JP2016138926A - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】印字する画像に応じて潜像担持体上の滑剤量を適正範囲に保つことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、潜像担持体と、潜像担持体上にトナーと、トナーの帯電極性と逆極性に帯電する潤滑性外添剤とを含む現像剤によりトナー像を形成する画像形成ユニットと、画像形成ユニットにより形成されたトナー像を転写位置において被転写体に静電的に転写する転写装置と、転写位置を通過した潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置とを備える。転写装置は、印字する画像の面積率に基づき転写位置において印加する転写電圧を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、画像形成装置の制御方法およびプログラムに関する。

電子写真方式による画像形成装置においては、潜像担持体上の未転写トナーや転写残トナー等の残留トナーを除去するための手段として、例えば、弾性体からなる平板状のクリーニングブレードを潜像担持体の表面に当接し、これにより潜像担持体上の残留トナーを除去するブレードクリーニング方式のクリーニング装置が知られている。

近年、電子写真方式による画像形成装置においては、高画質化の観点からトナー粒子の小粒径化の要請があり、このようなトナー粒子を得る方法として、例えば乳化重合法や懸濁重合法等の重合法が利用されている。

しかし、トナー粒子の小粒径化に伴ってトナー粒子と潜像担持体との付着力が大きくなるために、潜像担持体上の残留トナーの除去が困難になる。特に、重合法により製造されたいわゆる重合トナーを用いた場合には、トナー粒子の形状が球形に近いものとなるため、トナー粒子が潜像担持体上で転がることによりクリーニングブレードを通りぬける、いわゆる「スリヌケ」と呼ばれるクリーニング不良が発生しやすくなる。したがって、一層、潜像担持体上の残留トナーの除去が困難になるという問題がある。

また、ブレードをすり抜けるトナーが発生すると、そのトナーを核としてトナーの凝集物が潜像担持体上に形成され、ベタ画像印字部に粒状の白抜け（粒状ノイズ）が発生する。

このような「スリヌケ」や「粒状ノイズ」といった品質問題に対応するために現状では潜像担持体上に滑剤を供給し、トナー粒子と潜像担持体との付着力を低下させた状態でクリーニングを行っている。

潜像担持体上に滑剤を供給する方法としては、棒状にした滑剤にブラシを当接しブラシで滑剤を掻き取り、潜像担持体表面に供給する滑剤塗布方式と、潤滑性外添剤を含むトナーによりトナー像を形成し、滑剤を供給するトナー外添方式がある。

トナー外添方式は、滑剤棒やブラシ等の塗布装置が不要で設置スペースやコスト的に有利である。しかしながら、トナー外添方式では、低面積率の画像を印字すると滑剤が優先的に消費され、その結果現像器中の滑剤量が低下する。現像器中の滑剤量が低下すると、潜像担持体表面に供給される滑剤にムラが生じ、滑剤が存在しない領域が発生する。単位面積当たりの滑剤の供給量が少なくなると、潜像担持体のトナーの付着量を低下させる目的である滑剤を十分に供給することができなくなり、上記の品質問題が発生する。

この点で、特開２００９-５８７３２号公報には、中間転写体上に滑剤を塗布し、中間転写体と感光体との電位差で感光体上に滑剤を供給する。その時に感光体の表面電位（転写電位差）を変えることで軸方向の滑剤供給量を制御する方式が開示されている。

また、特開２００２−２５８７０７号公報には、トナー外添系の現像剤とクリーニングローラとブレードとを持つクリーニングシステムにおいて、パッチ画像形成時は、トナーと滑剤をクリーニングローラで回収しないようにバイアスを切り替え、トナーと滑剤をブレードに到達させる方式が開示されている。

また、特開２０００-１３２００３号公報には、画像形成モードとは別に、ステアリン酸亜鉛（滑剤）供給モードを設け、供給モード時は現像バイアスを変更する方式が開示されている。

特開２００９−５８７３２号公報 特開２００２−２５８７０７号公報 特開２０００−１３２００３号公報

一方で、高面積率の画像を印字すると現像器中の滑剤量が増加し、それに伴い潜像担持体上の滑剤も増加する。潜像担持体上の滑剤量が多くなりすぎると、ブレードの摩耗が増加する。したがって、潜像担持体上の滑剤量には適正範囲が存在する。

したがって、印字する画像に応じて、潜像担持体上の滑剤量を適正範囲に保つ必要がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、印字する画像に応じて潜像担持体上の滑剤量を適正範囲に保つことが可能な画像形成装置、画像形成装置の制御方法およびプログラムを提供する。

本発明のある局面に従う画像形成装置は、潜像担持体と、潜像担持体上にトナーと、トナーの帯電極性と逆極性に帯電する潤滑性外添剤とを含む現像剤によりトナー像を形成する画像形成ユニットと、画像形成ユニットにより形成されたトナー像を転写位置において被転写体に静電的に転写する転写装置と、転写位置を通過した潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置とを備える。転写装置は、印字する画像の面積率に基づき転写位置において印加する転写電圧を制御する。

好ましくは、転写装置は、印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、転写位置において印加する転写電圧を制御する。

好ましくは、転写装置は、印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧を制御する。

好ましくは、転写装置は、印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、画像領域にトナー像を形成する際の転写電圧と、画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧とを切り替える。

