JP2019184910A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体へのフィルミングを防止することが可能で小型の画像形成装置を提供する。【解決手段】この画像形成装置１００では、感光体１０へのフィルミングを防止するフィルミング防止モード時には、補給ローラー６３を制御して所定量のトナーを現像器１３に補給させ、所定時間Ｔｄが経過した後に、電源５５を制御して帯電バイアス電圧Ｖｃｄとして直流電圧ＶＤＣ１＝−９００Ｖを帯電ローラー１１に印加させることにより、感光体１１に滑材の膜を形成する。【選択図】図５

Description

この発明は画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、感光体のクリーニング性の向上を図るため、トナーの外添剤に滑材を含ませて現像時に滑材を感光体に供給し、感光体とクリーニングブレードの摩擦力を低減している。また、感光体に帯電ローラーを押圧し、帯電バイアス電圧として直流電圧に重畳された交流電圧を帯電ローラーに印加して感光体を帯電させるＡＣ帯電方式が採用されている。

このＡＣ帯電方式では、帯電ローラーおよび感光体のニップで発生する強い放電により、感光体表面の滑剤が劣化するという問題がある。耐刷の初期段階では、感光体の表面が平滑であるので、クリーニングブレードによって劣化した滑材を除去することができる。

しかし、耐刷が進むと、感光体の表面粗さが大きくなり、また、クリーニングブレードの摩耗が進み、劣化した滑材が局所的にクリーニングブレードをすり抜けるようになる。クリーニングブレードをすり抜けた劣化した滑材は、帯電ローラーおよび感光体のニップ部で発生する強い放電によってさらに劣化され、それが核となり、別の外添剤やトナーの微粉が感光体の表面にフィルミングしてしまう。感光体の表面にフィルミングが発生すると、画像に白点や黒点が発生するので、画像形成ユニットを交換する必要がある。

感光体へのフィルミングを防止する方法として、感光体に対するクリーニングブレードの圧力を上げたり、感光体の硬さを弱めることにより、感光体ごと削って劣化した滑剤を除去する方法がある。しかし、この方法には、感光体の寿命が短くなり、コスト高を招くという問題がある。

特開２００６−１５４４１２号公報（特許文献１）には、感光体表面のフィルミングを除去するフィルミング除去モードを有する画像形成装置が開示されている。フィルミング除去モードでは、まず、帯電バイアス電圧の印加を停止し、現像バイアス電圧を調整して感光体の表面にトナーを付着させる。次に、潤滑剤塗布装置の回転ブラシによって感光体の表面に潤滑剤を塗布しながら、感光体を数十回回転させることにより、感光体表面のフィルミングをクリーニングブレードなどによって擦り取る。

特開２００６−１５４４１２号公報

しかし、特許文献１には、潤滑剤塗布装置の回転ブラシによって感光体に潤滑剤を塗布するので、装置が大型化するという問題がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、感光体へのフィルミングを防止することが可能で小型の画像形成装置を提供することである。

この発明に係る画像形成装置は、回転駆動される像担持体、像担持体に押圧される帯電ローラー、帯電ローラーに帯電バイアス電圧を印加して像担持体を帯電させる第１の電源、像担持体を露光して静電潜像を形成する露光部、静電潜像を現像してトナー画像を生成する現像器、現像器にトナーを補給するトナー補給部、像担持体のトナー画像を記録媒体に転写させる転写部材、および像担持体に残留したトナーを除去するクリーナーを含む印写部と、印写部を制御する制御部とを備えたものである。トナーの表面には滑剤を含む外添剤が付着し、トナーおよび滑材は互いに逆極性に帯電している。制御部は、トナー画像を記録媒体に印刷する第１のモード時には、第１の電源を制御して帯電バイアス電圧として第１の直流電圧に重畳された第１の交流電圧を帯電ローラーに印加させることにより、像担持体にトナー画像を形成し、像担持体へのフィルミングを防止する第２のモード時には、トナー補給部を制御して予め定められた量のトナーを現像器に補給させ、予め定められた時間が経過した後に、第１の電源を制御して帯電バイアス電圧として第２の直流電圧を帯電ローラーに印加させることにより、像担持体に滑材の膜を形成する。

好ましくは、予め定められた量のトナーを現像器に補給させてから予め定められた時間が経過するまでの期間において制御部は、第１の電源を制御して帯電バイアス電圧として第３の直流電圧を帯電ローラーに印加させることにより、像担持体へのトナーの付着を抑制する。

また好ましくは、第３の直流電圧は第２の直流電圧と等しい。
また好ましくは、第３の直流電圧は、像担持体へのトナーおよび滑材の付着を抑制するため、第２の直流電圧よりも小さな値に設定される。

また好ましくは、第２および第３の直流電圧は第１の直流電圧よりも大きい。
また好ましくは、印写部は、現像器に現像バイアス電圧を印加する第２の電源を含む。第１のモード時において制御部は、第２の電源を制御して現像バイアス電圧として第４の直流電圧に重畳された第２の交流電圧を現像器に印加させる。第２のモード時において予め定められた時間が経過した後の期間には制御部は、第２の電源を制御して現像バイアス電圧として第４の直流電圧に重畳された第２の交流電圧を現像器に印加させる。

また好ましくは、予め定められた量のトナーを現像器に補給させてから予め定められた時間が経過するまでの期間において制御部は、第２の電源を制御して現像バイアス電圧として第５の直流電圧を現像器に印加させることにより、像担持体への滑材の付着を抑制する。

また好ましくは、第２のモード時において予め定められた量のトナーを現像器に補給させるまでの期間には制御部は、印写部を制御して像担持体にパッチトナー画像を形成し、クリーナーに像担持体をクリーニングさせることにより、像担持体をリフレッシュする。

また好ましくは、現像器は、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出器を有する。制御部は、第１のモード時には、トナー濃度検出器の検出結果に基づいて、現像剤のトナー濃度が目標値になるようにトナー補給部を制御し、第２のモード時には、パッチトナー画像を形成してから予め定められた量のトナーを現像器に補給させるまでの期間はトナー補給部を停止させる。

