JP2016014722A

JP2016014722A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2016014722A
Application number: JP2014135804A
Authority: JP
Inventors: 中根　良樹; Yoshiki Nakane; 良樹中根; 次人吉山; Tsugihito Yoshiyama; 陽平伊藤; Yohei Ito
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2016-01-28
Also published as: US20160004183A1; CN105278279A; CN105278279B; US9268256B2

Abstract

【課題】逆転写トナーに起因する画質低下を抑えること。【解決手段】画像形成装置において、制御手段は、複数の感光体ドラムのうち、搬送方向上流側に感光体ドラムがあるものを下流側感光体ドラムとする場合、下流側感光体ドラム毎に、該下流側感光体ドラム向けの画像データと、上流側感光体ドラム向けの画像データとに基づき、主走査方向位置毎のトナー供給量を導出した後、導出したトナー供給量を示すパッチ画像データを生成する（Ｓ０６）。露光手段は、各下流側感光体ドラムに、制御手段で生成されたパッチ画像データで変調した光ビームを、主走査方向に走査する（Ｓ０１１）。【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式およびタンデム方式を採用した画像形成装置に関する。

電子写真方式では、帯電した像担持体に変調光が照射され、潜像が形成される。この潜像はトナーで現像され、トナー像が形成される。トナー像は、像担持体から転写体に転写される。

また、タンデム方式では、筐体内に、複数色（例えば、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック））のそれぞれに対し像担持体が準備され、これら像担持体は所定の搬送方向に沿って並列される。これら像担持体には、対応色のトナー像が同時に形成される。各トナー像は、中間転写体上で重なり合うように転写され、フルカラーの合成トナー像が形成される。合成トナー像は、中間転写体に担持されつつ搬送方向に搬送される。

上記両方式を採用した画像形成装置では、各像担持体から中間転写体にトナー像を転写後、各像担持体の表面上にはトナー等が残留する。かかる転写残トナーおよび他の付着物を像担持体表面から除去するために、クリーニング部材が設けられている。クリーニング部材は、例えばクリーニングブレードであって、像担持体の表面に当接して、転写残トナー等を機械的な力で除去する。

近年、画像形成装置のダウンタイムを削減するために、像担持体およびクリーニング部材（以下、像担持体等という）の長寿命化が要求されている。長寿命化の律速となるのは、像担持体等の摩耗量である。像担持体等は、摩耗量が一定量を超えると、新品に交換される。よって、長寿命化のためには、像担持体等の摩耗を抑えることが求められる。そのために、像担持体の表面に固形潤滑剤（以下、滑剤という）による被膜を形成する技術が実用化されている。この技術によれば、像担持体表面に滑性が付与されるため、像担持体表面とクリーニング部材との間の摩擦力が低減し、これによって、これらの摩耗を抑えている。

しかし、上記滑剤皮膜は、像担持体とクリーニング部材との間に転写残トナーが到達すると研磨されてしまう。したがって、像担持体表面でトナーが付着する画像部分と、付着しない非画像部分とでは、滑剤皮膜の厚さに差異が生じる。滑剤皮膜の厚さムラにより、従来の画像形成装置では、画像品質が低下するという問題点があった。この問題点の一具体例は下記の通りである。

画像形成装置において、複数の印刷物を連続印刷中に、滑剤皮膜の薄い部分に転写残トナーが付着し固着すると、該転写残トナーは、クリーニング部材を使っても像担持体表面から除去されないことがある。この場合、次の露光プロセスにて、トナー固着部分に変調光が照射されても電位変化が生じず、その結果、印刷物上に白斑点ノイズが生じることがある。

上記画質の低下は、同じ印刷物を連続印刷することが少ないオフィス用の画像形成装置では、さほど問題視されなかった。しかし、産業印刷分野では、同じ印刷物を大量に連続印刷すること、および／または、画質の要求水準が高いことにより、大きく問題視されている。

上記問題点に鑑み、下記特許文献１には、作像履歴情報に応じて、露光と滑剤塗布ブラシとに印加すべきバイアス電圧を制御して、滑剤を像担持体に塗布する技術が記載されている。他にも、下記特許文献２には、像担持体の主走査方向の印字画素数に応じて、トナーを強制消費させる技術が記載されている。

特開２００９−５８７３２号公報特開２００８−２２５２４０号公報

しかし、電子写真・タンデム方式を採用した画像形成装置では、周知の通り、中間転写体を介して、トナーが逆転写する。逆転写とは、ある像担持体を基準として、トナー像の搬送方向の上流側の像担持体から中間転写体へ転写されたトナーが、下流側の像担持体表面に転写することである。かかる逆転写トナーにより、像担持体とクリーニング部材との間に到達するトナー量が増加する。しかし、上記特許文献１，２の技術では、かかる逆転写トナーに起因するトナー量の増加を考慮していないため、相対的に、多くのトナーが像担持体表面に付着する可能性がある。その結果、滑剤皮膜上でトナーが固着し、画像品質が低下する可能性があるという問題点があった。

