JP2011007831A - 画像形成装置及び像担持体への滑剤の付着制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接触転写方式の画像形成装置において、転写部のクリーニング性能の向上を必要とせずに、像担持体表面の滑剤量を維持してクリーニング性能の向上を図ること。
【解決手段】潜像が形成される感光体ドラムと、滑剤が添加された負の極性に帯電したトナーにより感光体ドラムに形成された潜像を現像しトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラムと当接し、トナーと逆極性に帯電して感光体ドラムに形成されたトナー像を転写する転写ベルトと、感光体ドラムの非画像領域にトナー強制排出用パッチに基づくトナー像を形成させ、感光体ドラムの非画像領域が転写ベルトに当接する場合には、転写ベルトの極性をトナーと同極性に切り替えさせる制御部と、を備えた画像形成装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置及び像担持体への滑剤の付着制御方法に関する。

一般に電子写真方式の画像形成装置では、低印字率の画像形成時に数枚〜数十枚に一度の割合で一定量のトナーを強制的に排出させたのち、新たなトナーを供給する制御が行われる。これは、現像装置内でのトナーの滞留時間が長くなると、トナー搬送スクリュー等による攪拌のストレス等により、トナーの単位帯電量が低下することでトナーの劣化が起こるからである。

このような制御を行なうものとして、例えば、画像の黒化率を検出し、検出した黒化率が所定値以下の場合には、潜像を担持する像担持体（例えば、感光体ドラム）の非画像部の少なくとも一部にトナー消費パターンを形成し、トナーを強制的に消費させる画像形成装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００３−３３０２３１号公報

上記のような画像形成装置では、感光体表面のクリーニング性能を確保するために、感光体表面を滑性化させる滑剤が添加されたトナーが用いられている。
トナーは電気的に負の極性を有し、滑剤は正の極性を有する。低印字率の画像形成が続くと、正の極性の滑剤が負の極性に帯電した感光体表面側に移動するため、現像装置内の滑剤が枯渇してしまうこととなる。また、感光体表面に付着している滑剤は、感光体表面をクリーニングするクリーニング部で削り取られる。
このように、低印字率の画像形成が続くと、感光体表面の滑剤量が不足し、感光体表面のクリーニング性能が低下するという問題が生じる。

転写ベルト等を用いた接触転写方式を用いた画像形成装置では、感光体表面が転写ベルトに接触している。このような接触転写方式の画像形成装置に特許文献１の技術を用いてトナーを消費させると、感光体表面上の非画像部に形成されたトナー消費パターンのトナーが正の極性に帯電した転写ベルト等の転写部に転移するという問題が生じ、転写部のクリーニング性能を高めなくてはならないという新たな問題が発生する。

本発明の課題は、上記問題に鑑みて、接触転写方式の画像形成装置において、転写部のクリーニング性能の向上を必要とせずに、像担持体表面の滑剤量を維持してクリーニング性能の向上を図ることである。

請求項１に記載の発明は、潜像が形成される像担持体と、滑剤が添加された予め定められた極性に帯電したトナーにより前記像担持体に形成された潜像を現像しトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体と当接し、前記トナーと逆極性に帯電し、前記像担持体に形成されたトナー像を転写する転写部と、前記像担持体の非画像領域にトナー強制排出用のパッチ画像に基づくトナー像を形成させ、前記像担持体の非画像領域が前記転写部に当接する場合には、前記転写部の極性を前記トナーと同極性に切り替えさせる制御部と、を備えた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、前記トナー強制排出用のパッチ画像は、有色画素及び白色画素で構成され、当該有色画素の総面積が当該白色画素の総面積よりも多い。

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、前記トナー強制排出用のパッチ画像は、複数の前記有色画素から構成される帯状の画像と、複数の前記白色画素から構成される帯状の画像とが、交互に配置された縞状の構成である。

