らず、文字や記号等のテキストデータ等も含む意である。

画像信号は、後述する画像処理部によってデジタルの画像データに変換され、必要に応じて各種信号処理が施されると、一旦画像メモリに格納される。その後、画像メモリから画像データが読み出されて画像形成ユニット３０に出力される。

画像形成ユニット３０は、像担持体である感光体ドラム３１の周囲に沿って、帯電装置３２、露光装置３３、現像装置３４、クリーニング部３５等を備えており、画像データに基づいて画像形成を行う。
画像形成ユニット３０についての詳細な説明は、図２を用いて後述する。

転写ユニット４０は、レジストローラ８０によって搬送された用紙上に、感光体ドラム３１上に形成されたトナー像を転写させた後、用紙を定着装置６０に搬送する。
転写ユニット４０は、複数のローラによって張設され回動する転写ベルト４１等を備えて構成されている。転写ベルト４１は、感光体ドラム３１と当接し、感光体ドラム３１に形成されたトナー像を用紙に転写する転写部として機能する。

なお、本実施の形態では、転写部として転写ベルトを用いて説明するが、これに限らず、転写位置で感光体ドラム３１と当接し、副走査方向（用紙搬送方向）に移動可能な部材（例えば、転写ローラ等）であればよい。

クリーニングユニット５０は、転写ベルト４１に付着している残留トナーをブレード等によりそぎ落し、除去する。

定着装置６０は、熱源を有する定着ローラ６１と、加圧ローラ６２とを備える。定着ローラ６１と加圧ローラ６２とにより、搬送された用紙に対して加熱及び加圧が行われ、定着処理が施される。定着処理された用紙は画像形成装置１の外部に設けられたトレイ上に排紙される。

給紙ユニット７０は、複数の給紙カセットや手差しトレイ、給紙ローラ等を備える。給紙カセット内には、給紙カセット毎にサイズや紙種毎に予め識別された規格サイズの用紙が収容されている。手差しトレイには、ユーザのニーズに合わせて様々な規格外のサイズの用紙がその都度積載可能となっている。

給紙カセット又は手差しトレイに収容された用紙は、最上部から一枚ずつレジストローラ８０まで搬送され、レジストローラ８０によって転写ユニット４０の転写ベルト４１と感光体ドラム３１との間の定着位置へ搬送される。転写ユニット４０と感光体ドラム３１とにより用紙上にトナー像が転写されるが、その転写位置への用紙の進入タイミングは、レジストローラ８０によって感光体ドラム３１の回転によるトナー像の移動と同期するよう計られる。

図２に、本実施の形態における画像形成ユニット３０の概略構成図を示す。
感光体ドラム３１は、駆動モータ等の駆動機構に接続されており、当該駆動モータにより一定速度で回転駆動される。帯電装置３２は、感光体ドラム３１に電荷を付加し、感光体ドラム３１の表面を予め定められた極性（例えば、負の極性）に帯電させる。
露光装置３３は、画像データに応じた光を感光体ドラム３１の表面に照射して静電潜像を形成する。

現像装置３４は、トナーが充填されたトナー補給装置３４ａを有しており、一定速度で移動する感光体ドラム３１の表面に、予め定められた極性（例えば、負の極性）に帯電したトナーを付着させて静電潜像を現像し、感光体ドラム３１上にトナー像を形成する。現像装置３４により感光体ドラム３１に形成されたトナー像は、感光体ドラム３１が一定速度で回転されることにより一定速度で転写位置に移動し、当該転写位置で転写される。

トナー補給装置３４ａは、多量のトナーを貯留可能なトナーボトルと、トナーボトルと現像装置３４とを連結する連結部材とを備えている。
トナーボトルは、当該トナーボトルのトナーの流出口が連結部材に着脱自在に装着されている。連結部材は、トナーボトルの流出口と現像装置３４内部とを繋ぐ円筒体と、当該円筒体内部に設けられたスクリュー部材等を備えている。そして、連結部材は、トナーボトルの流出口から流出したトナーをスクリュー部材の回転に応じて現像装置３４内に流入させる。スクリュー部材は、トナー補給モータ（不図示）により駆動される。