また好ましくは、第２のモード時において制御部は、トナー補給部を制御して予め定められた量のトナーを複数回に分けて現像器に補給させる。

また好ましくは、制御部は、第２のモードの実行を指令する指令信号に応答して第２のモードを実行する。

さらに好ましくは、印写部の機械情報を検出する情報検出器と、情報検出器によって検出された機械情報が予め定められた条件を満たしているか否かを判別し、機械情報が予め定められた条件を満たしている場合に指令信号を制御部に与える判定部とを備える。

さらに好ましくは、機械情報が予め定められた条件を満たしているか否かを判定するためのテーブルが格納された記憶部を備える。判定部は、情報検出器によって検出された機械情報とテーブルとに基づいて、機械情報が予め定められた条件を満たしているか否かを判定する。

また好ましくは、判定部は、情報検出器によって検出された機械情報、テーブル、および数式に基づいて、機械情報が予め定められた条件を満たしているか否かを判定する。

また好ましくは、テーブルの内容の書き換え、追加が可能になっている。
さらに好ましくは、テーブルの内容の書き換え、追加を行なうための操作部と、画像形成装置とデータセンターとの間で情報を授受する通信装置とを備える。データセンターから通信装置および操作部を介してテーブルの内容の書き換え、追加を行なうことが可能となっている。

さらに好ましくは、印写部の機械情報を検出する情報検出器と、画像形成装置とデータセンターとの間で情報を授受する通信装置とを備える。通信装置は、情報検出器によって検出された機械情報をデータセンターに送信する。データセンターは、機械情報が予め定められた条件を満たしているか否かを判別し、機械情報が予め定められた条件を満たしている場合に指令信号を通信装置に送信する。通信装置は、指令信号を受信して制御部に与える。

また好ましくは、機械情報は、印写部の累積印刷枚数とその上限値との比であるライフ比を含む。予め定められた条件が満たされている場合は、ライフ比が予め定められた値を超えた場合を含む。

また好ましくは、機械情報は、印写部の周辺の温度および湿度を含む。予め定められた条件が満たされている場合は、温度および湿度が予め定められた範囲を超えた場合を含む。

また好ましくは、機械情報は、トナー画像のカラー／ホワイト比と連続印刷枚数とを含む。予め定められた条件が満たされた場合は、カラー／ホワイト比が予め定められた値よりも小さく、かつ連続印刷枚数が予め定められた枚数よりも小さい場合を含む。

また好ましくは、予め定められた条件は変更可能になっている。

この発明に係る画像形成装置では、制御部は、トナー画像を記録媒体に印刷する第１のモード時には、第１の電源を制御して帯電バイアス電圧として第１の直流電圧に重畳された第１の交流電圧を帯電ローラーに印加させることにより、像担持体にトナー画像を形成し、像担持体へのフィルミングを防止する第２のモード時には、トナー補給部を制御して予め定められた量のトナーを現像器に補給させ、予め定められた時間が経過した後に、第１の電源を制御して帯電バイアス電圧として第２の直流電圧を帯電ローラーに印加させることにより、像担持体に滑材の膜を形成する。したがって、像担持体の表面に滑材の膜を形成するので、感光体へのフィルミングを防止することができる。また、滑材を塗布する装置を別途設ける必要がないので、装置の小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１による画像形成装置の全体構成を示す図である。 図１に示した画像形成装置の要部を示す図である。 図２に示した現像器内における現像剤の搬送経路を示す図である。 図２に示したサブホッパーの動作を示す図である。 図１に示した画像形成装置の動作を示すタイムチャートである。 図１に示した画像形成装置のうちのフィルミング防止モードの発動に関連する部分の構成を示す図である。 図６に示した記憶部に格納されたテーブルを示す図である。 図１に示した画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１の変更例を示すフローチャートである。 実施の形態１の他の変更例を示すブロック図である。 実施の形態１のさらに他の変更例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による画像形成装置の動作を示すタイムチャートである。 実施の形態２の変更例を示すタイムチャートである。 実施の形態２の他の変更例を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態３による画像形成装置の動作を示すタイムチャートである。 実施の形態３の変更例を示すフローチャートである。 実施の形態３の他の変更例を示すブロック図である。 図１７で説明した画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３のさらに他の変更例を示すフローチャートである。

[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１による画像形成装置１００の全体構成を示す図である。図１には、電子写真方式の画像形成装置１００が示されている。以下では、画像形成装置１００がカラープリンタである場合について説明するが、画像形成装置１００はカラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンタであってもよいし、ファックスであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびファックスの複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）であってもよい。

図１において、画像形成装置１００は、中間転写ベルト３０、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、トナーボトル１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ、一次転写ローラー３１、二次転写ローラー３３、カセット３７、従動ローラー３８、駆動ローラー３９、タイミングローラー４０、クリーニングブレード４２、トレー４８、定着装置５０、および制御装置５１を備える。制御装置５１以外の部分は印写部を構成する。

中間転写ベルト３０は、従動ローラー３８および駆動ローラー３９によって水平に張架されている。駆動ローラー３９はモーター（図示せず）に接続されている。中間転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。図１では、中間転写ベルト３０が左回りに回転する場合が示されている。中間転写ベルト３０は、たとえば、ポリカーボネート、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミドなどの主原料にカーボンを分散させた半導電性材料で形成されている。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト３０の下に設けられ、中間転写ベルト３０の回転方向に順次配置されている。トナーボトル１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋには、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（ＢＫ）のトナーが収容されている。

画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエローのトナー画像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタのトナー画像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアンのトナー画像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラックのトナー画像を形成する。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々は、感光体１０（像担持体）、帯電ローラー１１、露光部１２、現像器１３、およびクリーニングブレード１７（クリーナー）を含む。感光体１０は、たとえば積層型有機感光体である。帯電ローラー１１は、感光体１０の表面に押圧され、帯電バイアス電圧Ｖｃｂを受けて感光体１０の表面を一様に帯電させる。帯電バイアス電圧Ｖｃｂは、直流電圧ＶＤＣ１に重畳された交流電圧ＶＡＣ１である。