それゆえに、本発明の目的は、逆転写トナーに起因する画質低下を抑えることが可能な画像形成装置を提供することである。

本発明の一局面は、画像形成装置であって、所定の搬送方向に並列され、それぞれが副走査方向に回転する複数の像担持体と、前記複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、各前記複数の像担持体に、印刷画像を表す画像データで変調した光ビームを、前記副走査方向と略垂直な主走査方向に走査して、潜像を形成する露光手段と、前記複数の像担持体にトナーを供給してトナー像を形成する複数の現像手段と、前記複数の像担持体に滑剤を供給する複数の滑剤供給手段と、前記搬送方向に延在する中間転写体であって、各前記複数の像担持体上のトナー像が重なり合うように転写される中間転写体と、前記中間転写体へのトナー像の転写後に、前記複数の像担持体に残留した転写残トナーを除去する複数のクリーニング部材と、前記印刷画像を表すトナー像の形成を制御する制御手段と、を備えている。

上記画像形成装置において、前記制御手段はさらに、前記複数の像担持体のうち、前記搬送方向上流側に像担持体があるものを下流側像担持体とする場合、前記下流側像担持体毎に、該下流側像担持体向けの画像データと、上流側像担持体向けの画像データとに基づき、前記主走査方向位置毎のトナー供給量を導出した後、導出したトナー供給量を示すパッチ画像データを生成し、前記露光手段はさらに、各前記下流側像担持体に、前記制御手段で生成されたパッチ画像データで変調した光ビームを、前記主走査方向に走査する。

上記局面によれば、逆転写トナーに起因する画質低下を抑えることが可能な画像形成装置を提供することである。

一実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。逆転写トナーの様子および逆転写トナー量を示す模式図である。図１の画像形成装置の要部を示すブロック図である。図３のＣＰＵの処理手順を示すフロー図である。カバレッジ算出領域を示す模式図である。各色の印刷画像・パッチ画像について主走査方向へのカバレッジを示すグラフである。従来の画像形成装置において高カバレッジ画像を連続印刷した時の像間を示す模式図である。従来の画像形成装置において低カバレッジ画像を連続印刷した時の像間を示す模式図である。図１の画像形成装置で低カバレッジ画像を連続印刷した時の像間を示す模式図である。

以下、図面を参照して、一実施形態に係る画像形成装置について説明する。

《定義》
各図に示すＸ軸方向〜Ｚ軸方向は互いに略直交する。また、Ｘ軸は、画像形成装置１の左から右へ向かう方向を示し、Ｙ軸は、同装置１の前から後ろに向かう方向を示し、Ｚ軸は、同装置１の上から下に向かう方向を示すとする。

また、Ａ軸は、感光体ドラム３１の回転軸と略平行な方向を示すと共に、露光手段４が光ビームを走査する主走査方向Ａを示す。また、矢印Ｂは、感光体ドラム３１が回転する方向Ｂを示すと共に、主走査方向Ａと略垂直な副走査方向Ｂを示す。また、Ｃ軸は、中間転写ベルト２に転写されたトナー像が搬送される搬送方向Ｃを示す。本実施形態では、便宜上、Ａ軸はＹ軸と同方向で、Ｃ軸はＺ軸と同方向とする。

また、本文中および各図には、参照符号の後ろに、アルファベット小文字のａ、ｂ、ｃ、ｄにて示す添え字が付加されている場合がある。これら添え字ａ，ｂ，ｃ，ｄは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）を表す。例えば、感光体ドラム３１ａは、Ｙ色の感光体ドラムを意味する。

《画像形成装置の大略的な構成および動作》
図１において、画像形成装置１は、例えば、電子写真方式を採用したタンデム型のフルカラーＭＦＰ（ＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ）である。画像形成装置１において、中間転写ベルト２は、略上下方向に配列されたローラ２１およびテンションローラ２２等の外周面に掛け渡され、例えば時計回りに回転する。

中間転写ベルト２の右側には、イメージングユニット３ａ〜３ｄが、搬送方向Ｃに向かって、つまり、この順番で上から下に向かって並列する。各イメージングユニット３ａ〜３ｄは、像担持体の一例としての感光体ドラム３１ａ〜３１ｄを有する。感光体ドラム３１ａ〜３１ｄは、主走査方向Ａに延在する円柱形状を有し、該主走査方向Ａに略平行な中心軸を中心として、例えば矢印Ｂの方向に回転する。また、各感光体ドラム３１ａ〜３１ｄは、中間転写ベルト２の外周面に右側から当接しつつ、搬送方向Ｃに沿って並列する。

周知の通り、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周囲には、回転方向Ｂの上流側から下流側に向かって、帯電手段３２ａ〜３２ｄと、現像手段３３ａ〜３３ｄと、クリーニング部材３４ａ〜３４ｄと、除電手段３５ａ〜３５ｄと、が配置されている。

また、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄと、中間転写ベルト２を挟んで対向する位置には、一次転写ローラ３６ａ〜３６ｄが設けられる。一次転写ローラ３６ａ〜３６ｄは、中間転写ベルト２の内周面を右方向に押圧し、これによって、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄのそれぞれと、中間転写ベルト２との接触部分に一次転写領域が形成される。