好ましくは、転写装置は、印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、画像領域にトナー像を形成する際の転写電圧を制御するモードと、画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧を制御するモードと、画像領域および画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧を制御するモードとを切り替える。

好ましくは、転写装置は、印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、予め記録された転写テーブルを参照することにより、画像領域にトナー像を形成する際の転写電圧および画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧の少なくとも一方を制御する。

好ましくは、転写装置は、印字する画像の面積率が所定の比率よりも低い場合に転写位置において印加する転写電圧を所定の転写電圧よりも高くする。

好ましくは、潤滑性外添剤は、少なくともトナーの粒径より小さい。
本発明のある局面に従う画像形成装置の制御方法は、潜像担持体上にトナーと、トナーの帯電極性と逆極性に帯電する潤滑性外添剤とを含む現像剤によりトナー像を形成するステップと、形成されたトナー像を転写位置において被転写体に静電的に転写するステップと、転写位置を通過した潜像担持体上の残留トナーを除去するステップとを備える。転写するステップは、印字する画像の面積率に基づき転写位置において印加する転写電圧を制御するステップを含む。

本発明のある局面に従うプログラムは、画像形成装置のコンピュータにより実行されるプログラムであって、プログラムは、コンピュータに潜像担持体上にトナーと、トナーの帯電極性と逆極性に帯電する潤滑性外添剤とを含む現像剤によりトナー像を形成するステップと、形成されたトナー像を転写位置において被転写体に静電的に転写するステップと、転写位置を通過した潜像担持体上の残留トナーを除去するステップとを備える、処理を実行させる。転写するステップは、印字する画像の面積率に基づき転写位置において印加する転写電圧を制御するステップを含む。

本発明の画像形成装置は、印字する画像に応じて潜像担持体上の滑剤量を適正範囲に保つことが可能である。

本実施形態に基づく画像形成装置１０の構成を説明する図である。 転写位置（転写部）での滑剤量を制御するための評価装置を説明する図である。 転写電圧に対する転写効率および感光体上の滑剤量を説明する図である。 画像パターンを説明する図である。 実施形態に従うパッチ画像の形成を説明する図である。

実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本実施形態に基づく画像形成装置１０の構成を説明する図である。
図１に示されるように、画像形成装置１０は、図中ａ方向に回転駆動される潜像担持体であるドラム状の感光体１と、感光体１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、帯電装置２により帯電された感光体１の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置３と、露光装置３により形成された静電潜像をトナーと滑剤とを含む現像剤を用いて可視像化する現像装置４と、感光体１上に形成されたトナー像を転写位置において中間転写体６に転写する転写装置５と、転写位置を通過した感光体１上のトナーを除去するクリーニング装置７とを備えている。

中間転写体６に転写されたトナー像は２次転写位置（図示せず）で紙材等の記録材に転写され、その後、定着装置に搬送され、記録材上に定着される。

感光体１は、一例として接地されるとともに、例えばドラム状の金属基体の外周面に、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成された有機感光体よりなる。感光層を構成する樹脂として、例えばポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

帯電装置２は、一例として帯電チャージャを用いることにより感光体１を一定の電位に帯電させる。その後レーザー等の露光装置３により感光体１の表面には静電潜像が形成される。

現像装置４は、感光体１と現像領域を介して対向するよう配置された現像スリーブ４ａを備えている。この現像スリーブ４ａには、例えば、帯電装置２の帯電極性と同極性の直流現像バイアス、または交流電圧に帯電装置２の帯電極性と同極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。これにより、露光装置３によって形成された静電潜像にトナーを付着させる反転現像が行われる。

帯電装置２、露光装置３および現像装置４は、画像形成ユニットを構成し、画像形成ユニットを制御する画像形成制御装置１５をさらに含む。

現像装置４により感光体１上に形成されたトナー像は転写装置５との間で形成される転写位置に運ばれる。

転写位置では転写装置５によりトナーと逆極性の電圧が印加されており、感光体１上のトナー像は中間転写体６上に転写される。

転写装置５は、転写ローラ９と、転写ローラ９と感光体１との間の電位差を制御して転写位置での転写電圧を制御する転写制御装置８とを含む。なお、本例においては、感光体１は接地されている構成を例に挙げて説明しているが、感光体１の電位も転写制御装置８が制御する構成とすることも可能である。

なお、転写制御装置８は、画像形成制御装置１５からの指示に従って動作する。具体的には、画像形成制御装置１５は、低面積率の画像を印字する場合に、転写制御装置８に転写電圧を制御するように指示する。

転写位置で中間転写体６上に転写されずに感光体１上に残ったトナーはクリーニング装置７に搬送され、クリーニング装置７により回収される。

クリーニング装置７により表面のトナーが回収された感光体１は再び帯電装置２により帯電され、次の静電潜像が形成されてトナー像を形成する処理を繰り返す。

クリーニング装置７としては弾性体よりなる平板状のクリーニングブレードを感光体１に当接するブレードクリーニング方式が一般的に用いられる。クリーニングブレードの物性としては、当業者が反発弾性率および硬度に関して適宜適切な値に設計することが可能である。一例として反発弾性率は温度２５℃において１０〜８０％に設定することが可能である。より好ましくは３０〜７０％に設定するようにしてもよい。