用紙Ｓ（記録媒体）にトナー画像を印刷する印刷モード（第１のモード）時には、ＡＣ帯電方式が採用され、直流電圧ＶＤＣ１は−６００Ｖ（第１の直流電圧）にされ、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐは１８００Ｖ（第１の交流電圧）にされる。これにより、感光体１０の表面電位Ｖ０は−６００Ｖとなる。

感光体１０へのフィルミングを防止するフィルミング防止モード（第２のモード）時には、ＤＣ帯電方式が採用され、直流電圧ＶＤＣ１は−９００Ｖ（第２の直流電圧）にされ、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐは０Ｖにされる。これにより、感光体１０の表面電位Ｖ０は−５００Ｖとなる。

露光部１２は、印刷モード時に、制御装置５１からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。露光された画像部分の表面電位（明部電位）は約−１００Ｖとなり、露光されない背景部分の表面電位（暗部電位）は約−６００Ｖとなる。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０の表面に形成される。

静電潜像は、現像器１３によって現像され、トナー画像が感光体１０の表面に形成される。すなわち、現像器１３では、キャリアおよびトナーを含む２成分現像剤が用いられる。トナーとキャリアの摩擦帯電により、トナーは負極性に帯電されている。トナーの表面には、滑材を含む外添剤が付着している。滑材は、正極性に帯電されている。滑材は、感光体１０とクリーニングブレード１７との摩擦力を低減することにより、クリーニングブレード１７のクリーニング性を高める。

現像器１３の現像ローラー１３ａには、現像バイアス電圧Ｖｄｂが印加される。現像バイアス電圧Ｖｄｂは、直流電圧ＶＤＣ２に重畳された交流電圧ＶＡＣ２である。たとえば、直流電圧ＶＤＣ２は−４００Ｖであり、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐは１．４ｋＶである。

印刷モード時には、画像部分の明部電位（約−１００Ｖ）と現像バイアス電圧Ｖｂ（−４００Ｖ）との電位差（約＋３００Ｖ）により、負極性のトナーが画像部分に供給される。背景部分の暗部電位（約−６００Ｖ）と現像バイアス電圧Ｖｂ（−４００Ｖ）との電位差（約−２００Ｖ）により、背景部分にはトナーは供給されない。このような現象により感光体１０の表面上位にトナー画像が形成される。感光体１０と中間転写ベルト３０の表面とは、互いに接触している。

フィルミング防止モード時には、感光体１０の暗部電位（約−５００Ｖ）と現像バイアス電圧Ｖｂ（−４００Ｖ）との電位差（約−１００Ｖ）により、感光体１０には負極性のトナーは供給されず、正極性の滑材が供給される。

クリーニングブレード１７は、感光体１０に圧接されている。クリーニングブレード１７は、感光体１０から中間転写ベルト３０へのトナー画像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。クリーニングブレード１７は、ポリウレタンゴムを用いて形成されている。たとえば、クリーニングブレード１７のゴム厚は２ｍｍであり、その実効当接角度は１３度であり、感光体１０に対する線圧は２９Ｎ／ｍである。

一次転写ローラー３１は、各画像形成ユニット１に対応して設けられ、中間転写ベルト３０の裏面に当接されて回転可能に支持されている。一次転写ローラー３１は、半導電性ゴムあるいは金属材料で形成されている。一次転写ローラー３１と、それに対応する画像形成ユニット１の感光体１０とは、中間転写ベルト３０を挟むように設けられている。トナー画像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー３１に印加されると、トナー画像が感光体１０から中間転写ベルト３０の表面に転写される。

イエロー（Ｙ）のトナー画像、マゼンタ（Ｍ）のトナー画像、シアン（Ｃ）のトナー画像、およびブラック（ＢＫ）のトナー画像が順に重ねられて感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー画像が中間転写ベルト３０の表面に形成される。

二次転写ローラー３３は、画像形成ユニット１Ｋの下流側の所定位置において、中間転写ベルト３０の表面に当接されて回転可能に支持されている。二次転写ローラー３３および駆動ローラー３９は、中間転写ベルト３０を挟むように設けられている。二次転写ローラー３３および中間転写ベルト３０は互いに接触しており、それらが接触している部分はニップと呼ばれる。中間転写ベルト３０が回転駆動されると、中間転写ベルト３０の表面のトナー画像が二次転写ローラー３３および中間転写ベルト３０間のニップに搬送される。

カセット３７には、多数の用紙Ｓ（記録媒体）がセットされる。各用紙Ｓは、カセット３７からタイミングローラー４０によって搬送経路４１に沿って、二次転写ローラー３３および中間転写ベルト３０間のニップに送られる。制御装置５１は、用紙Ｓが送り出されるタイミングに合わせて、二次転写ローラー３３に印加する転写電圧を制御する。

二次転写ローラー３３と中間転写ベルト３０表面のトナー画像との間に用紙Ｓが挿入されているときに、二次転写ローラー３３にトナー画像と反対極性の転写電圧が印加されると、トナー画像が中間転写ベルト３０から二次転写ローラー３３側に引き付けられ、用紙Ｓの表面に転写される。二次転写ローラー３３への用紙Ｓの搬送タイミングは、中間転写ベルト３０上のトナー画像の位置に合わせてタイミングローラー４０によって制御される。その結果、中間転写ベルト３０上のトナー画像は、用紙Ｓの適切な位置に転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｓは、上方の定着装置５０に送られる。定着装置５０は、自身を通過する用紙Ｓを加圧および加熱する。定着装置５０は、制御装置５１からの制御信号に従って、用紙の加熱度合いや、用紙に加える圧力などを制御する。定着装置５０が用紙Ｓを加熱および加圧することで、トナー画像が用紙Ｓに定着する。その後、用紙Ｓは、トレー４８に排紙される。

制御装置５１は、用紙Ｓにトナー画像を印刷する印刷モード時には、画像形成装置１００全体を制御し、用紙Ｓにトナー画像を印刷する。また制御装置５１は、感光体１０へのフィルミングを防止するフィルミング防止モード時には、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々を制御し、感光体１０の表面に滑材の膜を形成する。