クリーニング部３５は、クリーニングブレード３５ａ、潤滑剤塗布部３５ｂ等を備えており、感光体ドラム３１に付着したトナーの除去を行い、また、感光体ドラム３１に潤滑剤を塗布して供給する。

クリーニングブレード３５ａは、感光体ドラム３１の表面に付着しているトナー等を除去する。クリーニングブレード３５ａの一端部は、感光体ドラム３１の表面に摺接しており、当該一端部にて感光体ドラム３１に付着したトナーを直接的かつ物理的に剥ぎ取り削り落として除去している。

潤滑剤塗布部３５ｂは、固形潤滑剤３５ｂ１、ブラシローラ３５ｂ２、加圧部材３５ｂ３等を有し、感光体ドラム３１の表面に潤滑剤を塗布する。従って、潤滑剤塗布部３５ｂを備えたクリーニング部３５は、感光体ドラム３１の表面に潤滑剤を供給して付着させる潤滑剤供給部として機能する。

固形潤滑剤３５ｂ１は、感光体ドラム３１の回転軸方向（主走査方向）に延在した板状に形成されたものであり、感光体ドラム３１表面に付着したトナーを剥がれやすくしてクリーニング性能を確保するためのものである。固形潤滑剤３５ｂ１は、保持部材によって保持され、加圧部材３５ｂ３によって保持部材を介してブラシローラ３５ｂ２に押し当てられている。
固形潤滑剤３５ｂ１としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等の疎水性の材料を主成分としたものを用いることが好ましい。

ブラシローラ３５ｂ２は、感光体ドラム３１と固形潤滑剤３５ｂ１の夫々の表面に当接するように設けられており、モータなどの駆動機構によって回転駆動される。当該モータは、後述する制御部１１０からの指示に従って、プリント制御部３００により回転速度や回転方向が制御される。本実施の形態におけるブラシローラ３５ｂ２は、感光体ドラム３１の回転方向とは逆方向に回転し、感光体ドラム３１との当接位置では同一方向となるように回転するように設けられている。

ブラシローラ３５ｂ２が回転することにより、固形潤滑剤３５ｂ１が掻き取られ、掻き取られた潤滑剤がブラシローラ３５ｂ２に付着する。そして、ブラシローラ３５ｂ２に付着した潤滑剤が、ブラシローラ３５ｂ２と感光体ドラム３１との当接位置から感光体ドラム３１表面に塗布され付着する。
従って、ブラシローラ３５ｂ２は、回転しながら固形潤滑剤３５ｂ１から掻き取った潤滑剤を感光体ドラム３１に塗布する塗布手段として機能する。

加圧部材３５ｂ３は、バネ等の弾性部材、当該弾性部材が固形潤滑剤に与える押圧力を調整する押圧調整部等から構成されている。弾性部材が固形潤滑剤３５ｂ１に与える押圧力は、制御部１１０からの指示がプリント制御部３００を介して押圧調整部材に入力され、当該指示に従って駆動する押圧調整部材により調整される。

図３に、本実施の形態における画像形成装置１の機能的構成図を示す。
図３に示すように、画像形成装置１は、画像読取部２と、プリント部３と、操作表示部４と、プリンタコントローラ５と、本体制御部１０等を備えて構成される。

画像読取部２は、図１に示した原稿自動送り部２１、読取部２２、画像読取制御部等から構成される。画像読取制御部は、原稿自動送り部２１、読取部２２等を制御して、原稿面の露光走査を実行させ、光の反射光をイメージセンサ２２ａにより光電変換を行わせて画像を読み取る。読み取られた画像のデータは、画像処理部１４０に出力される。

プリント部３は、図１に示した画像形成ユニット３０、転写ユニット４０、クリーニングユニット５０、定着装置６０、給紙ユニット７０、レジストローラ８０等と、トルク検出部３１ａと、プリント出力に係る各部やプリント制御部３００を備えて構成される。