さらに、ローラ２１と、中間転写ベルト２を挟んで対向する位置には、二次転写ローラ３７が設けられる。二次転写ローラ３７は、中間転写ベルト２の外周面を、ローラ２１の方向に押圧し、これによって、二次転写ローラ３７と中間転写ベルト２の間の接触部分に二次転写領域が形成される。

また、各イメージングユニット３ａ〜３ｄの右側方には露光手段４が設けられる。
さらに、画像形成装置１には、図示は省略されているが、印刷用のシート（例えば、用紙やＯＨＰシート）が積載される供給カセットが配置される。シートは、供給カセットに備わる供給ローラによって、破線の矢印で示す搬送経路Ｒに１枚ずつ送り出される。この搬送経路Ｒには、上記二次転写領域および定着手段５が設けられる。

次に、上記構成を有する画像形成装置１の大略的な動作について説明する。
画像形成装置１において、帯電手段３２ａ〜３２ｄは、矢印Ｂの方向に回転する感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面をマイナス極性に一様に帯電する。露光手段４には、ＹＭＣＫの色毎の画像データ（より具体的には、ビットマップデータ）が送信されてくる。露光手段４は、帯電し回転する感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面に、受信画像データで強度変調された光ビームＢａ〜Ｂｄを、主走査方向Ａに走査する（露光）。これにより、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面には、対応色の静電潜像が形成される。具体的には、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面において、光ビームＢａ〜Ｂｄが照射された部分では電位の絶対値が低下する。このような光照射部分が、静電潜像における画像部分となり、照射されなかった部分は非画像部分となる。

現像手段３３ａ〜３３ｄには、例えばステアリン酸亜鉛やステアリン酸アルミニウム等の無機ステアリン酸化合物の微粒子からなる滑剤が外添された二成分現像剤を収容する。現像手段３３ａ〜３３ｄは、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上の静電潜像に、マイナス極性に摩擦帯電したトナーを供給して、該静電潜像の画像部分に対応色のトナーを付着させてトナー像を形成する。また、滑剤は、現像手段３３ａ〜３３ｄによって、トナーと共に感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面に供給される。このように、本実施形態では、現像手段３３ａ〜３３ｄは、滑剤供給手段として兼用される。

感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上のトナー像は、対応する一次転写領域にて中間転写ベルト２の同一エリア上に順次転写され（一次転写）、これによって、フルカラーの合成トナー像が形成される。かかる合成トナー像は、中間転写ベルト２に担持されつつ、二次転写領域に向けて搬送方向Ｃに搬送される。

この二次転写領域には、供給カセットから送り出されたシートが導入される。二次転写領域において、ローラ２１および二次転写ローラ３７は、中間転写ベルト２上の合成トナー像をシート上に転写し（二次転写）、搬送経路Ｒの下流側に設けられた定着手段５に送り出す。定着手段５は、二次転写領域から送り出されたシート上に合成トナー像を定着させて、印刷物を生成する。かかる印刷物は、最終的に、図示しない排出トレイに排出される。

周知の通り、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上には、中間転写ベルト２に転写されずに、トナーが残留することある。かかる残留トナーは、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの回転によって、クリーニング部材３４ａ〜３４ｄに搬送される。クリーニング部材３４ａ〜３４ｄは、対応する一次転写領域から回転方向Ｂの下流側に設けられ、各感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面上の転写残トナーを機械的に掻き取ると共に（クリーニング）、該周面上の潤滑剤を均して滑剤皮膜を形成する。

また、上記クリーニング部材３４ａ〜３４ｄを基準として、回転方向Ｂの下流側には、除電手段３５ａ〜３５ｄが設けられている。除電手段３５ａ〜３５ｄは、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄを全面露光して、該周面に残存した電位の絶対値を低下させ、今回の画像履歴（メモリー画像）が残らないようにしている。

《パッチ画像の概要》
現像手段３３ａ〜３３ｄは、より具体的には、現像槽と、現像スリーブとを含む。現像槽には、トナーとキャリアを含む二成分現像剤であって、上記滑剤等を含む外添剤が添加された二成分現像剤を収容する。現像スリーブは、対応する感光体ドラム３１ａ〜３１ｄに対向配置され、内蔵の磁極の周囲を回転し、これによって、対応する感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面に、現像槽内のトナーを搬送する。

各現像槽内には、キャリアとトナーを撹拌するスクリューが設けられる。各スクリューは、対応色のトナーが補給されると、現像槽内でトナーとキャリアを混合して、トナーに所定の帯電量を与える。しかし、印刷すべき画像が低カバレッジであるとトナーの消費量が少なくなるため、現像槽内のトナーは長時間にわたってスクリューにより撹拌されることになる。その結果、トナー表面の外添剤が脱落したり埋没したりするため、トナーの帯電量が低下するという問題点があった。かかる問題点を解消するため、従来、画像形成装置では、低カバレッジ画像を連続的に印刷する場合、連続する二つの画像の間（つまり、像間）にパッチ画像を形成して強制的にトナーを消費し、これによって、トナーの帯電量を維持していた。

