JP6281538B2

JP6281538B2 - 画像形成装置、画像形成システムおよび滑剤量制御方法

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Publication number: JP6281538B2
Application number: JP2015158019A
Authority: JP
Inventors: 厚人牧井
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2035-08-10
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Description

本発明は、画像形成装置、画像形成システムおよび滑剤量制御方法に関する。

電子写真方式による画像形成装置においては、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像担持体の表面に当接し、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像担持体との付着力が大きくなるために、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ので、トナー粒子が像担持体上で転がりクリーニングブレードを通り抜けるクリーニング不良が発生しやすくなり、一層、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、クリーニング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像担持体上に潤滑性外添剤（以下、滑剤という）を供給し、トナー粒子と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。像担持体上に滑剤を供給する方法としては、ブラシで滑剤を掻き取ることで像担持体表面に供給する滑剤塗布方式と、滑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とがある。

トナー外添方式においては、滑剤はトナーと付着した状態や遊離した状態で現像部中に存在しており、画像部でトナーが像担持体上に供給されることで滑剤も像担持体上に供給される。一方、滑剤は、トナーと逆極性に帯電しているため、背景部の像担持体上にも供給される。低面積率の画像を連続して形成すると、背景部で滑剤が消費されるのに対し、画像部が少なく、現像部中のトナーが消費されないので、新たなトナーが現像部中に供給されない状態となる。滑剤は、トナーによって現像部中に供給されるので、この状態が続くと現像部中の滑剤量が低下する。

現像部中の滑剤量が低下すると、像担持体表面に供給される滑剤量が少なくなる領域や、滑剤が存在しない領域が発生し、像担持体に滑剤を供給する目的であるトナーとの付着量を低下させることができなくなり、スリヌケや粒状ノイズといった問題が発生しやすくなる。

上記問題を発生させないために、低面積率の画像を形成する場合に像担持体上の画像領域外の部分にパッチ画像（トナー像）を形成している。パッチ画像の形成により、像担持体上に滑剤が供給されるとともに、現像部中のトナーが消費されることにより、新しいトナーが現像部中に補給される。新しいトナーが補給されると滑剤も補給されるため、現像部中の滑剤量の低下が防止され、ひいては像担持体上の滑剤量の低下も防止される。

また、画像の面積率を基に一定の余裕をもってパッチ画像を形成することで、現像部中の滑剤を像担持体上に供給してもよいが、その場合、現像部中の滑剤量が適正量である状態でも、不必要にパッチ画像を形成してしまう。パッチ画像に使われたトナーは、そのまま捨てられるため、パッチ画像を多く形成すると印刷コストが高くなる。

また、高面積率の画像を連続して形成すると、新しいトナーおよびトナーに添加された滑剤が現像部中に供給されるとともに像担持体上の滑剤も、像担持体上から現像部中に回収されるため、現像部中の滑剤量が増加する。現像部中の滑剤量が増加しすぎるとトナーの帯電量が低下し、背景部へのカブリトナーの発生や画像の品質の低下といった問題が発生する。さらに、現像部中の滑剤量が増えると像担持体上に供給される滑剤量も増加するので、像担持体とクリーニングブレードのトルクが大きくなりブレードめくれや摩耗が増加するといった問題も発生する。

上記したように、現像部中の滑剤量や像担持体上の滑剤量には適正範囲が存在する。

一方、滑剤塗布方式においては、滑剤がブラシ等の塗布装置によって像担持体上に供給されるが、像担持体上の滑剤がトナー外添方式と同様、現像領域において、現像部中に回収される。現像部中の滑剤量が増加すると、カブリトナーの発生や画質の低下が起こり問題となる。従来では、現像部中の滑剤量の増加を防止するため、現像部中の滑剤を像担持体上に排出する制御が行われている。また、現像部中に回収されることで像担持体上の滑剤量が減少すると、トナー外添方式と同様に、スリヌケや粒状ノイズといった問題が発生する。

上記問題に対して、特許文献１，２には、像担持体の表面の画像面積率に基づいて像担持体上の滑剤量の制御を行う構成が開示されている。

特許文献１には、感光体ドラムの表面を、回転方向と交差する方向における複数の領域に分割し、領域毎に滑剤の供給を制御する構成が開示されている。

特許文献２には、画像の階調情報に基づいて画像間でのパッチ画像を形成し、クリーニング不良が発生しそうな領域に選択的に滑剤を供給する構成が開示されている。

特開２０１４−１４２４７２号公報特開２０１４−１４５８６４号公報

しかしながら、環境やトナーの劣化度合いの違いによっては、現像部中の滑剤量が変動するため、上記特許文献の構成であっても、スリヌケ、粒状ノイズ、カブリトナー等の問題が発生する場合があった。

本発明の目的は、現像部内および像担持体上の滑剤の量を適正量に制御することが可能な画像形成装置、画像形成システムおよび滑剤量制御方法を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
滑剤が供給される像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
前記像担持体に形成される前記トナー像の面積率、および前記現像部により前記トナー像が形成される際の現像条件に基づいて、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記現像条件が、前記トナー像が形成される際における現像バイアスと、前記像担持体の表面電位との電位差であるとき、前記トナーを用いて、前記現像部から前記像担持体に前記滑剤を移動させる制御を行う。

本発明に係る画像形成システムは、
画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
滑剤が供給される像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
前記像担持体に形成される前記トナー像の面積率、および前記現像部により前記トナー像が形成される際の現像条件に基づいて、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記現像条件が、前記トナー像が形成される際における現像バイアスと、前記像担持体の表面電位との電位差であるとき、前記トナーを用いて、前記現像部から前記像担持体に前記滑剤を移動させる制御を行う。

本発明に係る滑剤量制御方法は、
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
を備える画像形成装置の滑剤量制御方法であって、
滑剤が供給される前記像担持体に形成される前記トナー像の面積率、および前記現像部により前記トナー像が形成される際の現像条件に基づいて、前記現像部内の前記滑剤の量を制御し、
前記現像条件が、前記トナー像が形成される際における現像バイアスと、前記像担持体の表面電位との電位差であるとき、前記トナーを用いて、前記現像部から前記像担持体に前記滑剤を移動させる制御を行う。

本発明によれば、現像部内および像担持体上の滑剤の量を適正量に制御することができる。

本実施の形態１における画像形成装置の全体構造を概略的に示す図である。本実施の形態１における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。本実施の形態１における現像装置周辺および制御部を示す図である。図４Ａは、トナーおよび滑剤の移動を説明する図であり、図４Ｂは、現像スリーブと、感光体ドラムの対向部分の拡大図である。図５Ａは、現像スリーブに滑剤が回収される様子を説明する図であり、図５Ｂは、現像スリーブと、感光体ドラムの対向部分の拡大図である。本実施の形態１における現像部内の滑剤量制御の動作例を示すフローチャートである。本実施の形態２における現像装置周辺および制御部を示す図である。本実施の形態２における現像部内の滑剤量制御の動作例を示すフローチャートである。第１の評価実験における評価装置を示す図である。第１の評価実験における実験結果を示す図である。図１１Ａは、第２の評価実験における第１の評価装置を示す図であり、図１１Ｂは、第２の評価実験における第２の評価装置を示す図である。縦帯チャートを示す図である。