トルク検出部３１ａは、感光体ドラム３１を駆動する駆動モータを制御する駆動電流値を検出する。そして、トルク検出部３１ａは、検出した駆動電流値に応じた感光体ドラム３１のトルクを算出し、当該トルクを本体制御部１０内の後述する制御部１１０に出力する。

なお、トルク検出部３１ａとしては、感光体ドラム３１を駆動する駆動モータの駆動電流値に基づいて算出する構成に限らない。例えば、ひずみゲージ、磁歪効果、位相差検出、コイルばね等を用いた機械的反力などを用いてトルクを検出する構成であってもよい。

プリント制御部３００は、制御部１１０からの指示に従ってプリント部３の各部の動作を制御し、画像処理部１４０から入力された画像データに基づいて画像形成を行わせる。

操作表示部４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、タッチパネル、各種操作キー群、操作表示制御部から構成される。操作表示制御部は、制御部１１０から入力される表示信号に従って、各種設定条件を入力するための各種画面や各種処理結果等をＬＣＤやＥＬディスプレイに表示させる。また、操作表示制御部は、各種操作キー群又はタッチパネルから入力される操作信号を制御部１１０に出力する。

プリンタコントローラ５は、画像形成装置１をネットワークプリンタとして使用する場合に、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮに接続されるＰＣ（Personal Computer）等の外部装置６から画像形成装置１に送信されるジョブの管理及び制御を行う。プリンタコントローラ５は、外部装置６からプリント対象のデータを受信し、当該データをジョブ情報として制御部１１０へ出力する。

本体制御部１０は、制御部１１０、不揮発メモリ１２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２２、画像メモリ１３０、画像処理部１４０等を備え、各部は制御部１１０によって制御されている。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、不揮発メモリ１２１に格納されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラム、各種データの中から指定されたプログラムやデータを読み出してＲＡＭ１２２に展開し、ＲＡＭ１２２に展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行し、画像形成装置１の各部を集中制御する。例えば、制御部１１０は、操作表示部４やプリンタコントローラ５を介して接続された外部装置６から入力される指示信号に従って、コピーモード、プリンタモード、スキャナモードを切り替え、複写、プリント、画像データの読取等の制御を行う。

また、制御部１１０は、不揮発メモリ１２１から本実施の形態に係る潤滑剤調整処理のプログラムや必要な各種データを読み出し、当該プログラム及び各種データとの協働により、感光体ドラム３１の表面上の潤滑剤の付着量の調整処理を行う。

本実施の形態のおける潤滑剤調整処理では、１プリント毎にトルク検出部３１ａから検出されたトルクが取得される。そして、トルク検出部３１ａから検出されたトルク（検出トルク）が、予め設定された値（閾値トルク）よりも大きい場合、所定時間における平均の印字率が算出され、当該印字率及び検出トルクに基づいて感光体ドラム３１上の潤滑剤の付着量の状態が判別される。

本実施の形態における潤滑剤調整処理では、検出トルクが閾値トルクよりも大きい場合、且つ、印字率が予め設定された基準印字率よりも大きい場合、感光体ドラム上の潤滑剤の付着量が枯渇状態であると判別される。また、検出トルクが閾値トルクよりも大きい場合、且つ、印字率が予め設定された基準印字率以下の場合、感光体ドラム上の潤滑剤の付着量が過剰状態であると判別される。

図４に、印字率―純水接触角の関係グラフの例、図５に、印字率―トルクの関係グラフの例を示し、閾値トルクと基準印字率について説明する。図５に示す二本の曲線の間の領域は、トルク検出部３１ａにより検出される検出トルクの散布データに基づき、検出トルクの検出可能範囲（ばらつき範囲）を示すものである。