《逆転写トナー》
上記画像形成装置１では、搬送方向Ｃの上流側の感光体ドラムから下流側の感光体ドラムへとトナーが逆転写する。本件発明者は、画像形成装置１における逆転写トナーの所定体積当たりの重量を、ＨＨ環境（気温３０℃，湿度８５％）にて測定した。ここで、以下の説明の便宜のため、各変数Ｖ_Pa〜Ｖ_Pd、Ｖ_Ta〜Ｖ_Td、Ｖ_Rab〜Ｖ_Rad、Ｖ_Rbc、Ｖ_Rbd、Ｖ_Rcd、Ｅ_Tを下表１の通り定義する。また、単位体積当たりのトナーの重量をトナー量という。

本画像形成装置１においては、各色について、転写効率Ｅ_Tは約９０％であって。したがって、残りの約１０％の量のトナーが、中間転写ベルト２に転写されずに、クリーニング部材３４ａ〜３４ｄに到達し掻き取られる。ここで、クリーニング部材３４ｂ〜３４ｄには、上流側の感光体ドラムからの逆転写トナーも到達し掻き取られる。本件発明者の測定では、下表２の通り、例えばＶ_Paが５．００［ｇ／ｍ²］の場合、Ｖ_Taは４．５０［ｇ／ｍ²］であり、転写残トナー量は、Ｖ_Ba（＝Ｖ_Pa−Ｖ_Ta≒０．５０［ｇ／ｍ²］）となる。また、Ｍ色のクリーニング部材３４ｂでは、Ｖ_Rab（≒０．１７［ｇ／ｍ²］）のＹ色の逆転写トナーが確認され、Ｃ色のクリーニング部材３４ｃでは、Ｖ_Rac（≒０．０６［ｇ／ｍ²］）のＹ色の逆転写トナーが確認され、Ｋ色のクリーニング部材３４ｄでは、Ｖ_Rad（≒０．０２［ｇ／ｍ²］）のＹ色の逆転写トナーが確認された。以上、Ｙ色の感光体ドラム３１ａから下流側の感光体ドラム３１ｂ〜３１ｄへの逆転写トナー量について説明した。Ｍ色，Ｃ色の感光体ドラム３１ｂ，３１ｃから下流側の感光体ドラムについては、表３，表４に示す通りである。

本件発明者のシミュレーションによれば、感光体ドラム３１ｄには、図２に示すように、約Ｖ_Ba／３³，約Ｖ_Bb／３²，約Ｖ_Bc／３¹の量の逆転写トナーが付着し、感光体ドラム３１ｃには、約Ｖ_Ba／３²，約Ｖ_Bb／３¹の量の逆転写トナーが付着し、感光体ドラム３１ｂには約Ｖ_Ba／３¹の量の逆転写トナーが付着することが判明した。ここで、各逆転写トナー量の分母は、周囲温度や周囲湿度等の条件によって変化する性質を有するパラメータαであるため、感光体ドラム３１ｂに付着する全逆転写トナー量Ｖ_Rbは、所定のパラメータαを用いて式（１）のように一般化される。同様に、感光体ドラム３１ｃ，ｄに付着する全逆転写トナー量Ｖ_Rc,Ｖ_Rdは、パラメータαを用いて式（２），（３）のように一般化される。

《技術的課題の詳細》
周知の通り、クリーニング部材３４ａ〜３４ｄは、典型的には、ポリウレタンゴムをシート状に加工したものであって、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面上に主走査方向Ａと略平行に当接するように配置される。感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの回転中、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄとクリーニング部材３４ａ〜３４ｄとの間には摩擦力が生じ、かかる摩擦力により、クリーニング部材３４ａ〜３４ｄは弾性変形する。この時、各クリーニング部材３４ａ〜３４ｄの先端部分は、弾性力と摩擦力とが均衡した状態で感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面に当接する。かかる状態で、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面上に付着した転写残トナーや逆転写トナーがクリーニング部材３４ａ〜３４ｄに到達すると掻き取られる。しかし、周面上のトナー量が多いと、クリーニング部材３４ａ〜３４ｄに形成されている外添剤の溜まり（つまり、静止層）がトナーの突入力により押し出され、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄとクリーニング部材３４ａ〜３４ｄとの間のニップ部を通過する外添剤やトナーの量が増える。外添剤がニップ部を通過する際、クリーニングブレード３４ａ〜３４ｄからの押し付け力が外添剤には加わり、それによって、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの表面上の滑剤皮膜が研磨され除去されてしまう。特に、産業印刷分野では、同じ印刷物を大量に連続印刷することが多いため、たとえ低カバレッジ画像を印刷する場合であっても、ドラム３１ａ〜３１ｄの主走査方向Ａの同じ位置に転写残トナーおよび逆転写トナーが付着しやすくなるため、主走査方向Ａに滑剤皮膜の厚さムラが生じやすくなる。かかる状況において、従来のように、トナー量が主走査方向Ａに均等なパッチ画像を感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面に形成すると、元々滑剤皮膜の薄い部分はさらに薄くなる可能性がある。その結果、白斑点等に起因する画質低下がさらに起こりやすくなる。この点を考慮して、本画像形成装置１では、トナーの帯電量低下と、滑剤皮膜の厚さムラと、を抑制すべく、下記のようなパッチ画像を形成する。