また、ＪＩＳ−Ａ硬度は、２０〜９０°に設定することが可能である。より好ましくは６０〜８０°に設定するようにしても良い。

なお、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０°より小さい場合には、クリーニングブレードが柔らかすぎるためブレードめくれが生じやすくなる。一方、ＪＩＳ−Ａ硬度が９０°より大きい場合には、感光体１のわずかな凹凸や異物に追従させることが困難となり、トナー粒子の「スリヌケ」が発生しやすくなる。

感光体１に対するクリーニングブレードの当接荷重は、０.１〜３０Ｎ／ｍとなるように設定することが可能である。より好ましくは１〜２５Ｎ／ｍに設定するようにしても良い。

当接荷重が０.１Ｎ／ｍより小さい場合には、クリーニング力が不足し、画像汚れが生じる可能性がある。一方、当接荷重が３０Ｎ／ｍより大きい場合には、感光体１の摩耗が大きくなって、画像かすれ等が発生する可能性がある。当接荷重の測定は、秤にクリーニングブレードの先端縁を押し当てて測定する方法や、感光体１に対するクリーニングブレードの先端縁の当接位置にロードセル等のセンサを配置して電気的に測定する方法等が用いられる。

本発明の画像形成装置においては、画像形成ユニットにより、潜像担持体上にトナーと、トナーの帯電極性と逆極性に帯電する潤滑性外添剤とを含む現像剤によりトナー像を形成し、転写装置５により、形成されたトナー像を転写位置において被転写体に静電的に転写する。そして、クリーニング装置７により、転写位置を通過した潜像担持体上の残留トナーを除去する。そして、本例においては、転写装置５により、印字する画像の面積率に基づき転写位置において印加する転写電圧を制御する。

また、本発明の画像形成装置においては、原稿画像に対応する通常の画像形成領域（画像領域）とは別の領域（画像領域以外）にトナー像（パッチ画像）を形成する。具体的には、画像形成領域と次の画像形成領域の間の領域（画像間領域）や非画像形成領域にトナー像（パッチ画像）を形成する。画像形成ユニットの画像形成制御装置１５は、帯電装置２、露光装置３および現像装置４の少なくとも１つの装置を制御してパッチ画像を形成する機能を有している。

通常のトナー像およびパッチ画像の形成に用いられるトナーは、同じ構成のものであって、少なくとも潤滑性外添剤を含むものよりなる。潤滑性外添剤としては、特に限定されるものではなく、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、フッ素系樹脂等が挙げられる。これらは単独または２種類以上を混合して用いることが可能である。とくに、脂肪酸金属塩を用いても良い。脂肪酸金属塩としては、脂肪酸として直鎖状の炭化水素を用いてもよい。例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等を用いることが可能である。ステアリン酸の利用が好ましい。金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チタン、鉄などを用いることが可能である。この中で、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などを用いることが可能である。特に、ステアリン酸亜鉛が好ましい。

次に、滑剤量制御の評価装置について説明する。
図２は、転写位置（転写部）での滑剤量を制御するための評価装置を説明する図である。

図２（Ａ）において、本例においては、φ３０ｍｍの現像ローラ１３を用いた場合について説明する。そして、現像ローラ１３のアルミ製のスリーブ円周面に２５０ｇ／ｍの現像剤を保持する。感光体１１は、現像ローラ１３と２５０μｍの距離を置いて対向した状態で配置されている。

感光体１１は、φ１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのアルミ製の円筒部材表面にポリカーボネート樹脂よりなる厚さ２５μｍの感光層を設けた感光体であり、ＧＮＤに接続されている。

現像ローラ１３には周波数６０００Ｈｚ、振幅８００Ｖ、オフセット−４５０Ｖの交流電圧を印加する。そして、この状態で現像ローラ１３をｃ方向に６００ｍｍ／ｓｅｃで回転させる。その後、感光体１１を図中ｂ方向に４００ｍｍ／ｓｅｃで１回転させる。

これにより、感光体１１のメタルミー上には５ｇ／ｍ²のトナー層が形成される。
次に、図２（Ｂ）において、現像ローラ１３を感光体１１から離間させ、感光体１１に対して表面に導電性のゴム層を設けたゴムローラ１２を当接する。その状態でゴムローラ１２の芯金に任意の電圧を印加する。そして、この状態で感光体１１を図中ｂ方向に４００ｍｍ/ｓｅｃで１回転させる。

ゴムローラ１２は、感光体１１に当接しているため、感光体１１に従動する。感光体１１上のトナー像は１回転後、ゴムローラ１２上に転移する。

ゴムローラ１２に印加する電圧を変化させて、その時の感光体１１上に残存するトナー量と、滑剤量とを測定した。

また、感光体１１上に形成されたトナー量と転写後に感光体１１上に残存するトナー量から転写効率を求めた。

転写効率は、一例として以下の式に基づいて算出した。
転写効率＝（１−感光体１１上の転写残トナー量／現像後の感光体１１上のトナー量）×１００（％）
滑剤量は、Ｘ線光電子分光分析装置により求められるステアリン酸亜鉛中の亜鉛の比率に基づいて算出した。

図３は、転写電圧に対する転写効率および感光体上の滑剤量を説明する図である。
図３には、転写電圧に対する感光体上の滑剤量のデータ（実線）と、転写電圧に対する転写効率のデータ（点線）とが示されている。