また、クリーニングブレード４２は、二次転写ローラー３３よりも下流側の所定位置において、中間転写ベルト３０に圧接されている。クリーニングブレード４２は、ポリウレタンゴムであり、中間転写ベルト３０に対する線圧はたとえば３０Ｎ／ｍである。クリーニングブレード４２および従動ローラー３８は、中間転写ベルト３０を挟むように設けられている。クリーニングブレード４２は、中間転写ベルト３０から用紙Ｓへのトナー画像の転写後に中間転写ベルト３０の表面に残留するトナーを回収する。回収されたトナーは、搬送スクリュー（図示せず）で搬送され、廃トナー容器（図示せず）に貯められる。

図２は、画像形成装置１００の要部を示す図である。図２では、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのうちの１つの画像形成ユニット１に関連する部分が代表的に示されている。図２において、画像形成ユニット１には、電源５５，５６が設けられている。

電源５５は、制御装置５１によって制御され、帯電バイアス電圧Ｖｃｂを帯電ローラー１１に印加する。帯電バイアス電圧Ｖｃｂは、直流電圧ＶＤＣ１に重畳された交流電圧ＶＡＣ１を含む。直流電圧ＶＤＣ１の値は所望の値に制御可能になっており、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐの値は所望の値に制御可能になっている。感光体１０の回転軸は、接地されている。

印刷モード時において制御装置５１は、電源５５を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−６００Ｖにするとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを１８００Ｖにして、感光体１０の表面を−６００Ｖに帯電させる。

フィルミング防止モード時において制御装置５１は、電源５５を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−９００Ｖにするとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖにして、感光体１０の表面を−５００Ｖに帯電させる。

電源５６は、制御装置５１によって制御され、現像バイアス電圧Ｖｄｂを現像器１３の現像ローラー１３ａに印加する。帯電バイアス電圧Ｖｃｂは、直流電圧ＶＤＣ２に重畳された交流電圧ＶＡＣ２を含む。直流電圧ＶＤＣ２の値は所望の値に制御可能になっており、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐの値は所望の値に制御可能になっている。制御装置５１は、電源５５を制御して、直流電圧ＶＤＣ２を−４００Ｖにするとともに、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを１．４ｋＶにする。

現像器１３は、現像ローラー１３ａ、搬送部材１３ｂ，１３ｃ、隔壁１３ｄ、トナー補給口１３ｅ、およびトナー濃度検出器１３ｆを含む。この現像器１３では、トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤が使用される。トナーの表面には、滑材を含む外添剤が付着している。キャリア、トナー、および滑材の摩擦帯電により、キャリアは正極性に帯電され、トナーは負極性に帯電され、滑材は正極性に帯電されている。

搬送部材１３ｂ，１３ｃの各々は、現像ローラー１３ａと平行に配置され、現像器１３の下部において回転自在に設けられている。隔壁１３ｄは、搬送部材１３ｂ，１３ｃ間に設けられている。搬送部材１３ｂ，１３ｃは、現像剤を撹拌するとともに、図３に示すように、現像器１３内を循環させる。

トナー補給口１３ｅは、搬送部材１３ｂの上流側端部（図３中の右端）の上方に設けられている。トナー補給口１３ｅに投入されたトナーは、搬送部材１３ｂによって現像剤と撹拌されながら下流に向かって搬送され、搬送部材１３ｂの下流側端部（図３中の左端）から搬送部材１３ｃの上流側端部に搬送され、さらに、搬送部材１３ｃによって現像剤と撹拌されながら下流に向かって搬送され、現像器１３内を一周する。現像剤が現像器１３内を一周する時間は、たとえば１０秒に設定されている。

図２に戻って、現像ローラー１３ａは、円筒状に形成され、搬送部材１３ｃと感光体１０の間において回転自在に支持されている。現像ローラー１３ａと感光体１０の間には、微小なギャップが開けられている。現像ローラー１３ａの内部には、現像剤を搬送するための複数の磁極が配置されている。現像ローラー１３ａは、現像ニップ部において感光体１０と同方向に回転駆動される。現像ローラー１３ａの表面における現像剤の量は、規制ブレード(図示せず)によって所定値に規制される。

また、現像器１３の下部にはトナー濃度検出器１３ｆが設けられている。トナー濃度検出器１３ｆは、現像剤中のトナー濃度を検出し、その検出値を示す信号を制御装置５１に出力する。制御装置５１は、トナー濃度検出器１３ｆの出力信号に基づいて、現像器１３へのトナー供給量を制御する。

画像形成ユニット１に対応するトナーボトル１５は、サブホッパー６０およびジョイント７０を介して現像器１３のトナー補給口１３ｅに接続されている。サブホッパー６０内のトナー残量が少なくなると、トナーボトル１５からサブホッパー６０にトナーが供給される。トナーボトル１５は着脱可能に設けられており、トナーボトル１５内のトナーがなくなると、新しいトナーボトル１５と交換される。

トナーボトル１５は、トナーを収納しているボトル部１５ａと、供給口１５ｂが外周面に形成されたキャップ部１５ｃと、供給口１５ｂを開閉するシャッター部１５ｄとを含む。ボトル部１５ａとキャップ部１５ｃとは相対的に回転可能に取り付けられている。

トナーボトル１５の底面側には、ボトル部１５ａを回転させるボトル回転機構５７が設けられている。ボトル回転機構５７は、ステッピングモータ５７ａおよびギヤ機構５７ｂを含む。ステッピングモータ５７ａの回転力は、ギヤ機構５７ｂを介してトナーボトル１５に伝達される。ステッピングモータ５７ａは、制御装置５１によって制御される。ボトル回転機構５７によってボトル部１５ａを回転させると、ボトル部１５ａ内のトナーは、ボトル部１５ａの内周面に形成された螺旋状溝(図示せず)によって、キャップ部１５ｃの供給口１５ｂに導かれ、供給口１５ｂを介してサブホッパー６０に供給される。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、サブホッパー６０の構成および動作を示す図である。図４（Ａ）において、サブホッパー６０内には、トナーの上面レベルを検出するフロート部材６１が、軸６１ａを中心として揺動自在に設けられている。そして、フロート部材６１の下方には撹拌軸と共に回転するカム６２が設けられており、カム６２の回転によってフロート部材６１は上下に揺動する。