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、前記複数の有色画素から構成される帯状の画像と前記複数の白色画素から構成される帯状の画像とは、前記トナー強制排出用のパッチ画像の、主走査方向、副走査方向、又は、主走査方向及び副走査方向のうち、いずれかの方向に延びて構成される。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の画像形成装置において、前記複数の白色画素から構成される帯状の画像の幅は、４２．３μｍ以上６３．５μｍ以下である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記複数の有色画素から構成される帯状の画像の幅と、前記複数の白色画素から構成される帯状の画像の幅との比は、５対３又は６対２である。

請求項７に記載の発明は、潜像を像担持体に形成する工程と、滑剤が添加された予め定められた極性に帯電したトナーにより前記像担持体の非画像領域に形成された潜像を現像してトナー強制排出用のパッチ画像に基づくトナー像を形成する工程と、前記像担持体に形成されたトナー像を転写する転写部と前記像担持体の非画像領域とが当接する場合には、当該転写部の極性を前記トナーと同極性に切り替える工程と、を含む像担持体への滑剤の付着制御方法である。

本発明によれば、接触転写方式の画像形成装置において、転写部のクリーニング性能の向上を必要とせずに、像担持体表面の滑剤量を維持してクリーニング性能の向上を図ることができる。

画像形成装置の構成を示す図である。 転写ユニット及びクリーニング装置の構成を示す図である。 画像形成装置の機能的構成図である。 トナー強制排出用パッチの例を示す図である。 感光体ドラムへの滑剤付着処理のフローチャートである。 原稿カバレッジ測定処理のフローチャートである。 転写ベルトへの印加電圧[Ｖ]が−５００[Ｖ]、−１０００[Ｖ]のそれぞれの場合の評価結果を示す表である。 ソリッドパターンのトナー強制排出用パッチの例を示す図である。 縞状パターンのトナー強制排出用パッチの例を示す図である。 縞状パターンのトナー強制排出用パッチの例を示す図である。 縞状パターンのトナー強制排出用パッチの例を示す図である。 縞状パターンのトナー強制排出用パッチの例を示す図である。 トナー強制排出用パッチが縞状パターンである場合の評価結果を示す表である。

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１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、クリーニング装置５０、定着装置６０、給紙ユニット７０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の読取面であるスリットガラス２２ｂ上に搬送する。

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、図示しない信号処理部によってデジタル化され、必要に応じて各種信号処理が施されると、一旦メモリに格納される。その後、メモリから画像信号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、露光装置３１、現像装置３２、像担持体である感光体ドラム３３、帯電器３４、クリーニング装置３５を備えている。

画像形成時には、帯電器３４が感光体ドラム３３に電荷を付加し、予め定められた極性（例えば、負の極性）に帯電した感光体ドラム３３に、露光装置３１が画像データに応じた光を照射して静電潜像を形成する。そして、滑剤が添加されたトナーを内蔵している現像装置３２は、一定速度で移動する感光体ドラム３３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３３上にトナー像を形成する。現像装置３２により感光体ドラム３３に形成されたトナー像は、感光体ドラム３３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。

現像装置３２内のトナーには、トナー表面の滑性化を図り、感光体ドラム３３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滑剤が添加されている。この滑剤は、トナーに付着し易いようにトナーとは逆極性（例えば、正の極性）を有しており、現像時にトナーと共に感光体ドラムの表面に移動し、感光体ドラム表面の露光されていない部分（負に帯電している部分）に多く移動する。

クリーニング装置３５は、感光体ドラム３３の表面の残留トナー等を除去する。クリーニング装置３５は、感光体ドラム３３に滑剤が予め設定された量以上に付着している場合には、残留トナーが多い場合であっても、十分に除去することができる。

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３３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。
図２に、転写ユニット４０及びクリーニング装置５０の構成を示し、説明する。なお、図２に示す矢印は各部や用紙の回転方向や移動方向を示している。

図２に示すように、転写ユニット４０は、転写ベルト４１、駆動ローラ４２、従動ローラ４３、バックアップローラ４４、支持枠４５等を備えて構成されている。
転写ベルト４１は、駆動ローラ４２、従動ローラ４３、バックアップローラ４４の３つのローラによって張設され回動する。また、転写ベルト４１は、感光体ドラム３３と当接し、感光体ドラム３３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。