図４に示すグラフは、本実施の形態における所定時間あたりの印字率に対する感光体ドラム表面上の純水接触角の関係の例を示している。
図４に示すように、印字率がＸ１［％］以下の場合、感光体ドラム表面上の純水接触角度は高い値でほぼ一定であり、感光体ドラム表面上の潤滑剤の付着量が適正量よりも高い状態（過剰状態）となり、感光体ドラム表面が鏡面化した状態となる。これは、印字率が低い場合には、トナーと共に除去される潤滑剤の量が潤滑剤塗布部３５ｂにより供給される潤滑剤の量よりも減少するためと考えられる。そのため、印字率がＸ１［％］以下の過剰状態では、クリーニングブレードと感光体ドラムとの凝着磨耗が進み、クリーニング不良が発生する。

また、印字率がＸ２［％］以上の場合、感光体ドラム表面上の純水接触角度は低く、感光体ドラム表面上の潤滑剤の付着量が適正量よりも低下した状態（枯渇状態）となる。これは、印字率が高い場合には、トナーと共に除去される潤滑剤の量が潤滑剤塗布部３５ｂにより供給される潤滑剤の量よりも増加するためと考えられる。そのため、印字率がＸ２［％］以上の枯渇状態では、トナー等のすり抜けやクリーニングブレードのめくれ等の事象が起こり、クリーニング不良が発生する。

従って、印字率Ｘ１〜Ｘ２［％］をクリーニング不良が生じない適正な印字率の範囲として設定でき、この範囲内において基準印字率を設定することができる。なお、印字率Ｘ１、Ｘ２［％］の値は、感光体ドラムの材質、潤滑剤やトナーの組成により異なる。

図５に示すように、検出トルクは、印字率が小さい場合（例えば、Ｘ１［％］以下）又は印字率が大きい場合（例えば、Ｘ２［％］以上）の場合、上昇する特性を有する。
従って、印字率が小さい場合（潤滑剤の付着量が過剰状態である場合）及び印字率が大きい場合（潤滑剤の付着量が枯渇状態である場合）には、トルクが所定値以上になるという特性がある。

図５に示す印字率Ｘ１、Ｘ２［％］を、図４に示す印字率Ｘ１、Ｘ２［％］とした場合、印字率Ｘ１〜Ｘ２［％］における検出トルクは、クリーニング不良が生じないトルクであるため、当該印字率Ｘ１〜Ｘ２［％］における検出トルクのうちいずれかの値を閾値トルクとして設定することができる。

更に、潤滑剤調整処理では、潤滑剤の付着量が過剰状態である場合には、感光体ドラム３１の非画像形成領域にトナー強制排出用パターンのトナー像が形成される。トナー強制排出用パターンとしては、例えば、黒色画素のみで構成され、画像形成装置で出力可能な最大濃度での主走査方向に延在する帯状の黒ベタのトナー像（ソリッドパターン）が好ましい。
なお、感光体ドラムの非画像領域とは、１枚の用紙に転写するトナー像が形成される画像領域の相互の間の領域であり、一般には「紙間」と称される。

一方、潤滑剤の付着量が枯渇状態である場合には、潤滑剤塗布部３５ｂのブラシローラ３５ｂ２の回転速度を、潤滑剤が枯渇状態ではない場合と比べて増加させ、ブラシローラ３５ｂ２による固形潤滑剤の掻き取り量を増加させることにより潤滑剤の塗布量を増加させる。

なお、本実施の形態２では、潤滑剤塗布部３５ｂによる潤滑剤の塗布量を増加する場合、潤滑剤塗布部３５ｂのブラシローラ３５ｂ２の回転速度を潤滑剤の付着量が枯渇状態ではない場合と比べて増加させる例を挙げて説明するが、これに限らない。例えば、押圧調整部材により弾性部材が固形潤滑剤３５ｂ１に与える押圧力を潤滑剤の付着量が枯渇状態ではない場合と比べて増加させ、ブラシローラ３５ｂ２による固形潤滑剤の掻き取り量を増加させてもよい。また、ブラシローラ３５ｂ２の回転方向を感光体ドラム３１の回転方向と同一方向に回転し、感光体ドラム３１との当接位置では逆方向となるように回転させてもよく、又はこれらを組み合わせてもよい。