《パッチ画像生成》
図３は、図１の画像形成装置１の要部の構成を示すブロック図である。図３には、画像形成装置１の要部として、露光手段４に加え、制御手段６が示されている。制御手段６は、ＣＰＵ６１と、不揮発性メモリ６２と、メインメモリ６３と、プリンタコントローラ６４と、を備えている。ＣＰＵ６１は、不揮発性メモリ６２に予め格納されているプログラムをメインメモリ６３を作業領域として使いつつ実行して、印刷画像およびパッチ画像の形成を制御する。以下、図４を参照して、制御手段６の処理について説明する。

図４において、ＣＰＵ６１は、印刷ジョブを受け付けると、画像データをプリンタコントローラ６４に渡す（Ｓ０１）。印刷ジョブは、例えば、連続印刷すべき複数の画像を表す画像データを含むとする。

プリンタコントローラ６４は、ＣＰＵ６１から画像データを受け取ると、印刷画像単位で、ＹＭＣＫそれぞれのビットマップデータを生成する（Ｓ０２）。周知の通り、露光手段４は、副走査方向Ｂに回転する感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面上に光ビームＢａ〜Ｂｄを主走査方向Ａに走査する。ここで、光ビームＢａ〜Ｂｄは画像データで強度変調されており、これによって、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面上に、画像部分と非画像部分とからなる潜像が形成される。各ビットマップデータは、主走査方向Ａおよび副走査方向Ｂの位置で特定されるドット位置毎に、画像部分を形成するか非画像部分を形成するかを示す。本実施形態では、例示的に、オンは画像部分を、オフは非画像部分を意味する（図５を参照）。

ＣＰＵ６１は、プリンタコントローラ６４でのビットマップデータの作成が完了すると、各ビットマップデータを、主走査方向Ａに所定ドット数毎に区分して、複数のカバレッジ算出領域Ｅ（１）〜Ｅ（ｎ）（ｎは、２以上の整数）を設定する（Ｓ０３）。図５には、カバレッジ算出領域Ｅ（１）〜Ｅ（３），…，Ｅ（ｎ）が例示される。

次に、ＣＰＵ６１は、ビットマップデータ毎に、カバレッジ算出領域Ｅ（１）〜Ｅ（ｎ）毎に、画像部分のドット数をカウントする。その後、ＣＰＵ６１は、カバレッジ算出領域Ｅ（１）〜Ｅ（ｎ）毎にカバレッジを導出する（Ｓ０４）。ここで、カバレッジは、各カバレッジ算出領域について、全ドット数に対する画像部分のドット数の比率であり、印刷画像をＹＭＣＫに色分解したトナー像について、主走査方向位置毎のトナー付着量を示している。下記の表５には、ある一つの印刷画像についてＳ０４での算出結果を例示している。

前述のように、印刷画像のカバレッジが低すぎるとトナー帯電量が低下するため、画像形成装置１もまたパッチ画像を形成してトナーを強制的に消費する。本実施形態では、必要なトナーの帯電量を維持するために、搬送方向Ｃの最上流位置にあるＹ色については、印刷画像およびパッチ画像のカバレッジの和が所定の基準カバレッジβを満たす必要があるとする。搬送方向Ｃの上流側に感光体ドラムがあるＭＣＫ色の各色については、印刷画像のカバレッジ、上流側の感光体ドラムからの逆転写トナー量、およびパッチ画像のカバレッジの和が所定の基準カバレッジβを満たす必要があるとする。この基準カバレッジβもまた、パラメータαと同様、周囲温度や周囲湿度等の条件により変化するパラメータであるが、上記のＨＨ環境で、Ａ４サイズの普通紙を横方向に印刷する場合では、基準カバレッジβを５［％／枚］とする。

次に、ＣＰＵ６１は、Ｙ色を除くＭＣＫ色のビットマップデータそれぞれのカバレッジ算出領域毎に、逆転写トナー量を導出すると共に、ＹＭＣＫ各色のパッチ画像それぞれのカバレッジ算出領域毎にカバレッジ（つまり、供給すべきトナー量）Ｖ_Ca（ｉ），Ｖ_Cb（ｉ），Ｖ_Cc（ｉ），Ｖ_Cd（ｉ）を導出する（Ｓ０５）。なお、Ｖ_Ca（ｉ），Ｖ_Cb（ｉ），Ｖ_Cc（ｉ），Ｖ_Cd（ｉ）は０以上の整数であって、下限値は０である。

より具体的には、ＣＰＵ６１は、次式（４）を用いてＹ色のパッチ画像向けのトナー量を導出する。また、ＣＰＵ６１は、次式（５）〜（７）を用いて、ＭＣＫ色用のパッチ画像向けのトナー量を導出する。ここで、例えば、式（５）において、Ｅ_b（ｉ）は、Ｍ色の感光体ドラム３１ｂの印刷画像のカバレッジであり、（Ｅ_a（ｉ）+Ｖ_Ca（ｉ））／αは、一つ上流側の感光体ドラム３１ａからの逆転写トナー量である。

上式（４）〜（７）において、ｉは、１，２，…ｎである。また、Ｅ_a（ｉ）は、カバレッジ算出領域Ｅ（ｉ）におけるＹ色のカバレッジである。同様に、Ｅ_b（ｉ），Ｅ_c（ｉ），Ｅ_d（ｉ）は、カバレッジ算出領域Ｅ（ｉ）におけるＭ，Ｃ，Ｋ色のカバレッジである。