以下、本実施の形態１を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態１に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態１に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す。図１，２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、像担持体の一例としての感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。本実施の形態では、記憶部７２は、画像形成部４０により実行される印刷ジョブに関する画像形成情報を記憶する。画像形成情報は、例えば印刷枚数および入力画像の画像面積率等の情報を含む。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

図１に示すように、画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

図２に示すように、操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

図１に示すように、画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、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。

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。

帯電装置４１４は、例えば帯電チャージャーであり、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。その結果、感光体ドラム４１３の表面のうちレーザー光が照射された画像領域には、背景領域との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分の現像剤を付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

なお、現像剤は、トナーと当該トナーを帯電するためのキャリアーとが混成されている。本実施の形態では、トナーは、負極性に帯電される。また、トナーとしては、特に限定されず、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離径剤等を含有させ、滑剤Ｇを添加させたものを用いることができる。また、トナーは、粒径が３〜１５［μｍ］程度のものが好ましい。

なお、キャリアーとしては、一般に使用されている公知のキャリアー、例えば、バインダー型キャリアーやコート型キャリアーを用いることができる。また、キャリアーは、粒径が１５〜１００［μｍ］程度のものが好ましい。

本実施の形態では、トナーには、潤滑性を有する滑剤が添加されている。滑剤は、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電されており、トナーよりも粒径が小さくなっている。本実施の形態では、滑剤は、正極性に帯電される。

滑剤としては、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、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できる。滑剤としては、特に脂肪酸金属塩が好ましい。脂肪酸としては、直鎖状の炭化水素が好ましく、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等が好ましく、ステアリン酸がより好ましい。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、鉄などが挙げられる。これらの中で、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、ステアリン酸鉄等が好ましく、特に、ステアリン酸亜鉛が最も好ましい。

現像装置４１２は、感光体ドラム４１３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４１２Ａを備えている。現像スリーブ４１２Ａは、現像装置４１２内の現像部４１２Ｂ内に配置されている。現像部４１２Ｂ内には、現像装置４１２内のトナー収容部からトナーおよびトナーに添加された滑剤が供給される。

現像スリーブ４１２Ａには、例えば帯電装置４１４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４１４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。その結果、露光装置４１１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。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に当接され、弾性体よりなる平板状のドラムクリーニングブレード４１５Ａ等を有し、中間転写ベルト４２１に転写されずに感光体ドラム４１３の表面に残留するトナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ユニット４２は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向の下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写ニップにおけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に体積抵抗率が８〜１１［ｌｏｇΩ・ｃｍ］である高抵抗層を有する。中間転写ベルト４２１は、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。なお、中間転写ベルト４２１については、導電性および弾性を有するものであれば、材質、厚さおよび硬度を限定しない。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側、つまり、一次転写ローラー４２２と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側、つまり、二次転写ローラー４２４と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成、つまり、いわゆるベルト式の二次転写ユニットを採用しても良い。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面、つまりトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面、つまり定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、および加熱源６０Ｃ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材または裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー体５３ａ等の複数の搬送ローラーを有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

次に、図３を参照し、本実施の形態１に係る現像装置４１２周辺および制御部１００について説明する。

図３に示すように、制御部１００は、露光装置４１１による露光後の感光体ドラム４１３の表面電位である露光電位Ｖｉと、現像バイアスＶｄｃの直流成分と、帯電装置４１４に帯電された後の感光体ドラム４１３の表面電位である帯電電位Ｖｏとを制御することで現像装置４１２の現像条件を制御する。露光電位Ｖｉは、本発明の「第１表面電位」に対応し、帯電電位Ｖｏは、本発明の「第２表面電位」に対応する。

制御部１００は、印刷ジョブ開始時における画像安定化の際、画像形成条件を設定する制御を実行する。詳しくは、制御部１００は、環境やトナーの劣化度合いの違いがあっても、画像濃度、画質等を一定に保つ必要があるので、現像バイアスや転写電圧等を調整し、その調整の結果、適切な画像形成条件を決定する。

例えば、高温高湿環境下やトナーが劣化したようなときの場合には、トナーの帯電量が小さくなるので、制御部１００は、感光体ドラム４１３の画像領域と現像スリーブ４１２Ａとの電位差、つまり、現像バイアスＶｄｃに対する露光電位Ｖｉの電位差（以下、「画像部電位差」という）を小さくする。また、低温低湿環境下やトナーが初期状態の時の場合には、トナーの帯電量が大きくなるので、制御部１００は、画像部電位差を大きくする。画像部電位差は、本発明の「第１電位差」に対応する。

また、制御部１００は、転写電圧についても、トナーの帯電量や環境条件により、中間転写ベルト４２１の電気抵抗が変化するので、その変化に応じた転写電圧に設定する。

次に、本実施の形態の画像形成装置１における滑剤の供給回収の一連の動作について説明する。図４Ａは、トナーＴおよび滑剤Ｇの移動を説明する図であり、図４Ｂは、現像スリーブ４１２Ａと、感光体ドラム４１３の対向部分の拡大図である。図５Ａは、現像スリーブ４１２Ａに滑剤Ｇが回収される様子を説明する図であり、図５Ｂは、現像スリーブ４１２Ａと、感光体ドラム４１３の対向部分の拡大図である。

なお、本実施の形態１では、感光体ドラム４１３の露光電位Ｖｉは、−１００［Ｖ］になるように設定される。また、感光体ドラム４１３の帯電電位Ｖｏは、−７５０［Ｖ］に設定される。また、現像バイアスＶｄｃは、画像形成時において−５００［Ｖ］に設定される。これらの電圧値は、実施の形態に応じて適宜設定してよい。

また、以下の説明では、感光体ドラム４１３の背景領域Ｐ２と現像スリーブ４１２Ａとの電位差、つまり、現像バイアスＶｄｃに対する帯電電位Ｖｏの電位差を背景部電位差とする。背景部電位差は、本発明の「第２電位差」に対応する。

まず、感光体ドラム４１３上への滑剤Ｇの供給について説明する。
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、印刷ジョブが開始されると、キャリアーＣと混成されたトナーＴは、現像バイアスＶｄｃが印加された現像スリーブ４１２Ａ上に担持され、現像スリーブ４１２Ａの回転により感光体ドラム４１３に対向する位置に移動する。

画像領域Ｐ１においては、画像部電位差が＋４００［Ｖ］であるので、現像スリーブ４１２Ａから感光体ドラム４１３に向かう方向には、正方向の電界が働いている。そのため、負極性に帯電したトナーＴは、感光体ドラム４１３側に移動する。このとき、当該トナーＴに添加された滑剤ＧもトナーＴとともに感光体ドラム４１３上に移動する。

感光体ドラム４１３上に移動したトナーＴおよび滑剤Ｇは、感光体ドラム４１３の回転により一次転写ローラー４２２との間で中間転写ベルト４２１を挟んだ位置に移動する。一次転写ローラー４２２には、正極性の転写電圧が印加されているので、負極性のトナーＴが中間転写ベルト４２１上に移動する。なお、本実施の形態では、転写電圧は、５００［Ｖ］に設定されるが、実施の形態に応じて適宜設定することができる。

このとき、滑剤Ｇは、正極性であるため、一次転写ローラー４２２と感光体ドラム４１３との間に発生する電界により、感光体ドラム４１３側に押し付けられる。これにより、滑剤Ｇは、トナーＴから離脱して感光体ドラム４１３上にとどまる。また、感光体ドラム４１３と中間転写ベルト４２１が接触しているので、非接触である感光体ドラム４１３と現像スリーブ４１２Ａ間よりも大きな電界が形成されることで、よりトナーＴから滑剤Ｇが離脱しやすい。このようにして、感光体ドラム４１３上に滑剤Ｇが供給される。