不揮発メモリ１２１は、画像形成に係る各種処理プログラム及びデータの他、本実施の形態に係る潤滑剤調整処理のプログラム、当該プログラムを実行するために必要なテーブルやデータ、各種プログラムで処理されたデータ等を記憶する。

ＲＡＭ１２２は、制御部１１０により実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係る各種データ等を一時的に記憶するワークエリアを形成する。

画像メモリ１３０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等により構成され、画像データを読み書き可能に記憶する。画像メモリ１３０は、制御部１１０からの指示により、画像読取部２又はプリンタコントローラ５から入力された画像データを記憶して保存したり、画像メモリ１３０に記憶されている画像データを読み出して画像処理部１４０に出力したりする。

画像処理部１４０は、画像読取部２、プリンタコントローラ５又は画像メモリ１３０から入力された画像データにスクリーン処理等の各種画像処理を施して制御部１１０又は画像メモリ１３０に出力する。画像処理部１４０は、例えば、画像読取部２から入力されたアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換したり、デジタルの画像データを圧縮して画像メモリ１３０に出力したり、圧縮画像データを伸長して出力したりする。

次に、本実施の形態の動作を説明する。
図６に、本実施の形態における潤滑剤調整処理のフローチャートを示す。
図６に示すフローチャートは、制御部１１０と各部との協働によって実行される処理である。

制御部１１０は、操作表示部４又は外部装置６からプリント処理の実行を指示するプリント開始信号が入力されると（ステップＳ１）、画像データに基づいてプリント部３の各部に対して１ページ分のプリント処理の動作を開始させ（ステップＳ２）、制御部１１０は、トルク検出部３１ａから入力された検出トルクを取得する（ステップＳ３）。
ステップＳ３において取得する検出トルクは、１ページ分の画像データに基づくトナー像が形成される前にトルク検出部３１ａにより検出されたものである。

制御部１１０は、検出トルクが閾値トルクＴよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ４）。検出トルクが閾値トルクＴ以下の場合（ステップＳ４；ＮＯ）、制御部１１０は、枯渇状態ではない場合の予め設定された回転速度でブラシローラ３５ｂ２を回転させ、紙間にトナー強制排出用パターンを形成させずステップＳ１１の処理へ進む。

検出トルクが閾値トルクＴよりも大きい場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、制御部１１０は、印字率を算出する（ステップＳ５）。
ステップＳ５では、所定期間（例えば、１００プリント毎）における平均の印字率が算出される。印字率は、例えば、所定期間における画像形成領域の面積と当該画像形成領域内に形成したドット（画素）の面積とにより算出される。

制御部１１０は、ステップＳ５において算出した印字率が基準印字率より大きいか否かを判別する（ステップＳ６）。

印字率が基準印字率よりも大きい場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、制御部１１０は、感光体ドラムの表面上の潤滑剤の付着量が枯渇状態であると判別し（ステップＳ７）、ブラシローラ３５ｂ２の回転速度を枯渇状態ではない場合の予め設定された回転速度よりも増加させた回転速度で駆動する指示をプリント制御部３００に出力する。プリント制御部３００は、制御部１１０からの指示に従って、ブラシローラを回転駆動するモータの回転速度を増加する（ステップＳ８）。
潤滑剤塗布部のブラシローラ３５ｂ２を、潤滑剤が枯渇状態ではない場合の予め設定された回転速度と比べて増加した回転速度で駆動することにより、ブラシローラ３５ｂ２による固形潤滑剤の掻き取り量が増加して潤滑剤の塗布量が増加する。