バックアップローラ４４は、転写ベルト４１を介して感光体ドラム３３に圧接し、転写ベルト４１を感光体ドラム３３に当接させている。
支持枠４５は、バックアップローラ４４を支持するとともに、バックアップローラ４４を上下方向へ移動させ、転写ベルト４１の感光体ドラム３３に対する押力を調整する。また、支持枠４５は、後述する制御部からの指示に従って、転写位置で当接する感光体ドラム３３の表面が画像領域であるか又は非画像領域であるかにより、バックアップローラ４４を介して転写ベルト４１を、トナーと逆極性又は同極性の電圧を印加して帯電させる。

感光体ドラムの画像領域とは、１枚の用紙に転写するトナー像が形成される領域である。また、感光体ドラムの非画像領域とは、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。

即ち、感光体ドラムの画像領域に形成された負の極性を有するトナー像が転写位置で用紙に転写されやすいように、転写ベルトはトナーと逆極性の正の極性に帯電され、感光体ドラムの非画像領域に形成された負の極性を有するトナー像が転写位置で転写ベルトに転写されにくいように、転写ベルトはトナーと同極性の負の極性に帯電されることとなる。

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、転写ローラ等の転写位置で感光体ドラム３３と当接し、副走査方向（用紙搬送方向）Ｙに移動可能な部材であり、帯電する極性が切り替え可能な構成であればよい。転写ローラを用いた場合には、転写ローラが帯電する極性が制御部からの指示に従って切り替えられる。

紙端検知センサ９０により検知された用紙Ｐが、レジストローラ８０により感光体ドラム３３と転写ベルト４１との間に用紙が搬送されると、転写ベルト４１上でバックアップローラ４４の押圧により感光体ドラム３３上のトナー像が用紙上に転写される。その後、用紙Ｐは転写ベルト４１の回転方向（用紙搬送方向）に従って定着装置６０へと搬送される。

クリーニング装置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５１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により、搬送された用紙に対して加熱及び加圧を行い、定着処理を施す。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と感光体ドラム３３間に搬送される。転写ユニット４０と感光体ドラム３３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３３の回転によるトナー像の移動と同期するよう計られる。

紙端検知センサ９０は、レジストローラ８０の下流に設けられた光学的なセンサ等から構成されており、レジストローラ８０を通過した用紙の先端及び終端を検知すると検知信号を発生し、当該検知信号を後述する制御部に出力する。

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、本体制御部１０と、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等を備えて構成される。

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感光体ドラムへの滑剤付着処理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、感光体ドラムへの滑剤付着処理を制御する。

本実施の形態における感光体ドラムへの滑剤付着処理では、感光体ドラムの非画像領域にトナー強制排出用のパッチ画像（トナー強制排出用パッチ）に基づくトナー像が形成され、感光体ドラム上の非画像領域が転写ユニットとの転写位置に当接する場合には、転写ベルトがトナーと同極性（例えば、負の極性）に帯電される。

図４に、トナー強制排出用パッチの例を示す。
図４に示すように、トナー強制排出用パッチＰＴ０は、用紙Ｐ１、Ｐ２に転写する各トナー像の間の非画像領域に形成された、主走査方向Ｘに延在した帯状のトナー像である。このトナー強制排出用パッチＰＴ０の副走査方向（用紙搬送方向）Ｙの長さは可変であり、画像領域に形成されるトナー像の黒色画素の印字率に応じて決定される。
図４に示すトナー強制排出用パッチＰＴ０は、黒色画素のみで構成される黒ベタのトナー像であるが、これに限らず、後述する黒色画素及び白色画素で構成されるものが好ましい。

なお、本実施の形態では、黒色のトナーが充填されたモノクロの画像形成装置を例に挙げて説明するため、トナー強制排出用パッチが黒色画素のみ、又は、黒色画素と白色画素とにより構成されるものを用いて説明する。しかし、トナーを黒色から他の色に換えた場合には、黒色ではない有色画素のみ、又は有色画素と白色画素で構成されるトナー強制排出用パッチとなる。