当該図から明らかなように転写電圧が一定の値を超えると、感光体１１上に残存する滑剤量が増加する。一方で、転写電圧を大きくしすぎると転写効率が低下する。

したがって、転写電圧を大きくすると感光体上に供給する滑剤量を増やすことが可能である。

一方で、転写電圧を大きくしすぎると転写効率が低下する。転写効率が低下すると画像にも影響を与えるため、画像形成中に設定できる転写電圧には上限があり、感光体への滑剤量を高めることにも制約がある。

一方で、画像領域以外に形成するパッチ画像の形成時は画質や転写効率の制約がないため転写電圧を高くし、感光体への滑剤供給量を多くすることが可能である。

図１に示す画像形成装置の構成に従って、感光体、現像装置、転写装置、トナー、クリーニングブレード等を次のように設定した。

（１）感光体１
感光体１としては、アルミニウムよりなるドラム状の金属基体の外周面に、ポリカーボネート樹脂よりなる厚さ２５μｍの感光層が形成されたドラム状の有機感光体を用いた。感光体１は４００ｍｍ／ｓｅｃで回転する。

（２）現像装置４
現像装置４としては、線速度６００ｍｍ／ｍｉｎで回転駆動される現像スリーブ４ａを備え、この現像スリーブ４ａに感光体１の表面電位と同極性のバイアス電圧を印加し、二成分現像剤によって反転現像を実行する。

（３）転写装置５
中間転写体６として導電性を付与したポリイミド樹脂からなる無端状のベルトを用い、ベルトを介して感光体１に圧接し、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加する転写ローラ９を設けた。

（４）クリーニング装置７
クリーニング装置７のクリーニングブレードとしては、ウレタンゴムよりなる反発弾性率が５０％（２５℃）、ＪＩＳ−Ａ硬度が７０°、厚さが２.００ｍｍ、自由長が１０ｍｍ、幅が３２４ｍｍのものを用いた。そして、クリーニングブレードは、感光体１に対する当接荷重を２０Ｎ／ｍ、当接角１５°となるように設定した。

（５）トナー
二成分現像剤を構成するトナーは、乳化重合法により製造された体積平均粒径が６. ５μｍのトナー粒子よりなり、負帯電性を有する。そのトナー粒子に潤滑性外添剤としてステアリン酸亜鉛をトナーに対して０.２部添加したものを使用した。

以上において、非露光領域における感光体１の表面電位Ｖｏを−７５０Ｖ、露光領域における感光体１の表面電位Ｖｉを−１００Ｖとした。現像スリーブ４ａには、周波数６０００Ｈｚ、振幅８００Ｖ、直流成分−５５０Ｖの現像バイアスを印加した。上記のような画像形成装置を用いて、低温低湿環境（温度１０℃、相対湿度２０％）にて５万枚印字する実写テストを実施することにより、粒状ノイズの発生状況を調べた。

図４は、画像パターンを説明する図である。
図４に示されるように、画像パターンとして粒状ノイズが発生しやすい縦帯チャートを使用した。

粒状ノイズが発生しない場合を「○」、発生する場合を「×」として評価した。
本来、面積率とは原稿中(画像部)のベタ部の面積を表すが、画像形成領域と次の画像形成領域の間の画像間領域のシロ部も現像器中の滑剤量に影響するため、画像間領域を含めた場合の面積率で考える。ベタ部の面積は、一例として原稿中（原稿データ）のドット数をカウントすることにより算出することが可能である。

本例では、一例として画像形成領域と次の画像形成領域との間の画像間領域も考慮してベタ部の面積を表している。具体的には通紙方向はＡ３縱の長さ(４２０ｍｍ)と画像間領域５０ｍｍの合計である４７０ｍｍと感光体軸方向３３０ｍｍで構成される面積を基準にベタ部の面積を算出する。

＜比較例１＞
比較例１として、画像形成領域に面積率１％の画像を形成し、転写電圧を５００Ｖに設定した。また、面積率を変えて評価を行った。その結果を表１に示す。

表１（Ａ）に示されるように、面積率１％の画像の場合には、２０００枚時から粒状ノイズが発生した。

また、画像形成領域に面積率３％の画像を形成し、転写電圧を５００Ｖに設定した。
表１（Ｂ）に示されるように、面積率３％の画像の場合には、３０００枚時から粒状ノイズが発生した。

トナー外添系の場合、シロ部ではトナーは消費されず、滑剤のみが感光体１上に付着して消費される。また、滑剤粒径が小さくトナーに付着している場合、ベタ部ではトナーと共に滑剤も消費される。よって、画像を印字している途中や、印字後の現像器中の滑剤量は、画像のシロ部、ベタ部の比率(画像面積率)によって変化する。シロ部が多い面積率の低い画像の場合、シロ部で滑剤が消費されるが、新たなトナーの補給は少ないため、現像器中の滑剤量が減少し、その結果、感光体１上に供給される滑剤量も低下する。ベタ部が多い画像の場合、トナーの消費が多く、それに伴い滑剤も消費されるが、新たなトナーが補給され、それに伴い滑剤も補給されるため、現像器中の滑剤量の低下は少ないと考える。よって低面積率の画像を印字する方が感光体上に供給される滑剤量の低下が大きく、粒状ノイズが発生しやすい。