下記の表６は、上記表５に対応しており、Ｓ０５での算出結果を例示している。
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ここで、図６を参照する。図６最上段には、Ｙ色について、印刷画像の主走査方向Ａへの（つまり、カバレッジ算出領域Ｅ（１）〜Ｅ（ｎ））のトナー付着量（つまり、カバレッジ）の算出結果が実線でグラフ化されており、パッチ画像の主走査方向Ａ（つまり、カバレッジ算出領域Ｅ（１）〜Ｅ（ｎ））へのトナー供給量（つまり、カバレッジ）の算出結果が破線でグラフ化されている。パッチ画像のトナー供給量は、主走査方向Ａへの位置における印刷画像のトナー付着量が少ない場合には多くなり、逆の場合には少なくなる。つまり、パッチ画像における主走査方向Ａへのトナー供給量は、印刷画像の主走査方向Ａへのトナー付着量に対し概ね逆相関の関係を有する。なお、図６には、他にも、ＭＣＫ各色についても、Ｙ色と同様のグラフが示されている。

以上のＳ０５が完了すると、ＣＰＵ８１は、各印刷画像に対応するＹＭＣＫ各色のパッチ画像を表すビットマップデータを、Ｓ０５の算出結果に基づき生成し保持しておく（Ｓ０６）。ここで、パッチ画像の主走査方向Ａへの長さは、印刷画像の主走査方向Ａへの長さと実質的に等しい。それに対し、パッチ画像の副走査方向Ｂへの幅は、少なくとも、各感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面の回転方向Ｂへの長さ分だけあればよい。

次に、ＣＰＵ８１は印刷ジョブの実行を開始し（Ｓ０７）、画像形成装置１の構成各部を制御して印刷画像を一つずつ形成する（Ｓ０８）。Ｓ０７の後に、ＣＰＵ８１は、Ｓ０８で形成した印刷画像に対応するパッチ画像のビットマップデータを選択し（Ｓ０９）、そのカバレッジが全て０％か否かを判断し（Ｓ０１０）、Ｙｅｓと判断した場合には、Ｓ０１１をスキップして、Ｓ０１２を実行する。

それに対し、Ｓ０１０でＮｏと判断した場合には、ＣＰＵ８１は、Ｓ０９で選択した各色のビットマップデータを露光手段４に出力する（Ｓ０１１）。これに応じて、露光手段４は、各色分の入力データで変調した光ビームＢａ〜Ｂｄを生成して、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面に照射する。その結果、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄには、対応色のパッチ画像が形成され、その後、中間転写ベルト２に転写される。ただし、このパッチ画像はシートに二次転写されることなく、二次転写領域の下流側に設けられたクリーニング手段（図示せず）により中間転写ベルト２から除去される。

ＣＰＵ８１は、Ｓ０１１が完了すると、印刷ジョブを終了するか否かを判断し（Ｓ０１２）、Ｎｏと判断するとＳ０８に戻るが、Ｙｅｓと判断すると、図４の処理を終了する。

《画像形成装置の作用・効果》
以上説明したように、本画像形成装置１によれば、図４のＳ０５において、色毎のパッチ画像におけるトナー供給量が、自感光体ドラムに形成される印刷画像と、上流側の感光体ドラムに形成される印刷画像（具体的には、上流側の感光体ドラムからの逆転写トナー量）を考慮して、主走査方向Ａへの位置毎（つまり、カバレッジ算出領域毎）に求められる。かかるパッチ画像は、印刷画像の次に、感光体ドラム３１ａ〜３１ｂに形成される。ここで、パッチ画像の主走査方向Ａへのトナー供給量は、印刷画像のそれに対して概ね逆相関の関係を有する。よって、印刷画像とパッチ画像のトータルでみれば、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄに供給されるトナー量は概ね一定となり、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの滑剤皮膜の厚さムラを低減することが可能となる。その結果、画質低下を防止することが可能となる。

また、本画像形成装置１によれば、Ｙ色に関しては、カバレッジ算出領域Ｅ（ｉ）毎に、基準トナー量βから印刷画像による付着トナー量が減算されて、パッチ画像のトナー供給量が求められる。また、ＭＣＫ色に関しては、上流側の感光体ドラムからの逆転写トナー量が考慮される。このように、付着トナー量、または付着トナー量と逆転写トナー量との加算値が基準トナー量βを下回る場合に限り、パッチ画像のトナー供給量が設定される。これにより、現像槽内におけるトナーの帯電量の低下を防止することが可能となる。

《本画像形成装置による画質評価》
本実施形態の効果を確認するため、本件発明者は、従来の画像形成装置および本画像形成装置１を用いて、下記の試験（第一試験および第二試験）を行った。

この評価に用いた機械（従来の画像形成装置）は、コニカミノルタビジネステクノロジーズ製ｂｉｚｈｕｂＣ８０００である。この機械の印刷速度は、Ａ４Ｙ（Ａ４サイズ横）で印刷した場合、８０枚／分である。本件発明者は、別の一機を図１に示すように改造して画像形成装置１とした。また、二成分現像剤に外添する滑剤は、ステアリン酸亜鉛とした。