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感光体ドラムへの滑剤付着処理プログラム、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。

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、紙端検知センサ９０等のプリント出力に係る各部やプリント制御部を備えて構成される。プリント制御部は、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、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。

次に、本実施の形態の動作を説明する。
図５に、本実施の形態における感光体ドラムへの滑剤付着処理のフローチャートを示す。図５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、黒画素カウンタ、タイムカウンタをそれぞれ初期化（０に設定）する（ステップＳ１）。
黒画素カウンタは、原稿の画像データに基づいて露光した画素数（黒色画素の画素数）をカウントする。タイムカウンタは、画像形成装置１が起動した状態を起点として、現像装置のモータが駆動中である期間は計時し続けるものである。タイムカウンタは、初期化された後に計時を再開する。

制御部１１０は、ステップＳ１後、後述する原稿カバレッジ測定処理を実行する（ステップＳ２）。制御部１１０は、ステップＳ２後、感光体ドラム３３の画像領域が露光装置３１により露光されているか否か（用紙に転写するトナー像を形成するための潜像の露光中か否か）を判別する（ステップＳ３）。

画像領域が露光されていない場合（ステップＳ３；ＮＯ）、制御部１１０は、原稿カバレッジ測定処理で算出された区間カバレッジを読み出し（ステップＳ４）、読み出した区間カバレッジに対応するトナー強制排出用パッチの副走査方向の長さを決定し、トナー強制排出用パッチ露光フラグを立てる（ステップＳ５）。

不揮発メモリ１２１には、予め設定された複数の区間カバレッジそれぞれに対するトナー強制排出用パッチの副走査方向の長さが記憶されている。ステップＳ５では、この不揮発メモリ１２１に記憶されている情報に基づいて、読み出した区間カバレッジに対応するトナー強制排出用パッチの副走査方向の長さが決定される。

画像領域が露光されている場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）、又はステップＳ５後、制御部１１０は、紙端検知センサ９０が用紙の後端を検知したか否かを判別する（ステップＳ６）。

用紙の後端を検知した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、制御部１１０は、転写ベルトへの印加電圧の極性をトナーと同極性（例えば、負の極性）に切り替えさせる（ステップＳ７）。また、制御部１１０は、トナー強制排出用パッチ露光フラグが立っている場合、ステップＳ５にて設定された副走査方向長さのトナー強制排出用パッチの露光を実行させ、感光体ドラム３３の非画像領域にトナー強制排出用パッチのトナー像を形成させる（ステップＳ８）。

用紙の後端を検知していない場合（ステップＳ６；ＮＯ）、制御部１１０は、紙端検知センサ９０が用紙の先端を検知したか否かを判別する（ステップＳ９）。用紙の先端を検知した場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、制御部１１０は、転写ベルトへの印加電圧の極性をトナーとは逆極性（例えば、正の極性）に切り替えさせる（ステップＳ１０）。

ステップＳ８後、ステップＳ１０後、又は用紙の先端を検知していない場合（ステップＳ９；ＮＯ）、制御部１１０は、プリントが終了したか否かを判別する（ステップＳ１１）。プリント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の処理に戻る。プリントが終了した場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、制御部１１０は、本処理を終了する。

図６に、ステップＳ２で実行される原稿カバレッジ測定処理のフローチャートを示す。
制御部１１０は、露光装置３１が感光体ドラム３３に１ｄｏｔ露光したか否かを判別する（ステップＳ２１）。１ｄｏｔ露光した場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、制御部１１０は、黒画素カウンタｎに１を加算する（ステップＳ２２）。

１ｄｏｔ露光していない場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、又はステップＳ２２後、制御部１１０は、タイムカウンタの計時時間は予め設定された時間（本実施の形態では３０秒）よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２３）。

タイムカウンタの計時時間が３０秒よりも大きい場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、制御部１１０は、区間カバレッジを算出し、ＲＡＭ１２２に記憶する（ステップＳ２４）。