＜実施例１＞
実施例１として、画像形成領域に面積率１％の画像を形成し、転写電圧を７００Ｖに設定した。また、面積率を変えて評価を行った。その結果を表２に示す。

表２（Ａ）に示されるように、面積率１％の画像の場合には、４０００枚時から粒状ノイズが発生した。

また、画像形成領域に面積率３％の画像を形成し、転写電圧を７００Ｖに設定した。
表２（Ｂ）に示されるように、面積率３％の画像の場合には、５００００枚時から粒状ノイズが発生した。

図３で説明したように、転写電圧を高い電圧、すなわち７００Ｖに設定することにより、転写位置でトナーから剥離して感光体１上に残留する滑剤量が増加する。

したがって、低面積率の画像を印字する場合には、画像形成制御装置１５から転写制御装置８に指示して、転写制御装置８において転写電圧を高い電圧、本例においては、７００Ｖに設定することにより粒状ノイズが発生し始める印字枚数量を増加させることが可能である。すなわち、粒状ノイズの発生を抑制することが可能である。

なお、本例では、画像形成領域に形成される低面積率の画像として、所定の面積率以下（本例では、３％以下）の画像を例に挙げて説明したが、当該面積率は一例であり、滑剤の種類や添加量によって所定の面積率は変動するため、当業者であるならば、所定の面積率について適宜設計変更することが可能である。同様に、転写電圧を所定の電圧（５００Ｖ）よりも高い電圧（一例として７００Ｖ）に設定する場合について説明したが、当該電圧値も条件により異なるため、当業者であるならば、当該電圧値について適宜設計変更することが可能である。以下の実施例についても同様である。

＜比較例２＞
一方で、画像形成領域と次の画像形成領域との間の画像間領域でパッチ画像を形成すると、パッチ画像でトナーが消費され、その結果、現像器中のトナー濃度が低下し、新たなトナーが補給される。新たなトナーが補給されると、トナーと共に滑剤も供給されるため現像器中の滑剤量が維持され、感光体上に供給される滑剤量の低下を防止することが可能である。その結果、粒状ノイズの発生を防止することが可能である。

図５は、実施形態に従うパッチ画像の形成を説明する図である。
図５に示されるように、画像形成領域と、次の画像形成領域との間の画像間領域にパッチ画像１００を形成する場合が示されている。また、画像形成領域の両端は、非画像形成領域として設けられており、当該部分にもパッチ画像が横帯状に形成されている場合が示されている。

パッチ画像の生成としては、（１）帯電装置２による感光体１の帯電を一時的に中断し、非帯電の画像形成領域の全面にトナーを付着させて、いわゆるベタ画像を形成する方式、（２）帯電装置２により一様に帯電された感光体１の表面におけるパッチ画像を形成すべき領域に、露光装置３により光を選択的に照射し、露光領域にトナーを付着させてベタ画像を形成する方式、（３）現像装置４における現像スリーブ４ａに印加される現像バイアスを一時的に高くしてトナーを付着させてベタ画像を形成する方式等を用いることが可能である。本例においては、一例として（２）の方式でパッチ画像を形成する場合について説明する。

感光体１上に形成すべきパッチ画像は、感光体１の軸方向において、少なくとも通常の画像形成プロセスにおける画像形成領域と同じか、それより大きいことが好ましい。

当該方式において、画像形成領域に１％の画像を形成し、異なる面積率のパッチ画像を変化させて印字することにより、粒状ノイズが発生しない必要なパッチ画像の面積率を調べた。その結果を表３に示す。

パッチ画像の面積率を増やしていくと粒状ノイズが発生し始める印字枚数量が増加し、パッチ画像の面積率を５％とすると５万枚印字後も粒状ノイズが発生することはなかった。

また、画像形成領域に３％の画像を形成し、異なる面積率のパッチ画像を変化させて印字することにより、粒状ノイズが発生しない必要なパッチ画像の面積率を調べた。その結果を表４に示す。

パッチ画像の面積率を増やしていくと、面積率を３％とした場合に５万枚印字後も粒状ノイズが発生しなくなった。

また、画像形成領域に６％の画像を形成し、異なる面積率のパッチ画像を変化させて印字することにより、粒状ノイズが発生しない必要なパッチ画像の面積率を調べた。その結果を表５に示す。

画像部に６％以上の面積率の画像が形成されている場合は画像間にパッチ画像を形成する必要はなく、粒状ノイズは発生しなかった。

したがって、上記結果から、この条件では画像形成領域に形成された画像とパッチ画像との面積率が６％以上となると粒状ノイズが発生しない。

逆に言うと、画像形成領域の画像の面積率が小さい場合、面積率が６％になるように画像形成領域間にパッチ画像を形成することが必要となる。

本例においては、粒状ノイズが発生する最低限の滑剤量を確保できるのが、画像形成領域に形成される画像と画像間領域に形成されるパッチ画像との合計の面積率が６％時と想定することが可能である。

図４で説明したＡ３を例に挙げて説明すると、一例として、画像間領域に５％のパッチ画像を形成するには通紙方向に２４ｍｍの横帯のパッチ画像を形成すれば良い。また、画像形成領域の画像の面積率が３％の場合には、画像間領域に３％のパッチ画像を形成すれば良く、その場合１６ｍｍの横帯のパッチ画像を形成すれば良い。画像形成領域の画像の面積率が６％以上の場合には画像形成領域と次の画像形成領域との間にパッチ画像を形成する必要はない。