サブホッパー６０の下部には、補給ローラー６３が設けられている。補給ローラー６３が１回転されると、所定量のトナーがサブホッパー６０から補給ローラー６３およびジョイント７０を介して現像器１３に供給される。

図２に戻って、フロート部材６１および補給ローラー６３はサブホッパー駆動機構６４によって駆動される。サブホッパー駆動機構６４は、ステッピングモータ６４ａおよびギヤ機構６４ｂを含む。ステッピングモータ６４ａの回転力は、ギヤ機構６４ｂを介してカム６２および補給ローラー６３に伝達される。ステッピングモータ６４ａは、トナー濃度検出器１３ｆの出力信号に基づいて制御装置５１によって制御される。

制御装置５１は、トナー濃度検出器１３ｆの出力信号によって示される現像剤中のトナー濃度が目標値よりも低下した場合には、ステッピングモータ６４ａを制御して補給ローラー６３を回転させ、現像器１３にトナーを補給させる。たとえば、トナー濃度の目標値が５％の場合、トナー濃度が４．５％以下となると、補給ローラー６３が回転して、サブホッパー６０から現像器１３にトナーが補給される。トナー濃度が５％になると、補給ローラー６３の回転が停止される。補給ローラー６３が１回転すると、所定グラム数のトナーが現像器１３に補給されるので、補給ローラー６３の回転数により現像器１３に送るトナー量を管理することができる。

次に、サブホッパー６０におけるフロート部材６１の動作について説明する。図４（Ａ）に示すように、フロート部材６１の自由端側には浮体６１ｂが設けられており、トナーの上面レベルに応じて上下動する。浮体６１ｂの上面には磁石６１ｃが設けられており、サブホッパー６０の外側面には、エンプティセンサー６５が取り付けられている。エンプティセンサー６５は、リードスイッチを含み、浮体６１ｂの上面に設けられた磁石６１ｃの位置に応じたレベルの信号ＥＰを制御装置５１（図１）に出力する。

図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、サブホッパー６０内にトナーが十分にある場合は、フロート部材６１および磁石６１ｃは上方に位置するので、信号ＥＰは「Ｈ」レベルになる。また図４（Ｃ）に示すように、サブホッパー６０内のトナー量が少なくなると、トナーの上面が低下し、フロート部材６１および磁石６１ｃが下方に移動し、信号ＥＰは「Ｌ」レベルになる。

信号ＥＰが「Ｌ」レベルになると、制御装置５１は、ボトル回転機構５７を制御してトナーボトル１５のボトル部１５ａを所定時間（たとえば１０秒間）回転させ、トナーボトル１５からサブホッパー６０内にトナーを供給させる。サブホッパー６０にトナーボトル１５からトナーが補給されると、フロート部材６１および磁石６１ｃが上方に移動し、信号ＥＰは「Ｈ」レベルになる。信号ＥＰが「Ｈ」レベルになると、制御装置５１は、ボトル回転機構５７を制御してトナーボトル１５のボトル部１５ａの回転を停止させ、トナーボトル１５からサブホッパー６０へのトナーの補給を停止させる。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、画像形成装置の動作を示すタイムチャートである。特に、図５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ帯電ローラー１１に印加される直流電圧ＶＤＣ１および交流電圧ＶＡＣ１を示し、図５（Ｃ）は補給ローラー６３の動作を示している。

図５（Ａ）〜（Ｃ）において、印刷モード時（時刻ｔ０〜ｔ１）では制御装置５１は、帯電ローラー１１用の電源５５（図２）を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−６００Ｖ（第１の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを１８００Ｖ（第１の交流電圧）に設定する。これにより、感光体１０の表面は−６００Ｖに帯電される。

また制御装置５１は、現像ローラー１３ａ用の電源５６（図２）を制御して、直流電圧ＶＤＣ２を−４００Ｖ（第４の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを１４００Ｖ（第２の交流電圧）に設定する。感光体１０を露光しない場合、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−６００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−２００Ｖとなり、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着しない。

トナーの表面に正極性の滑材が残留している場合は、その電位差（−２００Ｖ）により、正極性の滑材が感光体１０の表面に付着し、感光体１０の表面に滑材膜が生成される。しかし、印刷モードでは、大きな交流電圧ＶＡＣ１を帯電ローラー１１に印加しているので、帯電ローラー１１と感光体１０のニップ部で強い放電が発生し、その放電によって感光体１０の表面の滑材膜が劣化する。

時刻ｔ１においてフィルミング防止モードが開始されると、制御装置５１は、帯電ローラー１１用の電源５５を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−９００Ｖ（第３の直流電圧、第２の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖに設定する。これにより、感光体１０の表面は−５００Ｖに帯電される。

ここでは、直流電圧ＶＤＣ１を−９００Ｖに設定したが、直流電圧ＶＤＣ１の設定値は、感光体１０の膜厚、帯電ローラー１１の抵抗、環境条件（温度、湿度など）により変化し、パッシェン則に従って決定される。直流電圧ＶＤＣ１の設定値については、テーブルを用いてもよいし、印刷枚数のような機械情報から計算しても良い。

現像バイアス電圧Ｖｄｂは印刷モード時と同じ値に維持され、直流電圧ＶＤＣ２は−４００Ｖに維持され、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐは１４００Ｖに維持される。フィルミング防止モードでは感光体１０を露光しないので、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−５００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−１００Ｖとなり、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着しない。

時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ２において、制御装置５１は、サブホッパー駆動機構６４（図２）を制御して補給ローラー６３（図２）を所定時間（時刻ｔ２〜ｔ３）だけ回転させ、現像器１３内に所定量（たとえば３ｇ）のトナーを補給させる。本実施の形態１では、２（重量％）の滑材（ステアリン酸亜鉛）が添加されたトナーを使用した。

トナー補給量は、感光体１０への滑材の供給量から決定される。補給したトナーに含まれるすべての滑剤がトナーから離脱して感光体１０の表面の膜になるわけではないので、トナーに含まれる滑材のうちの感光体１０の表面の膜になる割合を考慮してトナー補給量を決定する。ここでは３ｇのトナーを補給したが、この量に限定するものではない。トナーに含まれる滑材のうちの感光体１０の表面の膜になる割合が上がれば、トナー補給量を減らすことが可能であり、その割合が下がればトナー補給量を増やす必要がある。