一方、背景領域Ｐ２においては、背景部電位差が−２５０［Ｖ］であるので、現像スリーブ４１２Ａから感光体ドラム４１３に向かう方向には、負方向の電界が働いている。そのため、負極性に帯電したトナーＴは、感光体ドラム４１３側に移動しない。しかし、正極性に帯電した滑剤Ｇは、トナーＴから離脱して、感光体ドラム４１３側に移動する。また、現像スリーブ４１２Ａ上で、トナーＴから離脱している滑剤Ｇも、感光体ドラム４１３側に移動する。

ところで、低面積率の画像、つまり、背景領域Ｐ２の割合が多い画像を連続して形成すると、感光体ドラム４１３に滑剤Ｇが過度に供給される。滑剤Ｇが感光体ドラム４１３に過度に供給されると、現像部４１２Ｂ内の滑剤Ｇの量が不足するので、感光体ドラム４１３に供給される滑剤Ｇの量が低下し、感光体ドラム４１３上にトナーＴが残留しやすくなり、スリヌケや粒状ノイズ等が発生しやすい。

しかし、本実施の形態では、制御部１００は、トナー像の面積率が第１所定面積率より小さい低面積率の画像を形成するとき、感光体ドラム４１３のトナー像形成領域とは異なるパッチ画像形成領域にパッチ画像を形成する制御を実行する。制御部１００がパッチ画像を形成する制御を実行することで、現像部４１２Ｂ内のトナーが感光体ドラム４１３に供給され、それに伴い、新たなトナーＴおよびトナーＴに添加された滑剤Ｇが現像部４１２Ｂ内に供給される。そのため、現像部４１２Ｂ内の滑剤Ｇが不足するのが抑制され、ひいてはスリヌケや粒状ノイズ等を発生しにくくすることができる。

なお、第１所定面積率は、用紙Ｓの印刷領域に対する画像領域の割合が、白色の背景領域の割合よりも小さい面積率であって、トナー像を形成する画像部電位差の範囲内において、例えば、５０００枚等、比較的多くの枚数を印刷しても、スリヌケ、粒状ノイズ等の問題が発生しない程度の面積率のことをいい、実験等で適宜設定することができる。

また、制御部１００は、パッチ画像を形成するとき、印刷ジョブにおけるトナー像の面積率に応じて、パッチ画像を形成する際の画像部電位差を変更する制御を実行する。これにより、形成されるパッチ画像のトナー量が調節され、現像部４１２Ｂ内に新たに供給される滑剤の量を調節することができる。なお、このときの画像部電位差は、記憶部７２等に予め記憶された、トナー像の面積率に関連付けた、例えば、後述する表２のようなテーブルから求めてもよく、実験等により適宜設定することができる。

次に、現像スリーブ４１２Ａによる感光体ドラム４１３上の滑剤Ｇの回収について説明する。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、感光体ドラム４１３の画像が形成された部分は、一回転して再度現像スリーブ４１２Ａと対向する位置に移動する。このとき、当該部分、つまり、露光電位Ｖｉに対して、現像バイアスＶｄｃが小さいので、感光体ドラム４１３から現像スリーブ４１２Ａに向けて負方向の電界が働く。そのため、正極性に帯電した滑剤Ｇが、現像スリーブ４１２Ａ側に移動する。

画像領域Ｐ１においては、感光体ドラム４１３から現像スリーブ４１２Ａに向かう方向に負方向の電界が働いているので、正極性に帯電した滑剤Ｇは、現像スリーブ４１２Ａ側に移動する。このようにして、感光体ドラム４１３上の滑剤Ｇが現像スリーブ４１２Ａに回収される。

また、背景領域Ｐ２においては、感光体ドラム４１３から現像スリーブ４１２Ａに向かう方向に正方向の電界が働いているので、正極性に帯電した滑剤Ｇは、感光体ドラム４１３にとどまり、現像スリーブ４１２Ａに回収されない。

ところで、高面積率の画像、つまり、画像領域Ｐ１の割合が多い画像を連続して形成すると、感光体ドラム４１３上の滑剤Ｇが現像スリーブ４１２Ａに過度に回収される。滑剤Ｇが現像部４１２Ｂに過度に回収されると、トナーＴの帯電量が低下して、カブリトナー等の品質問題が発生しやすい。

しかし、本実施の形態では、制御部１００は、トナー像の面積率が第２所定面積率より大きい高面積率の画像を形成するとき、トナー像形成領域とは異なる背景画像形成領域に感光体ドラム４１３に白色の画像である背景画像を形成する制御を実行する。この背景領域Ｐ２と現像スリーブ４１２Ａとの間には、トナーＴが移動しないような電界が形成されるので、トナーＴと帯電極性が逆となる滑剤Ｇが、感光体ドラム４１３側に移動しやすくなるとともに、感光体ドラム４１３から現像スリーブ４１２Ａに滑剤Ｇが回収されにくい。そのため、現像部４１２Ｂ内に滑剤Ｇの量が多くなり過ぎるのが抑制され、ひいてはカブリトナー等の品質問題が発生するのを抑制することができる。

なお、第２所定面積率は、用紙Ｓの印刷領域に対する画像領域Ｐ１の割合が白色の背景領域Ｐ２の割合よりも高い面積率であって、トナー像を形成する画像部電位差の範囲内において、例えば、４０００枚等の比較的多くの枚数を印刷しても、カブリ、画質の低下等の問題が発生しない程度の面積率のことをいい、実験等で適宜設定することができる。

制御部１００は、背景画像を形成するとき、印刷ジョブにおけるトナー像の面積率に応じて、背景部電位差を変更する制御を実行する。これにより、現像部４１２Ｂ内から感光体ドラム４１３に排出される滑剤の量を調節することができる。なお、このときの背景部電位差は、記憶部７２等に予め記憶された、トナー像の面積率に関連付けたテーブルから求めてもよく、実験等により適宜設定することができる。

制御部１００は、印刷開始時に設定した画像部電位差と、印刷ジョブで入力されたトナー像の面積率から、印刷ジョブにおける印刷枚数の規定枚数を決定する。そして、制御部１００は、当該規定枚数に印刷枚数が達した場合、上記したパッチ画像または背景画像を形成する制御を実行する。そのため、適正なタイミングでパッチ画像及び背景画像を形成することができる。

印刷枚数の規定枚数は、印刷開始時に設定した画像部電位差と、トナー像の面積率との関係でこれより多く印刷すると、スリヌケ、粒状ノイズやカブリトナー等の問題が発生する枚数である。規定枚数は、記憶部７２等に予め記憶された画像部電位差とトナー像の面積率とを関連付けた、例えば、後述する表１のようなテーブルから求めてもよいし、画像部電位差毎に設定された枚数を、電位差の変化量で補正することで求めてもよく、実験等により適宜設定することができる。

図６は、本実施の形態１における制御部１００における現像部４１２Ｂ内の滑剤量制御の動作例を示すフローチャートである。図６における処理は、制御部１００が印刷ジョブの実行指示を受け付けたときに実行される。