印字率が基準印字率以下の場合（ステップＳ６；ＮＯ）、制御部１１０は、感光体ドラムの表面上の潤滑剤の付着量が過剰状態であると判別し（ステップＳ９）、紙間にトナー強制排出用パターンのトナー像を形成させる（ステップＳ１０）。
制御部１１０からの指示に従って、プリント部では、枯渇状態ではない場合の予め設定された回転速度でブラシローラ３５ｂ２を回転させつつ紙間にトナー強制排出用パターンのトナー像を形成する。紙間に形成されたトナー強制排出用パターンのトナー像がクリーニング部３５においてクリーニングされる際、感光体ドラムの表面に付着している潤滑剤が当該トナー像と共に除去される。

なお、紙間にトナー強制排出用パターンのトナー像を形成した場合には、当該トナー強制排出用パターンが転写位置を通過している間は、転写ベルト４１が感光体ドラム３１との転写位置から離間される。

制御部１１０は、ステップＳ４；ＮＯ後、ステップＳ８後、又はステップＳ１０後、プリント処理が終了したか否かを判別する（ステップＳ１１）。プリント処理が終了していない場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、制御部１１０は、ステップＳ２の処理に戻り、プリント処理が終了した場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、潤滑剤調整処理を終了する。

感光体ドラムのクリーニング不良に対する本実施の形態を適用した際の評価を行った。
本評価では、閾値トルクを３００［ｍＮ・ｍ］、基準印字率を１２［％］とした。
評価は、各印字率での用紙に形成される画像のクリーニング不良の有無とトルクの低下の有無とについて行った。また、比較例１〜４として、検出トルク及び印字率に関係なく、同一の制御を行った場合における評価を行った。

図７に、評価結果を示す。
図７に示す評価モデルは、検出トルク及び印字率に応じて、トナー強制排出用パターンの形成又はブラシローラの回転速度の変更が行われる本実施の形態を適用した場合の例である。比較例１は、検出トルク及び印字率に関係なく、紙間にトナー強制排出用パターンを形成し（パターン；あり）、ブラシローラの回転速度を一定（Ｖ１）とした場合の例である。比較例２は、検出トルク及び印字率に関係なく、紙間にトナー強制排出用パターンを形成せず（パターン；なし）、ブラシローラの回転速度を一定（Ｖ１）とした場合の例である。比較例３は、検出トルク及び印字率に関係なく、紙間にトナー強制排出用パターンを形成せず（パターン；なし）、ブラシローラの回転速度を一定（Ｖ２）とした場合の例である。比較例４は、検出トルク及び印字率に関係なく、紙間にトナー強制排出用パターンを形成し（パターン；あり）、ブラシローラの回転速度を一定（Ｖ２）とした場合の例である。

図７示す速度Ｖ１、Ｖ２は、ブラシローラの回転速度である。
速度Ｖ１は、枯渇状態ではない場合の予め設定された回転速度であり、感光体ドラムの回転速度に対して０．５倍の速度とする。速度Ｖ２は、感光体ドラムの回転速度に対して１．０倍の速度（感光体ドラムとの当接位置において同一の速度）であり、速度Ｖ１よりも回転速度が増加された早いものとする。
なお、検出トルクが閾値トルク以下である場合のブラシローラの回転速度は、速度Ｖ１とする。

図７に示す評価モデルでは、印字率が基準印字率以下（図７では印字率が１、５、８［％］）の場合、ブラシローラの回転速度がＶ１の状態でトナー強制排出用パターンのナー像が形成される。また、印字率が基準印字率よりも大きい（図７では印字率が２２、３０［％］）の場合、ブラシローラの回転速度がＶ１よりも増加されたＶ２に変更される。
なお、印字率が１５［％］のときは、検出トルクが閾値トルク以下であったため、ブラシローラの回転速度はＶ１でありトナー強制排出用パターンは形成されない。
評価モデルでは、各印字率において、クリーニング不良は発生せず、トルクは適正範囲であり、良好な状態であった。

一方、図７に示す比較例１では、印字率が大きい（例えば、印字率が２２、３０［％］）場合、トナーのすり抜けが発生した。そのため、比較例１では、すり抜けたトナーが用紙に付着することによる画質の低下が生じるおそれがあると考えられる。