現像器１３としては、現像剤の循環時間が１０秒に設定されたユニットを使用した（図３）。トナー補給口１３ｅから現像ローラー１３ａの一方端まで滑剤が搬送されるのに５秒必要であり、現像ローラー１３ａの一方端から他方端まで滑材が搬送されるのにさらに５秒必要である。現像器１３内では現像剤を撹拌しながら搬送するので、補給したトナーを現像剤に十分に分散させるためには、現像器１３内を２回循環させることが好ましい。

補給した新しいトナーが現像剤に分散されると、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−５００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−１００Ｖであるので、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着せず、正極性の滑材が感光体１０の表面に付着し、感光体１０の表面に滑材膜が生成される。フィルミング防止モードでは、交流電圧ＶＡＣ１を帯電ローラー１１に印加しないので、帯電ローラー１１と感光体１０のニップ部で強い放電は発生しない。したがって、放電による感光体１０の表面の滑材膜の劣化は小さく抑制される。

したがって、トナーの補給が終了してから所定時間Ｔｄが経過した時刻ｔ４に、補給したトナーが現像剤全体に分散されて、新しい滑材膜の形成が開始され、さらに所定時間の経過後に、感光体１０の表面全体に新しい滑材膜が形成される（時刻ｔ５）。滑材膜の形成が完了したら、フィルミング防止モードを終了し（時刻ｔ６）、帯電ローラー１１の直流電圧ＶＤＣ１および交流電圧ＶＡＣ１をともに０Ｖにする。

なお、トナーを補給してからフィルミング防止モードを終了するまでの時間は、現像器１３内で現像剤が１回循環する時間に、感光体１０が１回転する時間を加算した時間よりも長ければ、どのように設定しても構わない。また、フィルミング防止モード時には、一次転写ローラー３１に印加する転写バイアス電圧をオフしたが、これに限るものではない。

図６は、画像形成装置１００のうちのフィルミング防止モードの発動に関連する部分の構成を示す図である。図６において、画像形成装置１００は、温度検出器７１、湿度検出器７２、モード検出器７３、ＣＷ（カラー／ホワイト）比検出器７４、ライフ比検出器７５、記憶部７６、操作部７７、および判定部７８を備える。

温度検出器７１は、画像形成ユニット１の周辺温度を検出し、その検出値を示す信号を出力する。湿度検出器７２は、画像形成ユニット１の周辺湿度を検出し、その検出値を示す信号を出力する。モード検出器７３は、１ジョブ当たりの印刷ページ数（Ｐ／Ｊ）を検出し、その検出値を示す信号を出力する。ＣＷ比検出器７４は、対応する画像形成ユニット１によって形成されるトナー画像のＣＷ比を検出し、その検出値を示す信号を出力する。ＣＷ比は、画像形成領域のうちのトナーで覆われた領域の面積と、画像形成領域全体の面積との比である。

ライフ比検出器７５は、画像形成ユニット１の累積印刷枚数を検出し、検出した累積印刷枚数とその上限値との比であるライフ比（％）を示す信号を出力する。画像形成ユニット１の累積印刷枚数が上限値に到達すると、ライフ比は１００（％）となる。ライフ比が１００（％）になると寿命が尽きるので、画像形成ユニット１を新品と交換する必要がある。温度検出器７１、湿度検出器７２、モード検出器７３、ＣＷ比検出器７４、ライフ比検出器７５は、印写部の機械情報を検出する情報検出器を構成する。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、記憶部７６に格納されたテーブルＴａ，Ｔｂ，Ｔｃを示す図である。テーブルＴａは、温度検出器７１によって検出された温度と、湿度検出器７２によって検出された湿度と、発動点数Ｔ１との関係を示している。テーブルＴａでは、温度が２５℃よりも低く、かつ湿度が５０％よりも低い場合は発動点数Ｔ１が０にされ、温度が２５℃を超え、かつ湿度が５０％を超えると発動点数Ｔ１が１にされ、温度が３５℃を超え、かつ湿度が７０％を超えると発動点数Ｔ１が２にされる。

テーブルＴｂは、モード検出器７３によって検出されたモード（Ｐ／Ｊ）と、ＣＷ比検出器７４によって検出されたＣＷ比（％）と、発動点数Ｕ１との関係を示している。テーブルＴｂでは、ＣＷ比が３％よりも大きい場合は発動点数Ｕ１が０にされ、ＣＷ比が３％よりも小さく、かつモードが３Ｐ／Ｊよりも小さい場合は発動点数Ｕ１が１にされる。また、ＣＷ比が１％よりも小さくなると発動点数Ｕ１が１にされ、さらにモードが３Ｐ／Ｊよりも小さくなると発動点数Ｕ１が２にされる。

テーブルＴｃは、ライフ比検出器７５によって検出されたライフ比（％）と発動点数Ｌ１との関係を示している。テーブルＴｃでは、ライフ比が５０％よりも小さい場合は発動点数Ｌ１が０にされ、ライフ比が５０％〜７０％である場合は発動点数Ｌ１が１にされ、ライフ比が７０％〜８０％である場合は発動点数Ｌ１が２にされ、ライフ比が８０％を超えると発動点数Ｌ１が３にされる。

図６に戻って、操作部７７は、たとえばサービスマンによって操作され、記憶部７６に格納されたテーブルＴａ，Ｔｂ，Ｔｃの内容の書き換え、追加を行ったり、新たなテーブルを記憶部７６に格納する。また、操作部７７は、画像形成装置１００のユーザーによって操作され、印刷枚数、印刷の開始などを制御装置５１に指示する。

判定部７８は、検出器７１〜７５の検出結果である機械情報と記憶部７６内のテーブルＴａ〜Ｔｃの内容とに基づいて、機械情報が所定の条件を満たしているか否かを判定し、判定結果を示す信号ＤＴを出力する。機械情報が所定の条件を満たしていない場合には信号ＤＴは「Ｌ」レベルにされ、機械情報が所定の条件を満たしている場合には信号ＤＴは「Ｈ」レベルにされる。