まず、制御部１００は、印刷ジョブが開始されると、画像形成条件を設定する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１００は、ステップＳ１０１にて設定した画像形成条件を記憶部７２に格納する（ステップＳ１０２）。次に、制御部１００は、記憶部７２に記憶される画像形成情報から印刷ジョブにおけるトナー像の面積率を算出する（ステップＳ１０３）。

次に、制御部１００は、トナー像の面積率が低面積率（例えば、１０％以下）又は高面積率（例えば、６０％以上）であるか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。判定の結果、トナー像の面積率が低面積率又は高面積率である場合（ステップＳ１０４、ＹＥＳ）、制御部１００は、ステップＳ１０１で設定した画像部電位差と、ステップＳ１０３で算出したトナー像の面積率から、印刷ジョブ中での印刷枚数の規定枚数を決定する（ステップＳ１０５）。

次に、制御部１００は、印刷ジョブにおける印刷枚数をカウントアップする（ステップＳ１０６）。次に、制御部１００は、印刷枚数が規定枚数以上であるか否かについて判定する（ステップＳ１０７）。判定の結果、印刷枚数が規定枚数以上である場合（ステップＳ１０７、ＹＥＳ）、制御部１００は、トナー像の面積率が低面積率であるか否かについて判定する（ステップＳ１０８）。

判定の結果、トナー像の面積率が低面積率である場合（ステップＳ１０８、ＹＥＳ）、制御部１００は、パッチ画像を形成する（ステップＳ１０９）。より詳細に、制御部１００は、トナー像の面積率に応じてパッチ画像形成における画像部電位差を変更する制御を実行する。

一方、トナー像の面積率が低面積率でない、つまり、高面積率である場合（ステップＳ１０８、ＮＯ）、制御部１００は、背景画像を形成する（ステップＳ１１０）。より詳細に、制御部１００は、トナー像の面積率に応じて背景画像形成における背景部電位差を変更する制御を実行する。

ステップＳ１０９，Ｓ１１０の後、制御部１００は、印刷枚数の値をリセットして、当該値を０に設定する（ステップＳ１２０）。その後、処理は、ステップＳ１０６の前に戻る。

ステップＳ１０７の判定に戻って、印刷枚数が規定枚数未満である場合（ステップＳ１０７、ＮＯ）、制御部１００は、印刷制御を実行する（ステップＳ１２１）。最後に、制御部１００は、実行中の印刷ジョブが終了したか否かについて判定する（ステップＳ１２２）。判定の結果、実行中の印刷ジョブが終了した場合（ステップＳ１２２、ＹＥＳ）、画像形成装置１は、図６における処理を終了する。一方、実行中の印刷ジョブが終了していない場合（ステップＳ１２２、ＮＯ）、処理はステップＳ１０６の前に戻る。

ステップＳ１０４の判定に戻って、トナー像の面積率が低面積率又は高面積率でない場合（ステップＳ１０４、ＮＯ）、制御部１００は、印刷制御を実行し（ステップＳ１３０）、画像形成装置１は、図６における処理を終了する。

以上、詳しく説明したように、本実施の形態１における画像形成装置１は、滑剤が供給される感光体ドラム４１３と、感光体ドラム４１３上にトナー像を形成することで、感光体ドラム４１３から滑剤を回収する現像部４１２Ｂと、印刷ジョブにおけるトナー像の面積率、およびトナー像を形成する際の現像部４１２Ｂの現像条件に基づいて、現像部４１２Ｂ内の滑剤の量を制御する制御部１００とを備える。

このように構成した本実施の形態１によれば、トナー像の面積率および現像条件に基づいて、現像部４１２Ｂ内の滑剤の量を制御するので、現像部４１２Ｂ内および感光体ドラム４１３上の滑剤の量を適正量に制御することができる。また、制御部１００が印刷開始時に画像部電位差を適正な値に調節するので、環境やトナーの劣化度合いの違いによって、現像部４１２Ｂ内の滑剤の量が変動するのを抑制することができる。

また、低面積率の画像を連続して形成するときに、制御部１００がパッチ画像を形成する制御を実行するので、現像部４１２Ｂ内における滑剤の量が不足するのを抑制することができ、ひいてはスリヌケや粒状ノイズの発生を抑制することができる。

また、制御部１００がトナー像の面積率および現像条件において求めた規定枚数に印刷枚数が達した場合に、パッチ画像を形成するので、パッチ画像を適正なタイミングで形成することができる。そのため、無駄なパッチ画像を形成することがないので、トナーの消費量を低減することができる。

また、高面積率の画像を連続して形成するときに、制御部１００が背景画像を形成する制御を実行するので、現像部４１２Ｂ内に滑剤の量が多くなり過ぎるのを抑制することができ、ひいてはカブリトナーや画質の低下等が発生するのを抑制することができる。また、現像部４１２Ｂから感光体ドラム４１３にトナーとともに供給される滑剤の量が多くなり過ぎないので、感光体ドラム４１３とドラムクリーニングブレード４１５Ａのトルクが増えるのを抑制され、ドラムクリーニングブレード４１５Ａがめくれたり、摩耗したりするのを抑制できる。

制御部１００がトナー像形成領域とは異なるパッチ画像形成領域または背景画像形成領域にパッチ画像または背景画像を形成するので、印刷動作を中断する必要がない。そのため、時間あたりの印刷枚数が減ることがなくなり、印刷効率を向上させることができる。

次に、本実施の形態２について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、前述した形態１と略同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略することとする。

図７は、本実施の形態２に係る現像装置４１２周辺および制御部１００を示す図である。

図７に示すように、現像装置４１２は、形態１の構成の他に、ドラムクリーニングブレード４１５Ａの、感光体ドラム４１３の回転方向の下流側に配置された滑剤塗布部４３０を備えている。また、現像装置４１２に収容されているトナーには、滑剤が添加されていない。なお、以下の説明では、感光体ドラム４１３の回転方向を単に「回転方向」という。

滑剤塗布部４３０は、滑剤棒４３１と、ブラシ４３２と、ブレード４３３とを備えている。

滑剤棒４３１は、滑剤の材料を圧縮成型等で棒状に形成されており、感光体ドラム４１３とは離れた位置に配置されている。

ブラシ４３２は、滑剤棒４３１と感光体ドラム４１３の間に回転可能に配置されており、それぞれに当接している。ブラシ４３２は、回転することで、滑剤棒４３１より滑剤を掻き取り、当該滑剤をブラシ４３２内に保持する。そして、ブラシ４３２は、保持した滑剤を感光体ドラム４１３上に供給する。

ブレード４３３は、ゴム状の均しブレードであり、滑剤棒４３１およびブラシ４３２の回転方向の下流側に配置されている。ブレード４３３は、感光体ドラム４１３上に供給された滑剤を、感光体ドラム４１３に押し付けるように構成されている。このブレード４３３に滑剤が押し付けられることで、感光体ドラム４１３上に滑剤が塗布される。

制御部１００は、ブラシ４３２の回転速度を変動させる制御を実行する。より詳細には、制御部１００は、滑剤の感光体ドラム４１３への供給量を増やしたい場合には、ブラシ４３２の感光体ドラム４１３に対する移動速度を大きくし、滑剤の感光体ドラム４１３への供給量を減らしたい場合には、ブラシ４３２の感光体ドラム４１３に対する移動速度を小さくする。このようにブラシ４３２の回転速度を変動させることで、感光体ドラム４１３に供給される滑剤の量を変動させることが可能となっている。