区間カバレッジは、黒画素カウンタのカウンタ値を走行面積で割って算出された値であり、画像領域に形成されるトナー像の黒色画素の印字率に相当する。
走行面積は、予め設定された時間（本実施の形態では３０秒）の間に感光体ドラム３３が走行（回転移動）した際の画像領域の面積である。例えば、画像領域に形成される潜像の主走査方向の長さが３００[ｍｍ]、プロセス速度が５００[ｍｍ／ｓｅｃ]の場合には、１[ｓｅｃ]あたりの走行面積は１５００００[ｍｍ^２]となるため、予め設定された時間（本実施の形態では３０[ｓｅｃ]）の場合には走行面積が４５０００００[ｍｍ^２]となる。

制御部１１０は、ステップＳ２４後、黒画素カウンタ及びタイムカウンタを初期化（０に設定）する（ステップＳ２５）。

タイムカウンタの計時時間が３０秒以下の場合（ステップＳ２３；ＮＯ）又はステップＳ２５、制御部１１０は、本処理を終了する。

次に、本実施の形態におけるトナー強制排出用パッチについて説明する。
まず、印加する電圧値の違いによる感光体ドラムの滑材量と転写ベルトへのトナー転写量についての評価を行なった。
＜評価方法１＞
トナー強制排出用パッチのパターンを、黒色画素のみで構成されたソリッドパターン（例えば、図８に示すトナー強制排出用パッチＰＴ０）とし、区間カバレッジが０．３[％]の場合に、非画像領域での転写ベルトに印加する電圧値（印加電圧[Ｖ]）を−５００[Ｖ]、−１０００[Ｖ]とし、それぞれの電圧値の場合における純水接触角の測定と、転写ベルトへのトナーの転写の状態の目視による観察とを行なった。

ソリッドパターンのトナー強制排出用パッチは、パッチ印字率が１００[％]、算出副走査方向長さ及び実測副走査長さは共に１５[ｍｍ]、実現率は１．０である。
パッチ印字率は、トナー強制排出用パッチを構成する全画素数に対する黒色画素数の割合［％］である。
算出副走査方向長さは、強制的に排出する予め設定されたトナー量を消費するために必要なトナー強制排出用パッチの副走査方向（用紙搬送方向）Ｙの長さである。実測副走査方向長さは、実際に非画像領域に形成したトナー強制排出用パッチのトナー像の副走査方向Ｙの長さである。実現率は、実測副走査方向の長さに対する算出副操作方向の長さの比である。
なお、感光体ドラムの滑剤量が十分に確保された状態の判断基準として、純水接触角９５[°]を用いる。

＜評価結果１＞
図７に、転写ベルトへの印加電圧[Ｖ]が−５００[Ｖ]、−１０００[Ｖ]のそれぞれの場合についての評価結果を示す。
図７に示すように、印加電圧が−５００[Ｖ]の場合には、純水接触角が９４〜９６[°]であり、転写ベルトへのトナーの転写量が多く観察された。印加電圧が−１０００[Ｖ]の場合には、純水接触角が８７〜９０[°]であり、転写ベルトへのトナー転写量は−５００[Ｖ]よりも少なく観察された。

印加電圧が−５００[Ｖ]の場合には、純水接触角９５[°]を得られやすいため、感光体ドラムの滑剤量を十分に確保できるが、転写ベルトへのトナー転写量が多く、転写ベルトのクリーニング性能を向上させなくてはならないという問題が発生する。
印加電圧が−１０００[Ｖ]の場合には、転写ベルトへのトナー転写量が少ないため、転写ベルトのクリーニング性能を向上は必要とされないが、純水接触角９５[°]を得られにくく、感光体ドラム上の滑剤量が不足するおそれがある。

本実施の形態における滑剤は、負の極性に帯電しているトナーとは逆極性の正の極性を帯びている。そのため、滑剤は、負の極性に帯電した感光体ドラム３３表面に付着しやすく、また、感光体ドラム３３表面の電位差がある部分に付着しやすいという特徴がある。そこで、露光されない部分、即ち、白色画素が形成される部分をトナー強制排出用パッチに構成し、白色画素の部分に滑剤が多く流れ込みやすく付着しやすい構成とすることで、感光体ドラムに滑剤が付着しやすく転写ベルトに転写しにくいトナー強制排出用パッチを構成する。