機械情報が所定条件を満たしているか否かの基準は、どのように設定してもよい。機械情報が高温高湿で、モード（Ｐ／Ｊ）が小さく、ＣＷ比が小さく、ライフ比が５０％を超えると、感光体１０へのフィルミングが発生し易くなることが経験上、分かっている。したがって、たとえば、発動点数Ｔ１，Ｕ１，Ｌ１の和（または積）が所定値（たとえば３点）以上であるか否かを基準としてもよい。また、発動点数Ｌ１が１以上になり、かつ発動点数Ｔ１，Ｕ１の和（または積）が所定値（たとえば１点）以上になっているか否かを基準としてもよい。記憶部７６および判定部７８は、制御装置５１に含まれていてもよいし、制御装置５１とは別に設けられていても構わない。判定部７８の出力信号ＤＴが「Ｈ」レベルにされた場合には、制御装置５１はフィルミング防止モードを実行する。

図８は、制御装置５１の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１において制御装置５１は、操作部７７（図６）からの指示に従って、印刷モードを実行する。具体的には、制御装置５１は、画像形成装置１００全体を制御して所定枚数の用紙Ｓにトナー画像を印刷する。

ステップＳ２において制御装置５１は、判定部７８の出力信号ＤＴが「Ｈ」レベルであるか否かを判別する。信号ＤＴが「Ｈ」レベルである場合は、ステップＳ３において制御装置５１は、画像形成装置１００全体を制御してフィルミング防止モードを実行し、１回のジョブを終了する。信号ＤＴが「Ｌ」レベルである場合は、制御装置５１は、フィルミング防止モードを実行せずに１回のジョブを終了する。

以上のように、この実施の形態１では、フィルミング防止モード時には制御装置５１は、補給ローラー６３を制御して所定量のトナーを現像器１３に補給させるとともに、電源５５を制御して帯電バイアス電圧Ｖｃｂとして直流電圧ＶＤＣ１＝−９００Ｖを帯電ローラー１１に印加させることにより、感光体１０に滑材の膜を形成する。したがって、感光体１０へのフィルミングを防止することができる。また、滑材を塗布する装置を別途設ける必要がないので、装置の小型化を図ることができる。

なお、図８では、印刷モードを実行した直後に信号ＤＴが「Ｈ」レベルであるか否かを判別したが、印刷モードを実行する直前に信号ＤＴが「Ｈ」レベルであるか否かを判別してもよい。また、画像形成装置１００のスタンバイ時や、温度および湿度がある一定のしきい値を超えて変化したときに、信号ＤＴが「Ｈ」レベルであるか否かを判別してもよい。また、画像形成装置１００のスリープ復帰後や、電源が投入された場合に所定のタイミングで、信号ＤＴが「Ｈ」レベルであるか否かを判別してもよい。

また、上記実施の形態１では、判定部７８は、検出器７１〜７５の出力信号とテーブルＴａ〜Ｔｃの内容とに基づいて機械情報が所定の条件を満たしているか否かを判定したが、これに限るものではない。判定部７８は、検出器７１〜７５の出力信号とテーブルＴａ〜Ｔｃの内容と所定の数式とに基づいて、機械情報が所定の条件を満たしているか否かを判定してもよい。所定の数式は、記憶部７６に格納されていてもよいし、判定部７８に保持されていても構わない。

所定の数式は、Ｆ＝Ｌ１×Ｔ１×Ｕ１である。判定部７８は、Ｆが１以上である場合に信号ＤＴを「Ｈ」レベルにする。たとえば、テーブルＴｃ，Ｔａ，Ｔｂの発動点数Ｌ１，Ｔ１，Ｕ１がともに１である場合には、Ｆ＝１であるので、信号ＤＴが「Ｈ」レベルになり、フィルミング防止モードが実行される。テーブルＴｃ，Ｔａの発動点数Ｌ１，Ｔ１がともに１であっても、テーブルＴｂの発動点数Ｕ１が０である場合には、Ｆ＝０であるので、信号ＤＴは「Ｌ」レベルとなり、フィルミング防止モードは実行されない。

図９は、実施の形態１の変更例を示すフローチャートである。ステップＳ１１において判定部７８は、機械情報（検出器７１〜７５の出力信号）を取得する。ステップＳ１２において判定部７８は、テーブルＴａ，Ｔｂ，Ｔｃを参照して、機械情報の発動点数Ｔ１，Ｕ１，Ｌ１を獲得し、Ｆ＝Ｌ１×Ｔ１×Ｕ１の値を計算する。ステップＳ１３において判定部７８は、Ｆが１以上であるか否かを判別する。Ｆが１以上である場合は、ステップＳ１４において判定部７８は信号ＤＴを「Ｈ」レベルにして今回の判定動作を終了する。Ｆが１以上でない場合、すなわちＦ＝０である場合には、ステップＳ１５において判定部７８は信号ＤＴを「Ｌ」レベルにして今回の判定動作を終了する。

また、所定の数式は、Ｆ＝Ｌ１×（Ｌ１＋Ｔ１＋Ｕ１）であっても構わない。判定部７８は、Ｆが２以上である場合に信号ＤＴを「Ｈ」レベルにする。たとえば、テーブルＴｃ，Ｔａ，Ｔｂの発動点数Ｌ１，Ｔ１，Ｕ１がともに１である場合には、Ｆ＝３であるので、信号ＤＴが「Ｈ」レベルになり、フィルミング防止モードが実行される。テーブルＴａ，Ｔｂの発動点数Ｔ１，Ｕ１がともに１であっても、テーブルＴｃの発動点数Ｌ１が０である場合には、Ｆ＝０であるので、信号ＤＴは「Ｌ」レベルとなり、フィルミング防止モードは実行されない。

図１０は、実施の形態１の他の変更例を示すブロック図であって、図６と対比される図である。図１０を参照して、この変更例が実施の形態１と異なる点は、画像形成装置１００に通信装置７９が設けられ、通信装置７９が通信回線１０５を介してデータセンター１１０の通信装置１１１に接続されている点である。通信装置７９は、画像形成装置１００の操作部７７に接続されている。通信装置１１１は、データセンター１１０内の操作部１１２に接続されている。