なお、ブラシ４３２の回転速度は、記憶部７２に予め記憶されたトナー像の面積率および背景部電位差等と関連付けたテーブルから求めてもよいし、実験等で適宜設定することができる。

制御部１００は、印刷ジョブにおける印刷枚数が規定枚数に達した場合、感光体ドラム４１３のトナー像形成領域とは異なる背景画像形成領域に背景画像を形成する制御を実行する。これにより、現像部４１２Ｂ内の滑剤を、感光体ドラム４１３上に排出することが可能となっている。

以上のように構成された本実施の形態２に係る制御部１００を備えた画像形成装置１における滑剤の供給回収の一連の動作について説明する。
まず、感光体ドラム４１３、ブラシ４３２が回転を開始することで、感光体ドラム４１３に滑剤が供給される。感光体ドラム４１３の滑剤が供給された部分は、感光体ドラム４１３の回転により、上述した形態１と同様に、現像スリーブ４１２Ａに対向する部分に移動する。

ここで、当該部分では、画像部電位差により、感光体ドラム４１３から現像スリーブ４１２Ａに向かう方向に負方向の電界がかかっているので、正極性に帯電した滑剤が現像スリーブ４１２Ａに回収される量が多くなる。現像スリーブ４１２Ａに回収される滑剤の量が多くなると、現像部４１２Ｂ内の滑剤の量が増加し、カブリトナー等の品質問題が発生する。

しかし、本実施の形態２では、制御部１００が背景画像を形成する制御を実行するので、上述した形態１と同様に、感光体ドラム４１３から現像スリーブ４１２Ａに滑剤Ｇが回収されにくい。そのため、現像部４１２Ｂ内に滑剤の量が多くなり過ぎるのが抑制され、ひいてはカブリトナー等の品質問題が発生するのを抑制することができる。

図８は、本実施の形態２における制御部１００における現像部４１２Ｂ内の滑剤量制御の動作例を示すフローチャートである。図８における処理は、制御部１００が印刷ジョブの実行指示を受け付けたときに実行され、その後、制御部１００は、感光体ドラム４１３やブラシ４３２を回転させる。

ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理は、図６の処理と同様であり、制御部１００は、ステップＳ１０３の後、ステップＳ１０５の処理に遷移する。ステップＳ１０５からステップＳ１０７までの処理は、図６の処理と同様であり、ステップＳ１０７でＹＥＳと判定した場合、背景画像を形成する（ステップＳ１１０）。より詳細に、制御部１００は、画像面積率に応じて背景画像形成における背景部電位差を変更する制御を実行する。

次に、制御部１００は、ブラシ４３２の回転速度を変更する（ステップＳ１１１）。具体的に、制御部１００は、滑剤の感光体ドラム４１３への供給量を増やしたい場合には、ブラシ４３２の回転速度を大きくし、滑剤の感光体ドラム４１３への供給量を減らしたい場合には、ブラシ４３２の回転速度を小さくする。その後、制御部１００は、ステップＳ１２０の処理に遷移する。ステップＳ１２０以降およびステップＳ１０７でＮＯと判定した場合の処理は、図６の処理と同様である。

以上のように構成によれば、制御部１００が画像部電位差およびトナー像の面積率に基づいて、現像部４１２Ｂ内の滑剤の量を制御するので、現像部４１２Ｂ内および感光体ドラム４１３上の滑剤の量を適正量に制御することができる。

また、制御部１００が、画像部電位差およびトナー像の面積率に基づいて背景画像を形成する制御を実行するので、現像部４１２Ｂ内に滑剤の量が多くなり過ぎるのを抑制することができ、ひいてはカブリトナーや画質の低下等が発生するのを抑制することができる。また、現像部４１２Ｂから感光体ドラム４１３にトナーとともに供給される滑剤の量が多くなり過ぎないので、感光体ドラム４１３とドラムクリーニングブレード４１５Ａのトルクが増えるのを抑制され、ドラムクリーニングブレード４１５Ａがめくれたり、摩耗したりするのを抑制できる。

なお、前記した実施の形態２では、制御部１００が背景画像を形成する制御を実行していたが、これに限定されず、パッチ画像を形成する制御を実行してもよい。このような構成であっても、トナーとともに滑剤を感光体ドラム４１３上に排出することができる。また、背景画像形成時の方が、滑剤が現像部４１２Ｂから感光体ドラム４１３上に移動しやすいことを考慮すると、制御部１００は、滑剤を排出する際には、背景画像を形成する制御を実行するのが好ましい。

また、前記した実施の形態では、制御部１００が一定枚数印刷した後におけるトナー像形成領域が形成された後から、その次のトナー像形成領域が形成される前のタイミングで、パッチ画像および背景画像を形成する制御を実行していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部１００が一定枚数印刷した後、印刷ジョブを中断して当該制御を実行してもよい。

また、制御部１００が、印刷指示された枚数、そのトナー像の面積率および画像部電位差を基に感光体ドラム４１３上の滑剤の量の変化を予測可能な場合、印刷動作前に当該制御を実行してもよい。この場合、印刷される画像と、パッチ画像との面積率の合計が一定値以上にすることで、印刷動作中に現像部４１２Ｂ内の滑剤の量が減少するのを抑制することができる。

また、前記した実施の形態では、画像部電位差とトナー像の面積率から規定枚数を決定していたが、本発明はこれに限定されず、例えば、設定した画像形成条件における背景部電位差および画像部電位差と、トナー像の面積率から規定枚数を決定してもよい。

また、前記した実施の形態では、現像条件の制御を、画像部電位差および背景部電位差を変更する制御としていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、現像条件の制御を、感光体ドラム４１３と現像スリーブ４１２Ａの距離を変更する制御や感光体ドラム４１３に対する現像スリーブ４１２Ａの速度比を変更する制御としてもよい。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムに適用できる。複数のユニットには、例えば後処理装置、ネットワーク接続された制御装置等の外部装置が含まれる。

最後に、本実施の形態１における各評価実験の結果について説明する。
［第１の評価実験］
第１の評価実験では、感光体ドラム２１０の表面電位と、現像バイアスとの電位差を変動させたときの感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇの量の変化について確認した。図９は、第１の評価実験に係る評価装置を示す図であり、図１０は、第１の評価実験の実験結果を示す図である。

図９に示すように、第１の評価実験に係る評価装置２００として、感光体ドラム２１０、転写ローラー２２０および現像スリーブ２３０からなる評価装置２００を用いた。評価条件としては、下記のように設定した。
（１）感光体ドラム
感光体ドラム２１０としては、外径１００［ｍｍ］、長さ１００［ｍｍ］のアルミニウム製の円筒部材の表面にポリカーボネート樹脂からなる厚さ２５［μｍ］の感光層を設けたものを用いた。感光体ドラム２１０は、４００［ｍｍ／秒］で矢印ａ方向に回転する。
（２）転写ローラー
転写ローラー２２０としては、表面に導電性のゴム層を設けたものを用いた。転写ローラー２２０は、感光体ドラム２１０に接触し、感光体ドラム２１０に従動回転する。
（３）現像スリーブ
現像スリーブ２３０としては、外径５０［ｍｍ］のアルミニウム製の円筒部材を用いた。現像スリーブ２３０は、感光体ドラム２１０と３００［μｍ］離れて対向配置され、６００［ｍｍ／秒］で矢印ｂ方向に回転する。
（４）トナー
トナーＴには、滑剤Ｇとしてステアリン酸亜鉛を添加したものを用いた。