＜実施例２＞
実施例２として、画像形成領域に面積率１％の画像を形成し、転写電圧を７００Ｖに設定した。また、パッチ画像の面積率を変えて評価を行った。その結果を表６に示す。

表６に示されるように、３％のパッチ画像を形成すると５万枚印字後も粒状ノイズが発生しない。比較例２で説明した転写電圧５００Ｖの場合と比較すると２％分のパッチ画像を削減することが可能である。

また、画像形成領域に面積率３％の画像を形成し、転写電圧を７００Ｖに設定した。また、パッチ画像の面積率を変えて評価を行った。その結果を表７に示す。

表７に示されるように、１％のパッチ画像を形成すると５万枚印字後も粒状ノイズが発生しない。比較例２で説明した転写電圧５００Ｖの場合と比較すると２％分のパッチ画像を削減することが可能である。

２％分のパッチ画像を５万枚印字する場合には、一例としてトナーは７８０ｇ消費される。したがって、転写電圧を７００Ｖに設定することにより、７８０ｇのトナーの削減が可能である。

したがって、低面積率の画像を印字する場合には、画像制御装置によりパッチ画像を形成するとともに、画像形成装置から転写制御装置８に指示して、転写制御装置８において転写電圧を高い電圧、本例においては、７００Ｖに設定することにより粒状ノイズが発生し始める印字枚数量を増加させることが可能である。すなわち、粒状ノイズの発生を抑制することが可能である。

＜実施例３＞
画像形成時の転写電圧を高めることは転写効率の低下や画質の劣化につながる可能性がある。

したがって、実施例３においては、パッチ画像を形成する場合の転写時の転写電圧を高く設定する。

実施例３として、画像形成領域に面積率１％の画像を形成し、転写電圧を５００Ｖに設定した。パッチ画像を形成する場合の転写電圧を９００Ｖに設定した。また、パッチ画像の面積率を変えて評価を行った。その結果を表８に示す。

図３に示されるように、転写電圧を９００Ｖに設定すると、転写位置でトナーから剥離して感光体上に残留する滑剤量がさらに増加する。また、転写電圧を９００Ｖに設定すると転写効率が低下し、画質が悪化する可能性があるが、パッチ画像を形成する場合には問題にならない。

表８に示されるように、２％のパッチ画像を形成すると粒状ノイズが発生しない。比較例２で説明したパッチ画像を形成する場合の転写電圧が５００Ｖの時と比較すると３％のパッチ画像を削減することが可能である。

３％分のパッチ画像を５万枚印字する場合には、一例としてトナーは、１２００ｇ消費される。したがって、転写電圧を９００Ｖに設定することにより、１２００ｇのトナーの削減が可能である。

また、画像形成領域に面積率３％の画像を形成し、転写電圧を９００Ｖに設定した。また、パッチ画像の面積率を変えて評価を行った。その結果を表９に示す。

表９に示されるように、１％のパッチ画像を形成すると５万枚印字後も粒状ノイズが発生しない。比較例２で説明した転写電圧５００Ｖの場合と比較すると２％分のパッチ画像を削減することが可能である。

２％分のパッチ画像を５万枚印字する場合には、一例としてトナーは７８０ｇ消費される。したがって、転写電圧を９００Ｖに設定することにより、７８０ｇのトナーの削減が可能である。

したがって、低面積率の画像を印字する場合には、画像制御装置によりパッチ画像を形成するとともに、画像形成装置から転写制御装置８に指示して、転写制御装置８においてパッチ画像を転写する際の転写電圧を高い電圧、本例においては、９００Ｖに設定することにより粒状ノイズの発生を抑制することが可能である。

＜実施例４＞
実施例４として、画像形成領域に面積率１％の画像を形成し、転写電圧を７００Ｖに設定し、パッチ画像を形成する場合の転写電圧を９００Ｖに設定した。また、パッチ画像の面積率を変えて評価を行った。その結果を表１０に示す。

表１０に示されるように、２％のパッチ画像を形成すると５万枚印字後も粒状ノイズは発生しない。

また、画像形成領域に面積率３％の画像を形成し、転写電圧を７００Ｖに設定し、パッチ画像を形成する場合の転写電圧を９００Ｖに設定した。また、パッチ画像の面積率を変えて評価を行った。その結果を表１１に示す。

表１１に示されるように、１％のパッチ画像を形成すると５万枚印字後も粒状ノイズは発生しない。

これはパッチ画像の面積率の寄与が大きくなり、画像形成領域の影響が小さくなると考えられる。逆に印字枚数が３０００枚までは画像形成領域の画像の面積率が小さい場合であってもパッチ画像を形成する必要はなく、実施例３よりも粒状ノイズは発生し難い。

したがって、低面積率の画像を印字する場合には、画像形成制御装置１５によりパッチ画像を形成するとともに、画像形成制御装置１５から転写制御装置８に指示して、転写制御装置８において画像形成領域に画像を形成して転写する際の転写電圧を高い電圧、本例においては７００Ｖに設定する。また、パッチ画像を転写する際の転写電圧を高い電圧、本例においては、９００Ｖに設定することにより粒状ノイズの発生を抑制することが可能である。