また、図７に示す比較例２、４では、印字率が小さい（例えば、印字率が１［％］）場合、トルクの低下がみられず、印字率が大きい（例えば、印字率が３０［％］）場合、トナーのすり抜けが発生した。そのため、比較例２、４では、感光体ドラムに対するクリーニングブレードの磨耗が進行し、クリーニングブレードが破損するおそれと、すり抜けたトナーが用紙に付着することによる画質の低下が生じるおそれがあると考えられる。

図７に示す比較例３では、印字率が小さい（例えば、印字率が１、５［％］）場合、トナー強制排出用パターンの形成後のトルクの低下がみられなかった。そのため、比較例３では、感光体ドラムに対するクリーニングブレードの磨耗が進行し、クリーニングブレードが破損するおそれがあると考えられる。

以上のように、本実施の形態によれば、感光体ドラム３１上に形成されたトナー像の印字率及びトルク検出部３１ａから検出された検出トルクに基づいて、感光体ドラム３１上の潤滑剤の付着量の状態が判別でき、当該判別結果に応じてトナー強制排出用パターンのトナー像の形成を行う、又は、潤滑剤塗布部３５ｂによる潤滑剤の塗布量の増加を行うことができる。そのため、印字率及びトルクによって感光体ドラム３１の表面上の潤滑剤の付着量の状態の判別が可能となり、潤滑剤の付着量の状態によって生じるクリーニング不良の発生を防止することができる。

また、検出トルクが閾値トルクよりも大きい場合、且つ、印字率が基準印字率よりも大きい場合、感光体ドラム３１上の潤滑剤の付着量が枯渇状態であると判別することができるため、感光体ドラム３１上の潤滑剤の付着量が枯渇状態の場合には、枯渇状態を解消するための対策として、潤滑剤塗布部３５ｂによる潤滑剤の塗布量を増加させることができる。この対策により、感光体ドラム３１上に塗布される潤滑剤の塗布量が増加するため、枯渇状態によるクリーニング不良を解消することができる。

ブラシローラ３５ｂ２の回転速度を増加させたり、ブラシローラ３５ｂ２の固形潤滑剤３５ｂ１に対する押圧力を増加させたりすることにより、潤滑剤塗布部３５ｂによる潤滑剤の塗布量を増加させることができる。

また、検出トルクが閾値トルクよりも大きい場合、且つ、印字率が基準印字率以下の場合、感光体ドラム３１上の潤滑剤の付着量が過剰状態であると判別することができるため、感光体ドラム３１上の潤滑剤の付着量が過剰状態の場合には、過剰状態を解消するための対策として、感光体ドラムの非画像形成領域（紙間）にトナー強制排出用パターンのトナー像を形成させることができる。この対策により、当該トナー像を形成するトナーがクリーニング部３５により除去される際に、過剰な潤滑剤がトナーと共に除去され、過剰状態によるクリーニング不良を解消することができる。

更に、検出トルクとして、感光体ドラム３１を駆動する駆動モータの駆動電流値に応じたトルクを用いることができる。

また、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムのすくなくともいずれか一つを主成分として含む潤滑剤を用いることができる。

以上の説明では、本発明に係るプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体として、不揮発メモリ１２１を使用した例を開示したが、この例に限定されない。
その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ＣＤ-ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。
また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も本発明に適用される。

また、本発明は、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、Ｙ（イエロー）Ｍ（マゼンダ）Ｃ（シアン）Ｋ（ブラック）等の色毎に画像形成ユニットを備え、各色の画像形成ユニットにより形成されるトナー像を重ね合わせて転写することで、用紙上にカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。