そこで、トナー強制排出用パッチのパターンを、黒色画素及び白色画素で構成される縞状パターンとした場合について評価を行なった。
＜評価方法２＞
トナー強制排出用パッチのパターンを、複数の黒色画素から構成される帯状の画像（黒帯画像）と、複数の白色画素から構成される帯状の画像（白帯画像）とが、主走査方向に交互に配置された縞状の構成の縞状パターンとする。この黒帯画像と白帯画像とは、副走査方向に延在する構成とする。また、区間カバレッジが０．３[％]の場合に、転写ベルトの印加電圧を−１０００[Ｖ]とし、純水接触角の測定を行なった。

図９〜１２を参照して、評価方法２で用いた縞状パターンのトナー強制排出用パッチについて説明する。図９〜１２に示すトナー強制排出用パッチの例は、解像度が１２００[ｄｐｉ]、主走査方向の８画素を１つの単位とし、黒帯画像の主走査方向の長さ（主走査方向の画素数）と、白帯画像の主走査方向の長さ（主走査方向の画素数）との比（パターン比）を、異ならせたものである。

図９に示すトナー強制排出用パッチＰＴ１は、主走査方向Ｘに配列された８画素のうち、７画素を黒帯画像の主走査方向の長さ（黒帯幅）、１画素を白帯画像の主走査方向の長さ（白帯幅）として構成したものである。
図１０に示すトナー強制排出用パッチＰＴ２は、主走査方向Ｘに配列された８画素のうち、６画素を黒帯幅、２画素を白帯幅として構成したものである。
図１１に示すトナー強制排出用パッチＰＴ３は、主走査方向Ｘに配列された８画素のうち、５画素を黒帯幅、３画素を白帯幅として構成したものである。
図１２に示すトナー強制排出用パッチＰＴ４は、主走査方向Ｘに配列された８画素のうち、４画素を黒帯幅、４画素を白帯幅として構成したものである。

＜評価結果２＞
図１３に、トナー強制排出用パッチが縞状パターンである場合の評価結果を示す。
なお、図１３には、ソリッドパターン（図８に示すような主走査方向Ｘの８画素のうち８画素全てが黒帯幅のトナー強制排出用パッチ）の場合の評価結果を、縞状パターンとの比較のために示している。

図１３に示すように、黒帯幅と白帯幅との比（パターン比）が７：１の縞状パターンのトナー強制排出用パッチは、パッチ印字率が８７．５[％]、白帯幅が２１．２[μｍ]、算出副走査方向長さ及び実測副走査長さが共に１７．１[ｍｍ]、実現率は１．０であった。このとき、純水接触角が９０〜９２[°]であった。
パターン比が７：１の縞状パターンのトナー強制排出用パッチでは、純水接触角９５[°]を得られにくいが、実現率が１．０であることから、強制的に排出する予め設定されたトナー量を十分に排出することができる。

パターン比が６：２の縞状パターンのトナー強制排出用パッチは、パッチ印字率が７５．０[％]、白帯幅が４２．３[μｍ]、算出副走査方向長さ及び実測副走査長さが共に２０．０[ｍｍ]、実現率は１．０であった。このとき、純水接触角が９３〜９６[°]であった。
パターン比が６：２の縞状パターンのトナー強制排出用パッチでは、純水接触角９５[°]を得られやすく、感光体ドラムの滑剤量を十分に確保でき、また、実現率が１．０であることから、強制的に排出する予め設定されたトナー量を十分に排出することができる。