＜実施例５＞
実施例５では画像形成領域の面積率、印字枚数によって画像形成の場合とパッチ画像を形成する場合の転写電圧を切り替える方式について説明する。

印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、画像形成領域に画像を形成する際の転写電圧を制御するモードと、パッチ画像を形成する際の転写電圧を制御するモードと、画像形成領域の画像およびパッチ画像を形成する際の転写電圧を制御するモードとを切り替える。

画像形成領域に面積率が１％の画像を形成する場合について説明する。
印字枚数が１０００枚以下の場合には、粒状ノイズの心配はないため画像形成領域の転写電圧は標準の５００Ｖに設定し、画像間領域にパッチ画像は形成しない。

印字枚数が１００１〜３０００枚以下の場合には、画像形成領域に画像を形成する際の転写電圧を制御するモードに切り替える。具体的には、画像形成領域に画像を形成する際の転写電圧を７００Ｖに設定する。画像間領域にパッチ画像は形成しない。

印字枚数が３００１〜１万枚以下の場合には、画像形成領域の画像およびパッチ画像を形成する際の転写電圧を制御するモードに切り替える。具体的には、画像形成領域の転写電圧を７００Ｖに設定するとともに、画像間領域にパッチ画像を形成する場合の転写電圧を９００Ｖに設定する。

印字枚数が１万枚を越える場合には、パッチ画像を形成する際の転写電圧を制御するモードに切り替える。具体的には、画像形成領域の転写電圧を標準の５００Ｖに設定し、画像間領域にパッチ画像を形成する場合の転写電圧を９００Ｖに設定する。

表１２にその関係を示す。

印字枚数が多くなるとパッチ画像の面積率の影響が大きくなり、画像形成領域の面積率の影響が小さくなるため、転写電圧を５００Ｖとしても必要なパッチ量への影響は少ない。一方で、高電圧の転写電圧を印加し続けると流れ込む電流により中間転写体６や転写ローラ９の劣化が促進される可能性があるため転写電圧は低いほうが望ましい。したがって、印字枚数が多いときに画像形成領域の画像を形成する際の転写電圧を高く設定しないことにより、部材の耐久性を向上させることが可能である。

また、画像形成領域の面積率が変わる場合は、それぞれに応じた最適なモードを組み合わせることが可能である。

例えば、画像形成領域に面積率が３％の画像を形成する場合について説明する。
印字枚数が２０００枚以下の場合には、粒状ノイズの心配はないため画像形成領域の転写電圧は標準の５００Ｖに設定し、画像間領域にパッチ画像は形成しない。

印字枚数が２００１〜１００００枚以下の場合には、画像形成領域に画像を形成する際の転写電圧を制御するモードに切り替える。具体的には、画像形成領域に画像を形成する際の転写電圧を７００Ｖに設定する。画像間領域にパッチ画像は形成しない。

印字枚数が１万枚を越える場合には、パッチ画像を形成する際の転写電圧を制御するモードに切り替える。具体的には、画像形成領域の転写電圧を標準の５００Ｖに設定し、画像間領域にパッチ画像を形成する場合の転写電圧を９００Ｖに設定する。

したがって、低面積率の画像を印字する場合には、画像制御装置によりパッチ画像を形成するとともに、画像形成装置から転写制御装置８に指示して、印字枚数に応じて各モードを切り替えることにより粒状ノイズを効果的に抑制することが可能である。

＜他の実施形態＞
上記実施例１〜５においてそれぞれ示す画像形成領域の画像の面積率と印字枚数との関係をテーブルとしてメモリ（記憶手段）に記憶しておき、印字する画像パターン（面積率）と印字枚数とが入力されたときに、メモリに記憶されているテーブルに基づいて、画像形成領域に画像を形成する場合の転写電圧、パッチ画像の形成の要否、パッチ画像を形成する際の転写電圧を設定するようにしても良い。

また、上記画像パターンの印字が終了し、次に印字する画像パターンと印字枚数が入力された場合には、次に印字する画像パターン（面積率）が低い場合には、前回の情報も考慮（例えば加算）して画像形成領域に画像を形成する場合の転写電圧、パッチ画像の形成の要否、パッチ画像を形成する際の転写電圧を設定するようにしても良い。

本例では、所定条件に基づいて必要なパッチ画像の面積率および粒状ノイズの関係について評価した場合について説明したが、滑剤の種類や添加量によって必要なパッチ画像の面積率は変動するため、当業者であるならば、パッチ画像の面積率について適宜設計変更することが可能である。

また、転写電圧も中間転写体や転写ローラ９の抵抗によって適正値が異なるため、当業者であるならば、転写電圧の値について適宜設計変更することが可能である。

なお、本例では中間転写体を用いる場合について述べたが、感光体から直接、記録材（紙材等）に転写する場合にも適用できる。

その場合に画像形成領域の間でトナー像を感光体から転写する部材が必要である。その部材は転写ロ−ラでも良いし、搬送ベルトでも良い。

本実施形態に従う方式の如く、低面積率の画像を印字するときは、通常の画像を印字する場合より転写電圧を高く設定する。

転写時にトナーから剥離する滑剤量が増えることで感光体上に保持される滑剤供給量が増加し、感光体上の滑剤の減少が緩和される。これにより、パッチ画像を形成する頻度が低下し、トナー消費量を削減することが可能である。