以上の評価装置２００において、感光体ドラム２１０をＧＮＤに接続し、転写ローラー２２０の転写電圧を５００［Ｖ］とし、現像スリーブ２３０には、周波数１００００［Ｈｚ］、振幅９００［Ｖ］の交流電圧を重畳した現像バイアスを、感光体ドラム２１０が１回転する間の一定時間印加した。また、現像スリーブ２３０の周面には、２６０［ｇ／ｍ^２］のトナーを保持させた。

このような評価装置２００において、現像スリーブ２３０を回転させた状態で、感光体ドラム２１０を１回転させると、感光体ドラム２１０上にトナー像が形成され、当該トナー像が転写ローラー２２０に転写される。転写後に、感光体ドラム２１０上には、トナー像から離脱した滑剤Ｇが付着している。その後、感光体ドラム２１０を清掃せず、転写ローラー２２０上のトナーＴを清掃し、同様の動作を繰り返すことで、実機での現像から転写後の状態を再現可能となる。

以上の評価装置２００を用いて、現像バイアスの直流成分を変えた状態で、転写後のトナーＴの清掃までを繰り返し５回行った後に感光体ドラム２１０上に供給された滑剤Ｇの量を調べた。現像バイアスは、−２００〜−８００［Ｖ］の範囲とした。つまり、感光体ドラム２１０と現像スリーブ２３０との電位差を２００〜８００［Ｖ］の範囲とした。また、滑剤Ｇの量としては、Ｘ線光電子分光分析装置を用いて求められるステアリン酸亜鉛に対する亜鉛の比率で代用した。

図１０に、第１の評価実験の実験結果を示す。図１０において、破線Ｌ１は、感光体ドラム２１０上のトナーＴの量を示し、実線Ｌ２は、感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇの量を示している。これによれば、感光体ドラム２１０と現像スリーブ２３０との電位差が小さくなるほど、感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇの量が増えていることが確認できた。また、当該電位差を小さくするほど、感光体ドラム２１０上のトナーＴの量が減っていることが確認できた。

ところで、トナーＴより径の小さい滑剤ＧがトナーＴに付着して感光体ドラム２１０側に移動することを考慮すれば、画像部電位差を大きくすると、感光体ドラム２１０上のトナーＴの量が増えることに伴い、感光体ドラム２１０上に供給される滑剤Ｇの量も増えるとも考えられる。しかしながら、図１０の結果から、実際は、画像部電位差を大きくすることで、感光体ドラム２１０上のトナーＴの量が増加するが、感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇの量は減少する。

この理由を以下に述べる。前述したように、転写後に感光体ドラム２１０上に残った滑剤Ｇは、再度現像スリーブ２３０まで運ばれる。このとき、画像部電位差により、感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇが現像スリーブ２３０側に移動する力が働くので、一部の滑剤Ｇが現像スリーブ２３０に回収される。画像部電位差が大きいと、滑剤Ｇが現像スリーブ２３０側に移動する力が大きくなるので、現像スリーブ２３０側に移動する滑剤Ｇの量が増加し、結果として感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇの量が減少するからである。

このように、現像スリーブ２３０の位置で、感光体ドラム２１０への滑剤Ｇの供給や、感光体ドラム２１０からの滑剤Ｇの回収が起こっていることから、画像部電位差の大きさによって、感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇの量が決まってくると考えられる。そのため、トナー像の面積率に応じて、画像部電位差を変動させることで、現像部内の滑剤の量を正確に調節することができる。

［第２の評価実験］
第２の評価実験では、感光体ドラム３２０上の滑剤Ｇが現像スリーブ３３０に回収されるかについて確認した。図１１Ａは、第２の評価実験に係る第１の評価装置３００を示す図であり、図１１Ｂは、第２の評価実験に係る第２の評価装置３０１を示す図である。

第２の評価実験に係る評価装置として、図１１Ａに示す滑剤塗布部３１０および感光体ドラム３２０からなる第１の評価装置３００と、図１１Ｂに示す感光体ドラム３２０および現像スリーブ３３０からなる第２の評価装置３０１とを用いた。評価条件としては、下記のように設定した。

（１）第１の評価装置
滑剤塗布部３１０としては、ステアリン酸亜鉛を圧縮成型により棒状に固めた滑剤棒３１１と、ポリエステル製のブラシ３１２と、ポリウレタン製のゴムブレード３１３とから構成されたものを用いた。ブラシ３１２は、３００［ｍｍ／秒］で矢印ｃ方向に回転する。また、感光体ドラム３２０は、第１の評価実験と同じ条件のものを用いた。
（２）第２の評価装置
第２の評価装置３０１としては、第１の評価装置３００において、実験した後の状態から、滑剤塗布部３１０を取り外して、感光体ドラム３２０に現像スリーブ３３０のみを３００［μｍ］の距離で対向配置させたものを用いた。現像スリーブ３３０としては、第１の評価実験と同じ条件のものを用いた。

以上の第１の評価装置３００および第２の評価装置３０１において、感光体ドラム３２０をＧＮＤに接続し、現像スリーブ３３０には、現像バイアスＶｄｃ２００［Ｖ］、周波数１００００［Ｈｚ］、振幅９００［Ｖ］を印加した。また、現像スリーブ３３０の周面には、２６０［ｇ／ｍ^２］のトナーＴを保持させた。

以上のような第１の評価装置３００を用いて、ブラシ３１２および感光体ドラム３２０を一定時間回転させ、感光体ドラム３２０上に滑剤Ｇを供給し、滑剤をゴムブレード３１３で感光体ドラム３２０上に固定化する。このときの感光体ドラム３２０上の滑剤Ｇの量を、Ｘ線光電子分光分析装置で測定した。

また、第２の評価装置３０１を用いて、現像スリーブ３３０を回転させながら感光体ドラム３２０を１０回転させ、そのときの感光体ドラム３２０上の滑剤の量をＸ線光電子分光分析装置で測定した。

その結果、第１の評価装置３００における感光体ドラム３２０上の滑剤の量が、０．５［ａｔ％］であったのに対し、第２の評価装置３０１における感光体ドラム３２０上の滑剤の量が、０．２１［ａｔ％］であることを確認した。つまり、現像スリーブ３３０により感光体ドラム３２０上の滑剤が回収されていることを確認した。

［第３の評価実験］
第３の評価実験では、低面積率の画像を印刷したときのスリヌケと粒状ノイズの発生状況について確認した。評価装置としては、図１および図２に示す画像形成装置１を用いた。評価条件としては、下記のように設定した。

（１）感光体ドラム
感光体ドラム４１３としては、アルミニウムよりなるドラム上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２５［μｍ］の感光層が形成された直径８０［ｍｍ］の有機感光体を用いた。感光体ドラム４１３は、４００［ｍｍ／秒］で回転する。
（２）現像装置
現像装置４１２としては、回転速度６００［ｍｍ／秒］で回転駆動される現像スリーブ４１２Ａを備え、この現像スリーブ４１２Ａに感光体ドラム４１３の表面電位と同極性の現像バイアスが印加され、二成分現像剤によって反転現像が行われるものを用いた。
（３）中間転写ベルト
中間転写ベルト４２１としては、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た。また、当該中間転写ベルト４２１を介して感光体ドラム４１３に圧接し、トナーの帯電極性とは逆極性の一次転写バイアスが印加される一次転写ローラー４２２を設けた。
（４）ドラムクリーニングブレード
ドラムクリーニングブレード４１５Ａとしては、ウレタンゴムよりなる反発弾性率が５０［％］（２５［℃］、）、ＪＩＳＡ硬度が７０［°］、厚さが２［ｍｍ］、自由長が１０［ｍｍ］、幅が３２４［ｍｍ］のものを用いた。そして、ドラムクリーニングブレード４１５Ａは、感光体ドラム４１３に対する当接荷重を２０［Ｎ／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６．５［μｍ］のトナー粒子よりなり、負帯電性を有するものである。そのトナー粒子に滑剤Ｇとして、ステアリン酸亜鉛をトナーに対して０．２重量部添加したものを用いた。