まず、第一の試験内容は、白斑点ノイズを発生有無である。
まず、図７は、従来の画像形成装置で、ＹＭＣＫ各色のカバレッジが２５％の画像を連続印刷した時の像間を示している。この場合、各色について、画像が高カバレッジであり、現像槽においてトナーの帯電量は低下しないため、像間にパッチ画像は形成されない。本件発明者は、２３℃×６５％ＲＨの温湿度環境で、従来の画像形成装置を用いて、かかる高カバレッジ画像をＡ４Ｙで２０００枚連続印刷した後、全面ベタ画像を印刷し、白斑点ノイズを発生しているか否かを確認した。より具体的には、印刷した全面ベタ画像を主走査方向に四分割し、第一領域Ｆ１１〜第四領域Ｆ１４に白斑点ノイズが発生したか否かを確認した。その結果を、以下の表７に示す。

また、第二の試験内容は下記の通りである。表面分析装置ＥＳＣＡ（ＶａｃｕｕｍＧｅｎｅｒａｔｏｒｓ製ＥＳＣＡＬａｂ２００Ｒ）を用いて、全面ベタ画像を印刷後の各感光体ドラム表面の滑剤皮膜による被覆率を測定した。滑剤皮膜被覆率は、予め測定しておいた滑剤粉における亜鉛検出量で、上記第一試験後の感光体ドラム表面の亜鉛検出量を除算して算出した。また、滑剤皮膜の被覆率の測定箇所は、第一領域Ｆ１１〜第四領域Ｆ１４である。測定箇所ごとの滑剤皮膜被覆率の測定結果を、表８に示す。

また、図８は、従来の画像形成装置で、各色のカバレッジが１％の画像を連続印刷した時の像間を示している。この場合、各色について、画像が低カバレッジであり、現像槽においてトナーの帯電量が低下する可能性があるため、主走査方向Ａに均等なトナー量を有するパッチ画像は像間に形成される。本件発明者は、２３℃×６５％ＲＨの温湿度環境で、従来の画像形成装置を用いて、かかる低カバレッジ画像をＡ４Ｙで２０００枚連続印刷した後、全面ベタ画像を印刷し、白斑点ノイズを発生しているか否かを確認した。より具体的には、印刷した全面ベタ画像において、低カバレッジ画像においてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色トナーが付着していた領域を、第四領域Ｆ２４、第三領域Ｆ２３、第二領域Ｆ２２、第一領域Ｆ２１と、低カバレッジ画像においていずれのトナーも付着していなかった領域を、第五領域Ｆ２５とする。本件発明者は、かかる第一領域Ｆ２１〜第五領域Ｆ２５に白斑点ノイズが発生したか否かを確認した。その結果を、以下の表９に示す。

本件発明者はさらに、全面ベタ画像を印刷後の被覆率を、上記同様の手法で測定した。滑剤皮膜の被覆率の測定箇所は、第一領域Ｆ２１〜第五領域Ｆ２５である。測定箇所ごとの滑剤皮膜被覆率の測定結果を、表１０に示す。

以上の表９に示すように、ＭＣＫ各色の感光体ドラム（つまり、上流側に感光体ドラムが存在するもの）では重篤な白斑点が発生した。具体的には、Ｍ色の感光体ドラムに関しては、自色のトナーが付着する第三領域Ｆ２３で、Ｃ色の感光体ドラムに関しては、自色およびＭ色のトナーが付着する第二領域Ｆ２２および第三領域Ｆ２３で、Ｋ色の感光体ドラムに関しては、自色、Ｍ色およびＣ色のトナーが付着する第一領域Ｆ２１、第二領域Ｆ２２および第三領域Ｆ２３で、重篤な白斑点が発生した。また、Ｋ色の感光体ドラムに関しては、第四領域Ｆ２４では軽微な白斑点しか生じなかった。これは、最上流のＹ色の感光体ドラムからの逆転写トナーの影響は下流側の感光体ドラムほど及ばないことを意味していると考えられる。

また、表１０に示すように、低カバレッジ画像を連続印刷しているため、現像手段から供給される滑剤量が少なく、その結果、滑剤被覆率は、表８の場合と比較して全体的に低くなっている。特に、トナーの付着量が多い領域（例えば、Ｋ色の感光体ドラムの第一領域Ｆ２１〜第三領域Ｆ２３）で滑剤被覆率の低下が顕著になっている。また、この実験の結果、滑剤被覆率が概ね３０％を下回ると、白斑点ノイズが発生する傾向が高いことが判明した。

また、図９は、本画像形成装置１でカバレッジが１％の画像を連続印刷した時の像間を示している。この場合、各色について、画像が低カバレッジであるため、主走査方向Ａに不均一なトナー量を有するパッチ画像は像間に形成される。本件発明者は、２３℃×６５％ＲＨの温湿度環境で、本画像形成装置１を用いて、かかる低カバレッジ画像をＡ４Ｙで２０００枚連続印刷した後、全面ベタ画像を印刷し、白斑点ノイズを発生しているか否かを確認した。より具体的には、本件発明者は、前述の第一領域Ｆ２１〜第五領域Ｆ２５に白斑点ノイズが発生したか否かを確認した。その結果を、以下の表１１に示す。