パターン比が５：３の縞状パターンのトナー強制排出用パッチは、パッチ印字率が６２．５[％]、白帯幅が６３．５[μｍ]、算出副走査方向長さ及び実測副走査長さが共に２４．０[ｍｍ]、実現率は１．０であった。このとき、純水接触角が９４〜９６[°]であった。
パターン比が５：３の縞状パターンのトナー強制排出用パッチでは、純水接触角９５[°]を得られやすく、感光体ドラムの滑剤量を十分に確保でき、また、実現率が１．０であることから、強制的に排出する予め設定されたトナー量を十分に排出することができる。

パターン比が４：４の縞状パターンのトナー強制排出用パッチは、パッチ印字率が５０．０[％]、白帯幅が８４．７[μｍ]、算出副走査方向長さが３０．０[ｍｍ]、実測副走査長さが２４．０[ｍｍ]、実現率は０．８であった。このとき、純水接触角が９４〜９５[°]であった。
パターン比が４：４の縞状パターンのトナー強制排出用パッチでは、純水接触角９５[°]を得られやすく、感光体ドラムの滑剤量を十分に確保できる。しかし、実現率が０．８であることから、トナー強制排出用パッチの副走査方向Ｙの長さが、感光体ドラム３３の非画像領域の副走査方向Ｙの長さよりも長くなる。そのため、必要な大きさのトナー強制排出用パッチを形成できず、トナーの排出量が不足するという問題が生じる。

以上の評価結果により、トナー強制排出用パッチは、黒色画素及び白色画素で構成され、当該黒色画素の総面積が白色画素の総面積よりも多い（パッチ印字率が５０[％]よりも多い）ことが好ましい。この条件により、トナー強制排出用パッチに、強制的に排出するためトナー量を確保させることができると共に、滑剤を多く含ませることができる。

また、トナー強制排出用パッチを、黒帯画像と白帯画像とが交互に配置された縞状の構成である縞状パターンとすることにより、黒帯画像として形成されるトナー像のトナーの厚みにより、当該黒帯画像に挟まれた白帯画像の部分に電位差と空間が発生する。そのため、白帯画像の部分に滑剤が多く流れ込み付着しやすくなると共に、黒帯画像として形成されるトナー像の厚みにより白帯画像の部分の感光体ドラム上に付着した滑剤が転写ベルトに接触しにくくなる。

特に、トナー強制排出用パッチが、黒色帯画像と白色帯画像とが縞状に配置されて構成された縞状パターンの場合には、白色帯画像の主走査方向の長さ（白帯幅）が４２．３μｍ以上６３．５μｍ以下であることが好ましい。この条件により、感光体ドラム上の白帯画像が形成される部分に滑剤が多く付着しつつ、当該白帯画像が形成される部分に付着した滑剤が転写部に接触しにくくなるため、感光体ドラムの滑剤量を十分に確保することができると共に、強制的に排出する予め設定されたトナー量を十分に排出することができる。

更に、解像度が１２００[ｄｐｉ]の場合、又は、白帯幅が４２．３μｍ以上６３．５μｍ以下である場合には、「黒帯幅：白帯幅」が「６：２」又は「５：３」であることが好ましい。この条件により、８画素単位で黒帯画像と白帯画像とからなるトナー強制排出用パッチを形成でき、８ｂｉｔでの制御が容易となる。また、トナー強制排出用パッチに、強制的に排出するためトナー量を確保させることができ、また、白帯画像が形成される部分に滑剤を多く付着させることができると共に、滑剤の転写ベルトへの転移量を低減させることができる。

なお、トナー強制排出用パッチのパターンが、黒帯画像と白帯画像とが主走査方向Ｘに延在する構成の縞状パターンの場合、黒帯画像と白帯画像とが主走査方向Ｘから所定の角度の方向に延在する構成の縞状パターンの場合、黒帯画像と白帯画像とが主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙに延在する構成（即ち、格子縞状パターン）の場合でも、上記と同様の評価結果及び効果が得られた。

更に、トナー強制排出用パッチのパターンは縞状パターンに限らず、複数の黒色画素で構成される領域に複数の白色画素から成る領域（白領域）が点在している構成のパターンの場合でも、白領域の幅を白帯幅に対応させた場合、同様の評価結果及び効果が得られるものである。