以上の画像形成装置１において、感光体ドラム４１３の帯電電位Ｖｏを−７５０［Ｖ］、感光体ドラム４１３の露光電位Ｖｉを−１００［Ｖ］とした。また、現像スリーブ４１２Ａには、画像部電位差が４００Ｖとなるように、周波数１００００［Ｈｚ］、振幅９００［Ｖ］、直流成分−５００［Ｖ］の現像バイアスを印加した。

以上のような画像形成装置１を用いて、温度１０［℃］、相対湿度２０［％］の低温低湿環境にて印刷枚数５０００枚までの実写テストを実施することにより、スリヌケと粒状ノイズやカブリトナーの発生状況を確認した。また、用紙として、画像パターンとして粒状ノイズが発生しやすい図１２に示す縦帯チャートＳ１を使用した。

縦帯チャートＳ１は、長辺が延びる方向の中央部における図示右寄りの部分に配置された黒色のクロ部Ｓ１１と、長辺が延びる方向におけるクロ部Ｓ１１の両側に配置された白色のシロ部Ｓ１２とから構成された紙である。縦帯チャートＳ１は、短辺が延びる方向に搬送される。

表１にトナー像面積率１〜６［％］の画像を印刷したときのスリヌケと粒状ノイズの発生状況を示す。
表１において、項目「印刷枚数（枚）」の「○」は、スリヌケ、粒状ノイズが発生しなかったことを示し、同項目の「×」は、スリヌケ、粒状ノイズが発生したことを示す。

表１の結果から、低面積率の画像では、面積率によってスリヌケや粒状ノイズの発生状況が異なり、面積率が小さいほど、印刷枚数が少ない時点から発生していることを確認できる。一方、面積率が６［％］になると、５０００枚までの印刷枚数では、スリヌケや粒状ノイズが発生していないことを確認できる。

［第４の評価実験］
第４の評価実験では、第３の評価実験とは画像部電位差を変えたときのスリヌケと粒状ノイズの発生状況について確認した。また、第４の評価実験では、高面積率の画像を形成する場合におけるカブリ、画質の低下の発生状況についても確認した。

評価条件としては、現像スリーブ４１２Ａに印加される現像バイアスＶｄｃの直流成分を、実施例１では、画像部電位差が２００Ｖとなるように−３００［Ｖ］とし、実施例２では、実験３と同様に画像部電位差が４００［Ｖ］となるように−５００「Ｖ」とし、実施例３では、画像部電位差が６００［Ｖ］となるように−７００［Ｖ］とした。その他の評価条件は、第３の評価実験と同様の条件とした。

表２に、各実施例における、トナー像の面積率を変えたときの品質問題が発生したときの印刷枚数を示す。
表２において、項目「トナー像の面積率」の例えば「１０００枚」は、１０００枚印刷したときに、品質問題が発生したことを示す。

表２の結果から、低面積率、つまりトナー像の面積率１〜５［％］の画像の場合、実施例１、つまり、画像部電位差が２００［Ｖ］のときでは、実施例２、つまり、画像部電位差を４００［Ｖ］のときと比較して、印刷枚数が少なくなっており、スリヌケ、粒状ノイズの品質問題が発生しやすいことが確認できる。

一方、実施例３、つまり、画像部電位差が６００［Ｖ］のときでは、実施例２と比較して、スリヌケ、粒状ノイズの品質問題が発生しにくく、特に、トナー像の面積率が５［％］のときは、当該品質問題が発生していないことが確認できる。

これらのことから、低面積率の画像でのスリヌケ、粒状ノイズの発生には、画像部電位差が影響することが確認できる。より詳細に、画像部電位差が小さいと、現像スリーブ４１２Ａが感光体ドラム４１３から滑剤Ｇを回収する力が小さく、スリヌケ、粒状ノイズが発生しやすい。また、画像部電位差が大きいと、現像スリーブ４１２Ａが感光体ドラム４１３から滑剤Ｇを回収する力が大きく、スリヌケ、粒状ノイズが発生しにくい。

一方、高面積率の画像の場合、画像部電位差の影響を受ける。具体的に、実施例１の場合、実施例２と比較して、現像部４１２Ｂへの滑剤の回収が少なく、現像部４１２Ｂ中の滑剤量が少なくなるので、カブリトナーが発生しにくく、印刷枚数が多くなることを確認した。また、実施例３の場合、実施例２と比較して、現像部４１２Ｂへの滑剤の回収が多く、現像部４１２Ｂ中の滑剤量が多くなるので、カブリトナーが発生しやすく、印刷枚数が少なくなることを確認した。

また、現像バイアスを変動させるときに、それに応じて感光体ドラム４１３の帯電電位Ｖｏを変動させて、背景部電位差を一定になるように制御することが望ましい。理由としては、背景部電位差を異ならせると、背景部電位差のときの、感光体ドラム４１３への滑剤の排出量が異なってくるので、現像部４１２Ｂ中の滑剤量にも影響してくるからである。

また、表１の結果からわかるように、低面積率の画像を印刷する場合、トナー像の面積率が６［％］時に、５０００枚までスリヌケ、粒状ノイズが発生しないことから、印刷枚数に対してトナー像の面積率が一定以上であれば、スリヌケや粒状ノイズが発生しないと考えられる。そのため、印刷開始時に、トナー像形成領域におけるトナー像に加えて、パッチ画像を形成することで、印刷動作全体としてトナー像の割合を確保しておけば、現像部４１２Ｂ中の滑剤量の低下を抑制することが可能となる。そして、必要なパッチ画像におけるトナー像の面積率を算出する際、画像部電位差を考慮して算出することで、より効率よく現像部４１２Ｂ中の滑剤量を制御することができる。

なお、滑剤が感光体ドラム４１３に供給される量や、現像部４１２Ｂに回収される量は、画像部電位差、背景部電位差、トナーの量、感光体ドラム４１３と現像スリーブ４１２Ａの距離や感光体ドラム４１３に対する現像スリーブ４１２Ａの速度比等の現像条件および滑剤の種類などによっても変動するので、上述した実験結果はこの限りではない。

次に、本実施の形態２における評価実験の結果について説明する。
［第５の評価実験］
第５の評価実験では、本実施の形態２において、画像部電位差を変動させることによるカブリの発生する印刷枚数の変化について確認した。評価装置としては、図１および図２に示す画像形成装置１に、図１１に示す滑剤塗布部４３０を備えたものを用いた。評価条件としては、下記のように設定した。