本件発明者はさらに、全面ベタ画像を印刷後の被覆率を、上記同様の手法で測定した。滑剤皮膜の被覆率の測定箇所は、第一領域Ｆ２１〜第五領域Ｆ２５である。測定箇所ごとの滑剤皮膜被覆率の測定結果を、表１２に示す。

以上の表１１に示すように、ＭＣＫ各色の感光体ドラム（つまり、上流側に感光体ドラムが存在するもの）では重篤な白斑点が発生しなかった。これは、各色の主走査方向Ａに不均一なトナー量を含むパッチ画像によるものである。具体的には、Ｍ色のパッチ画像において、第一領域Ｆ２１および第二領域Ｆ２２でトナー供給量が少なくなっている。よって、Ｍ色の感光体ドラムの主走査方向Ａにおいて、クリーニング部材との間に到達するトナー量が平滑化される。その結果、Ｍ色の感光体ドラムに関し、表１２に示すように、主走査方向Ａへの滑剤被覆率も平滑化され、表１０と比較すれば分かるように、第一領域Ｆ２１および第二領域Ｆ２２において滑剤被覆率が向上している。これによって、印刷画像上で白斑点が発生し難くなっている。他の色についても同様である。

《付記》
上記実施形態では、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄは、上下方向に並列するとして説明したが、他にも、左右方向に並列しても良い。

また、上記実施形態では、現像手段３３ａ〜３３ｄが滑剤供給手段を兼ねていた。しかし、これに限らず、各色の滑剤供給手段は、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの表面に対向し、かつ、クリーニング部材３４ａ〜３４ｄよりも回転方向Ｂのすぐ下流側の位置に、滑剤塗布ブラシとして設けられていても良い。この場合、各滑剤塗布ブラシは、回転することにより、該ブラシ周囲に配置された固形潤滑剤から滑剤を掻き取って、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周面に供給する。

本発明に係る画像形成装置は、逆転写トナーに起因する画質低下を抑えることが可能であり、複写機、ファクシミリまたは印刷機、もしくはこれらの機能を備えた複合機等に好適である。

１画像形成装置
２中間転写ベルト
３１ａ〜３１ｄ感光体ドラム（像担持体）
３２ａ〜３２ｄ帯電手段
３３ａ〜３３ｄ現像手段（滑剤供給手段）
３４ａ〜３４ｄクリーニング部材
６制御手段

Claims

所定の搬送方向に並列され、それぞれが副走査方向に回転する複数の像担持体と、
前記複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
各前記複数の像担持体に、印刷画像を表す画像データで変調した光ビームを、前記副走査方向と略垂直な主走査方向に走査して、潜像を形成する露光手段と、
前記複数の像担持体にトナーを供給してトナー像を形成する複数の現像手段と、
前記複数の像担持体に滑剤を供給する複数の滑剤供給手段と、
前記搬送方向に延在する中間転写体であって、各前記複数の像担持体上のトナー像が重なり合うように転写される中間転写体と、
前記中間転写体へのトナー像の転写後に、前記複数の像担持体に残留した転写残トナーを除去する複数のクリーニング部材と、
前記印刷画像を表すトナー像の形成を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段はさらに、前記複数の像担持体のうち、前記搬送方向上流側に像担持体があるものを下流側像担持体とする場合、前記下流側像担持体毎に、該下流側像担持体向けの画像データと、上流側像担持体向けの画像データとに基づき、前記主走査方向位置毎のトナー供給量を導出した後、導出したトナー供給量を示すパッチ画像データを生成し、
前記露光手段はさらに、各前記下流側像担持体に、前記制御手段で生成されたパッチ画像データで変調した光ビームを、前記主走査方向に走査する、画像形成装置。
前記制御手段は、
前記印刷画像について、前記複数の像担持体毎に、前記主走査方向位置毎のトナー付着量を導出する第一導出手段と、
前記下流側像担持体毎に、上流側像担持体からの逆転写トナー量を、前記主走査方向位置毎に導出する第二導出手段と、
前記下流側像担持体毎に、前記第一導出手段で得られたトナー付着量と、前記第二導出手段で得られた逆転写トナー量とに基づき、前記主走査方向位置毎にトナー供給量を導出した後、導出したトナー供給量を示すパッチ画像データを生成するデータ生成手段と、を含む請求項１に記載の画像形成装置。
前記第一導出手段は、前記主走査方向位置毎に前記副走査方向にトナー付着量を積算する、請求項２に記載の画像形成装置。
前記データ生成手段は、前記主走査方向位置毎で、所定の基準トナー量から前記第一導出手段で導出されたトナー付着量を減算して、対応する主走査方向位置毎にトナー供給量を導出する、請求項２に記載の画像形成装置。
前記データ生成手段は、前記主走査方向位置毎で、所定の基準トナー量から、前記第一導出手段で導出されたトナー付着量と、前記第二導出手段で得られた逆転写トナー量との加算値を減算して、対応する主走査方向位置毎でトナー供給量を導出する、請求項２に記載の画像形成装置。