また、本実施の形態では、負の極性に帯電したトナーを用いて説明しているが、これに限らず、正の極性に帯電したトナーを用いた場合も同様の効果が得られる。この場合には、負の極性に帯電した滑剤がトナーに添加され、感光体ドラムは正の極性に帯電する。そして、転写ベルトは、転写位置で当接する感光体ドラムの表面が画像領域である場合には負に帯電され、非画像領域である場合には正に帯電される。

従って、本実施の形態によれば、トナー強制排出用パッチに基づくトナー像を非画像領域に形成し、当該非画像領域が転写ベルトに当接する場合には、転写ベルトの極性をトナーと同極性に切り替えさせるため、予め設定されたトナー量を強制的に排出することができ、新たなトナーが供給されることにより滑剤の補給を行なうことができると共に、トナー強制排出用パッチに基づくトナー像が転写ベルトに付着することを防止できる。従って、接触転写方式の画像形成装置において、転写ベルトのクリーニング性能の向上を必要とせずに、感光体ドラム表面の滑剤量を維持してクリーニング性能の向上を図ることができる。

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。

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
１１０ 制御部
１２１ 不揮発メモリ
１２２ ＲＡＭ
１３０ 画像メモリ
１４０ 画像処理部
２１ 原稿自動送り部
２２ 読取部
２２ａ イメージセンサ
２２ｂ スリットガラス
３０ 画像形成ユニット
３１ 露光装置
３２ 現像装置
３３ 感光体ドラム
３４ 帯電器
３５ クリーニング装置
４０ 転写ユニット
４１ 転写ベルト
４２ 駆動ローラ
４３ 従動ローラ
４４ バックアップローラ
４５ 支持枠
５０ クリーニング装置
５１ ブレード
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
９０ 紙端検知センサ
Ｎ ネットワーク
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ 用紙
ＰＴ０、ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４ トナー強制排出用パッチ
Ｘ 主走査方向
Ｙ 副走査方向

Claims (7)

1. 潜像が形成される像担持体と、
   滑剤が添加された予め定められた極性に帯電したトナーにより前記像担持体に形成された潜像を現像しトナー像を形成する現像装置と、
   前記像担持体と当接し、前記トナーと逆極性に帯電し、前記像担持体に形成されたトナー像を転写する転写部と、
   前記像担持体の非画像領域にトナー強制排出用のパッチ画像に基づくトナー像を形成させ、前記像担持体の非画像領域が前記転写部に当接する場合には、前記転写部の極性を前記トナーと同極性に切り替えさせる制御部と、
   を備えた画像形成装置。
2. 前記トナー強制排出用のパッチ画像は、
   有色画素及び白色画素で構成され、当該有色画素の総面積が当該白色画素の総面積よりも多い、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー強制排出用のパッチ画像は、
   複数の前記有色画素から構成される帯状の画像と、複数の前記白色画素から構成される帯状の画像とが、交互に配置された縞状の構成である、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記複数の有色画素から構成される帯状の画像と前記複数の白色画素から構成される帯状の画像とは、
   前記トナー強制排出用のパッチ画像の、主走査方向、副走査方向、又は、主走査方向及び副走査方向のうち、いずれかの方向に延びて構成される、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記複数の白色画素から構成される帯状の画像の幅は、４２．３μｍ以上６３．５μｍ以下である、
   請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記複数の有色画素から構成される帯状の画像の幅と、前記複数の白色画素から構成される帯状の画像の幅との比は、５対３又は６対２である、
   請求項５に記載の画像形成装置。
7. 潜像を像担持体に形成する工程と、
   滑剤が添加された予め定められた極性に帯電したトナーにより前記像担持体の非画像領域に形成された潜像を現像してトナー強制排出用のパッチ画像に基づくトナー像を形成する工程と、
   前記像担持体に形成されたトナー像を転写する転写部と前記像担持体の非画像領域とが当接する場合には、当該転写部の極性を前記トナーと同極性に切り替える工程と、
   を含む像担持体への滑剤の付着制御方法。

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