（１）滑剤棒
滑剤棒４３１としては、ステアリン酸亜鉛を圧縮成型により棒状に固めたものを用いた。
（２）ブラシ
ブラシ４３２としては、ポリエステル製のものを用い、回転速度を３００［ｍｍ／秒］とした。
（３）ブレード
ブレード４３３としては、ポリウレタン製の均しブレードを用いた。

以上の画像形成装置１において、感光体ドラム４１３の帯電電位Ｖｏを−７５０［Ｖ］、感光体ドラム４１３の露光電位Ｖｉを−１００［Ｖ］とした。また、現像スリーブ４１２Ａには、周波数１００００［Ｈｚ］、振幅９００［Ｖ］の現像バイアスを印加した。また、画像部電位差が２００［Ｖ］、４００［Ｖ］、６００［Ｖ］となるように、現像バイアスＶｄｃの直流成分を、−３００［Ｖ］、−５００［Ｖ］、−７００［Ｖ］に変動させた。

また、滑剤塗布方式では、低面積率の画像を連続して印刷する場合に現像部４１２Ｂ中に滑剤が回収されやすく、背景部にカブリトナーが発生しやすいことが知られているので、トナー像の面積率を５［％］に設定した。

以上のような画像形成装置１を用いて、温度１０［℃］、相対湿度２０［％］の低温低湿環境にて印刷枚数５０００枚までの実写テストを実施することにより、各画像部電位差におけるカブリトナーが発生する印刷枚数を確認した。また、用紙として、画像パターンとして粒状ノイズが発生しやすい図１２に示す縦帯チャートＳ１を使用した。

表３に、各画像部電位差におけるカブリトナーが発生する印刷枚数の実験結果を示す。

表３に示す結果から、画像部電位差に応じてカブリトナーが発生する印刷枚数が異なることが確認できた。具体的に、画像部電位差が２００［Ｖ］のとき、画像部電位差が４００［Ｖ］のときと比較して、感光体ドラム４１３から滑剤を回収する力が弱く、現像部４１２Ｂ中の滑剤量の増加が少ないので、その結果、カブリトナーが発生するのが遅くなることが確認できる。

一方、画像部電位差が６００［Ｖ］のとき、画像部電位差が４００［Ｖ］のときと比較して、感光体ドラム４１３から滑剤を回収する力が強く、現像部４１２Ｂ中の滑剤量の増加が大きいので、その結果、カブリトナーが発生するのが早くなることが確認できる。

ところで、滑剤塗布部４３０では、ブラシ４３２により感光体ドラム４１３上に供給された滑剤がブレード４３３を通過することで、感光体ドラム４１３上に固定化される。しかし、滑剤は、ブレード４３３部分を１回通過するだけでは固定化が十分ではないので、現像スリーブ４１２Ａにより現像部４１２Ｂに回収される。一般に、高面積率のトナー像の場合、ドラムクリーニングブレード４１５Ａで滑剤が研磨回収されるが、低面積率のトナー像の場合、ドラムクリーニングブレード４１５Ａで回収される滑剤が少ないので、現像部４１２Ｂによる滑剤の回収がより顕著なものとなる。

表３の結果から、現像部４１２Ｂに回収される滑剤量は、トナー像の面積率と画像部電位差を考慮することで、効率よく制御することが可能となる。そして、トナー像の面積率と画像部電位差から現像部４１２Ｂ中の滑剤量の変化を予測して上述した制御を実行することで、カブリトナー等の品質問題を未然に防ぐことが可能となる。

１画像形成装置
１００制御部
４１２Ａ現像スリーブ
４１２Ｂ現像部
４１３感光体ドラム
４３０滑剤塗布部
Ｔトナー
Ｇ滑剤

Claims

滑剤が供給される像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
前記像担持体に形成される前記トナー像の面積率、および前記現像部により前記トナー像が形成される際の現像条件に基づいて、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記現像条件が、前記トナー像が形成される際における現像バイアスと、前記像担持体の表面電位との電位差であるとき、前記トナーを用いて、前記現像部から前記像担持体に前記滑剤を移動させる制御を行う、
画像形成装置。
前記現像部は、前記滑剤が添加されたトナーを用いて前記トナー像を形成することによって前記像担持体上に前記滑剤を供給し、
前記現像条件は、前記トナー像が形成される際における現像バイアスと、前記像担持体において前記トナー像が形成されるトナー像形成領域の第１表面電位との第１電位差である、
請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記滑剤が添加されたトナーを用いて前記トナー像を形成することによって前記像担持体上に前記滑剤を供給し、
前記制御部は、前記トナー像が形成される際における現像バイアスと、前記像担持体において前記トナー像が形成されるトナー像形成領域の第１表面電位との第１電位差、および、前記現像バイアスと、前記像担持体において前記トナー像が形成されない背景領域の第２表面電位との第２電位差に基づいて、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する、
請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記像担持体上において、前記トナー像が形成されるトナー像形成領域とは異なるパッチ画像形成領域に、前記トナー像とは異なるパッチ画像を形成し、
前記制御部は、前記トナー像の面積率が第１所定面積率より小さい場合、前記現像部を制御し前記パッチ画像を形成させることによって、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する、
請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記像担持体上において、前記トナー像が形成されるトナー像形成領域とは異なる背景画像形成領域に背景画像を形成し、
前記制御部は、前記トナー像の面積率が第２所定面積率より大きい場合、前記現像部を制御し前記背景画像を形成することによって、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する、
請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記像担持体上に前記滑剤を塗布することによって、前記像担持体上に前記滑剤を供給する滑剤塗布部を備え、
前記制御部は、前記現像部から前記像担持体に前記滑剤を供給させる制御を行うことによって、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する、
請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記像担持体上において、前記トナー像が形成されるトナー像形成領域とは異なるパッチ画像形成領域に、前記トナー像とは異なるパッチ画像を形成し、
前記制御部は、前記現像部を制御し前記パッチ画像を形成させることによって、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する、
請求項６に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記像担持体上において、前記トナー像が形成されるトナー像形成領域とは異なる背景画像形成領域に背景画像を形成し、
前記制御部は、前記現像部を制御し前記背景画像を形成することによって、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する、
請求項６に記載の画像形成装置。
前記パッチ画像は、前記トナー像形成領域が形成された後から、当該トナー像形成領域の次のトナー像形成領域が形成される前のタイミングで形成される、
請求項４または請求項７に記載の画像形成装置。
前記背景画像は、前記トナー像形成領域が形成された後から、当該トナー像形成領域の次のトナー像形成領域が形成される前のタイミングで形成される、
請求項５または請求項８に記載の画像形成装置。
画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
滑剤が供給される像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
前記像担持体に形成される前記トナー像の面積率、および前記現像部により前記トナー像が形成される際の現像条件に基づいて、前記現像部内の前記滑剤の量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記現像条件が、前記トナー像が形成される際における現像バイアスと、前記像担持体の表面電位との電位差であるとき、前記トナーを用いて、前記現像部から前記像担持体に前記滑剤を移動させる制御を行う、
画像形成システム。
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
を備える画像形成装置の滑剤量制御方法であって、
滑剤が供給される前記像担持体に形成される前記トナー像の面積率、および前記現像部により前記トナー像が形成される際の現像条件に基づいて、前記現像部内の前記滑剤の量を制御し、
前記現像条件が、前記トナー像が形成される際における現像バイアスと、前記像担持体の表面電位との電位差であるとき、前記トナーを用いて、前記現像部から前記像担持体に前記滑剤を移動させる制御を行う、
滑剤量制御方法。