また、低面積率の画像を印字するときは、画像間領域に形成されたパッチ画像を転写する場合の転写電圧を通常の画像を印字する場合よりも高く設定する。

パッチ画像を転写する場合に転写電圧を高く設定することにより、転写する際にトナーから剥離する滑剤量が増え、感光体上に保持される滑剤量の増加が多くなる。これにより、少ないパッチ画像で感光体上の滑剤量を増加させることが可能である。また、パッチ画像を形成する頻度が低下し、トナー消費量を削減することが可能である。

また、転写電圧をさらに高く設定すると、放電等により画質が劣化する可能性があるため通常の画像を印字する場合は、転写電圧の設定値に上限があるが、パッチ画像を転写する場合には画質を考慮する必要がないため通常の画像を印字する場合よりもさらに高い転写電圧に設定する。より高い転写電圧に設定することにより、トナーから剥離する滑剤量がさらに多くなり、より少ないパッチ画像で感光体上の滑剤量を増加させることが可能である。

また、パッチ画像を形成する頻度が低下し、トナー消費量を削減することが可能である。

本例においては、横帯状のパッチ画像を形成する場合について説明したが、特にこれに限られず、パッチ画像は感光体の軸方向で任意の場所に形成することが可能であるため、感光体上の滑剤量を位置に応じて補正することも可能である。

また、低面積率の画像を印字するとき、印字枚数が少ない場合には画像を形成する場合の転写電圧を通常の画像形成する場合の転写電圧よりも高く設定し、印字枚数が多い場合には、画像間領域にパッチ画像を形成して、その際の転写電圧を画像を形成する場合よりもさらに高い値に設定することが可能である。印字枚数が少ない場合には、パッチ画像を形成する必要がなく、パッチ画像を形成する頻度を低下させ、トナー消費量を削減することが可能である。

また、本実施形態におけるプログラムとして、画像形成装置のコンピュータで実行可能なアプリケーションを提供してもよい。このとき、本実施の形態に係るプログラムは、パーソナルコンピュータ上で実行される各種アプリケーションの一部の機能として組み込まれてもよい。

１，１１ 感光体、２ 帯電装置、３ 露光装置、４ 現像装置、４ａ 現像スリーブ、５ 転写装置、６ 中間転写体、７ クリーニング装置、８ 転写制御装置、９ 転写ローラ、１０ 画像形成装置、１２ ゴムローラ、１３ 現像ローラ、１５ 画像形成制御装置、１００ パッチ画像。

Claims (10)

1. 潜像担持体と、
   前記潜像担持体上にトナーと、前記トナーの帯電極性と逆極性に帯電する潤滑性外添剤とを含む現像剤によりトナー像を形成する画像形成ユニットと、
   前記画像形成ユニットにより形成されたトナー像を転写位置において被転写体に静電的に転写する転写装置と、
   前記転写位置を通過した前記潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置とを備え、
   前記転写装置は、印字する画像の面積率に基づき前記転写位置において印加する転写電圧を制御する、画像形成装置。
2. 前記転写装置は、前記印字する画像の面積率と前記印字する枚数とに基づき、前記転写位置において印加する転写電圧を制御する、請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記転写装置は、前記印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧を制御する、請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記転写装置は、前記印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、画像領域にトナー像を形成する際の転写電圧と、画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧とを切り替える、請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記転写装置は、前記印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、画像領域にトナー像を形成する際の転写電圧を制御するモードと、画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧を制御するモードと、前記画像領域および前記画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧を制御するモードとを切り替える、請求項２記載の画像形成装置。
6. 前記転写装置は、前記印字する画像の面積率と印字する枚数とに基づき、予め記録された転写テーブルを参照することにより、画像領域にトナー像を形成する際の転写電圧および画像領域以外にトナー像を形成する際の転写電圧の少なくとも一方を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記転写装置は、前記印字する画像の面積率が所定の比率よりも低い場合に前記転写位置において印加する転写電圧を所定の転写電圧よりも高くする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記潤滑性外添剤は、少なくともトナーの粒径より小さい、請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 潜像担持体上にトナーと、前記トナーの帯電極性と逆極性に帯電する潤滑性外添剤とを含む現像剤によりトナー像を形成するステップと、
   形成されたトナー像を転写位置において被転写体に静電的に転写するステップと、
   前記転写位置を通過した前記潜像担持体上の残留トナーを除去するステップとを備え、
   前記転写するステップは、印字する画像の面積率に基づき前記転写位置において印加する転写電圧を制御するステップを含む、画像形成装置の制御方法。
10. 画像形成装置のコンピュータにより実行されるプログラムであって、
    前記プログラムは、前記コンピュータに
    潜像担持体上にトナーと、前記トナーの帯電極性と逆極性に帯電する潤滑性外添剤とを含む現像剤によりトナー像を形成するステップと、
    形成されたトナー像を転写位置において被転写体に静電的に転写するステップと、
    前記転写位置を通過した前記潜像担持体上の残留トナーを除去するステップとを備える、処理を実行させ、
    前記転写するステップは、印字する画像の面積率に基づき前記転写位置において印加する転写電圧を制御するステップを含む、プログラム。

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