１ 画像形成装置
２ 画像読取部
３ プリント部
４ 操作表示部
５ プリンタコントローラ
６ 外部装置
１０ 本体制御部
２１ 原稿自動送り部
２２ 読取部
２２ａ イメージセンサ
３０ 画像形成ユニット
３１ 感光体ドラム
３１ａ トルク検出部
３２ 帯電装置
３３ 露光装置
３４ 現像装置
３４ａ トナー補給装置
３５ クリーニング部
３５ａ クリーニングブレード
３５ｂ 潤滑剤塗布部
３５ｂ１ 固形潤滑剤
３５ｂ２ ブラシローラ
３５ｂ３ 加圧部材
４０ 転写ユニット
４１ 転写ベルト
５０ クリーニングユニット
６０ 定着装置
６１ 定着ローラ
６２ 加圧ローラ
７０ 給紙ユニット
８０ レジストローラ
１１０ 制御部
１２１ 不揮発メモリ
１３０ 画像メモリ
１４０ 画像処理部
３００ プリント制御部
Ｎ ネットワーク

Claims (12)

1. 現像装置によりトナー像が形成される像担持体と、
   潤滑剤を前記像担持体に塗布する潤滑剤塗布部と、
   前記像担持体を駆動する駆動モータのトルクを検出するトルク検出部と、
   前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部と、
   前記像担持体上に形成されたトナー像の印字率を算出し、当該印字率及び前記トルク検出部から検出されたトルクに基づいて、前記像担当持体上の潤滑剤の付着量の状態を判別し、当該判別結果に応じて、トナー強制排出用パターンのトナー像の形成を行う、又は、前記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量の増加を行う制御部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記制御部は、
   前記トルク検出部から検出されたトルクが予め設定された閾値トルクよりも大きい場合、且つ、前記印字率が予め設定された閾値印字率よりも大きい場合、前記像担当持体に付着している潤滑剤の量が枯渇状態であると判別する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   前記像担当持体に付着している潤滑剤の量が枯渇状態であると判別した場合、
   前記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させる、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記潤滑剤塗布部は、
   固形潤滑剤と、当該固形潤滑剤と前記像担持体の夫々の表面に当接するように設けられた塗布手段と、を有し、当該塗布手段が回転しながら前記固形潤滑剤から掻き取った潤滑剤を前記像担持体に塗布する構成であり、
   前記制御部は、
   記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させる場合、前記塗布手段の回転速度を増加させる、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記潤滑剤塗布部は、
   固形潤滑剤と、当該固形潤滑剤と前記像担持体の夫々の表面に当接するように設けられた塗布手段と、を有し、当該塗布手段が回転しながら前記固形潤滑剤から掻き取った潤滑剤を前記像担持体に塗布する構成であり、
   前記制御部は、
   記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量を増加させる場合、前記固形潤滑剤に対する前記塗布手段の押圧力を増加させる、
   請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、
   前記トルク検出部から検出されたトルクが予め設定された閾値トルクよりも大きい場合、且つ、前記印字率が予め設定された閾値印字率以下の場合、前記像担当持体に付着している潤滑剤の量が過剰状態であると判別する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、
   前記像担持体に付着している潤滑剤の量が過剰状態であると判別した場合、
   前記像担持体の非画像形成領域に前記トナー強制排出用パターンのトナー像を形成させる、
   請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記トルク検出部は、
   前記駆動モータの駆動電流値を検出し、当該駆動電流値に応じたトルク値を出力する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛を含む、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記潤滑剤は、ステアリン酸カルシウムを含む、
    請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記潤滑剤は、ステアリン酸マグネシウムを含む、
    請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 現像装置によりトナー像が形成される像担持体と、潤滑剤を前記像担持体に塗布する潤滑剤塗布部と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部と、を備えた画像形成装置の前記像担持体に対するクリーニング方法において、
    前記像担持体を駆動する駆動モータのトルクを検出するトルク検出工程と、
    前記像担持体上に形成されたトナー像の印字率を算出する印字率算出工程と、
    前記トルク検出工程により検出されたトルク及び前記印字率算出工程により算出された印字率に基づいて、前記像担当持体上の潤滑剤の付着量の状態を判別する判別工程と、
    前記判別工程による判別結果に応じて、トナー強制排出用パターンのトナー像の形成を行う、又は、前記潤滑剤塗布部による潤滑剤の塗布量の増加を行う制御工程と、
    を含むクリーニング方法。

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