データセンター１１０は、複数の画像形成装置１００を遠隔地から管理している。データセンター１１０の職員は、操作部１１２を操作することによって画像形成装置１００の操作部７７を遠隔操作し、記憶部７６内のテーブルＴａ，Ｔｂ，Ｔｃの内容の書き換え、追加を行なったり、新たなテーブルを記憶部７６に格納する。この変更例では、データセンター１１０から記憶部７６の内容の書き換え、追加などを行なうことが可能となっている。

図１１は、実施の形態１のさらに他の変更例を示すブロック図であって、図１０と対比される図である。図１１の変更例が図１０の変更例と異なる点は、画像形成装置１００では記憶部７６、判定部７８、および通信装置７９が通信装置８０および信号発生器８１で置換され、データセンター１１０に記憶部７６Ａおよび判定部７８Ａが設けられている点である。

通信装置８０は、検出器７１〜７５の出力信号を通信回線１０５を介してデータセンター１１０に送信する。データセンター１１０の通信装置１１１は、検出器７１〜７５の出力信号を受信して判定部７８Ａに与える。記憶部７６Ａには、テーブルＴａ，Ｔｂ，Ｔｃ（図７）が格納されている。判定部７８Ａは、通信装置１１１からの検出器７１〜７５の出力信号（機械情報）と記憶部７６Ａ内のテーブルＴａ〜Ｔｃの内容とに基づいて、機械情報が所定の条件を満たしているか否かを判定し、判定結果を示す信号ＤＴを通信装置１１１に出力する。

通信装置１１１は、信号ＤＴを通信回線１０５および通信装置８０を介して信号発生器８１に送信する。信号発生器８１は、信号ＤＴを出力する。制御装置５１が、信号ＤＴが「Ｈ」レベルである場合にはフィルミング防止モードを実行する。この変更例では、データセンター１１０において機械情報が所定条件を満たしているか否かを判定するので、画像形成装置１００の構成の簡単化を図ることができる。

[実施の形態２]
図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の実施の形態２による画像形成装置の動作を示すタイムチャートであって、図５（Ａ）〜（Ｃ）と対比される図である。図１２（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ帯電ローラー１１に印加される直流電圧ＶＤＣ１および交流電圧ＶＡＣ１を示し、図１２（Ｃ）はパッチトナー画像の形成動作を示し、図１２（Ｄ）は補給ローラー６３の動作を示している。この実施の形態２では、感光体１０の表面にパッチトナー画像を形成してクリーニングすることにより感光体１０の表面の劣化した滑材膜を除去した後に、感光体１０の表面に新しい滑材膜を生成する。

すなわち、図１２（Ａ）〜（Ｄ）において、印刷モード時（時刻ｔ０〜ｔ１）では制御装置５１は、帯電ローラー１１用の電源５５（図２）を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−６００Ｖ（第１の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを１８００Ｖ（第１の交流電圧）に設定する。これにより、感光体１０の表面は−６００Ｖに帯電される。

また制御装置５１は、現像ローラー１３ａ用の電源５６（図２）を制御して、直流電圧ＶＤＣ２を−４００Ｖ（第４の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを１４００Ｖ（第２の交流電圧）に設定する。感光体１０を露光しない場合には、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−６００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−２００Ｖとなり、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着しない。

時刻ｔ１においてフィルミング防止モードが開始されると、制御装置５１は、露光部１２を制御して感光体１０の表面全体を露光させる。露光された部分の表面電位（明部電位）は約−１００Ｖとなる。感光体１０の明部電位ＶＬ≒−１００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＬ−ＶＤＣ２≒＋３００Ｖとなる。この電位差により、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着し、感光体１０の表面全体にパッチトナー画像が生成される（時刻ｔ１〜ｔ２）。感光体１０の回転に伴ってパッチトナー画像はクリーニングブレード１７（図１、図２）によって除去される。その際、感光体１０の表面の劣化した滑材膜がパッチトナー画像とともに除去され、感光体１０の表面がリフレッシュされる。

なお、パッチトナー画像におけるトナー付着量をベタ付着量（５ｇ／ｍ２）としたが、これに限るものではなく、感光体１０の表面をリフレッシュすることが可能な量であれば、どのようなトナー付着量でも構わない。また、一次転写ローラー３１に印加する転写バイアス電圧をオフしたが、これに限るものではない。

次に、時刻ｔ２において制御装置５１は、帯電ローラー１１用の電源５５を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−１０００Ｖ（第２の直流電圧、第３の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖに設定する。これにより、感光体１０の表面は−４５０Ｖに帯電される。また、現像バイアス電圧Ｖｄｂは印刷モード時と同じ値に維持され、直流電圧ＶＤＣ２は−４００Ｖに維持され、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐは１４００Ｖに維持される。このとき、感光体１０を露光しないので、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−４５０Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−５０Ｖとなる。この電位差により、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着しない。

時刻ｔ２から所定時間経過後の時刻ｔ３において、制御装置５１は、サブホッパー駆動機構６４を制御して補給ローラー６３（図２）を所定時間（時刻ｔ３〜ｔ４）だけ回転させ、現像器１３内に所定量（たとえば３ｇ）のトナーを補給させる。本実施の形態２では、２（重量％）の滑材（ステアリン酸亜鉛）が添加されたトナーを使用した。

現像器１３としては、現像剤の循環時間が１０秒に設定されたユニットを使用した（図３）。トナー補給口１３ｅから現像ローラー１３ａの一方端まで滑剤が搬送されるのに５秒必要であり、現像ローラー１３ａの一方端から他方端まで滑材が搬送されるのにさらに５秒必要である。現像器１３内では現像剤を撹拌しながら搬送するので、補給したトナーを現像剤に十分に分散させるためには、現像器１３内を２回循環させることが好ましい。

補給した新しいトナーが現像剤に分散されると、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−４５００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−５０Ｖにより、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着せず、正極性の滑材が感光体１０の表面に付着し、感光体１０の表面に滑材膜が生成される。フィルミング防止モードでは、交流電圧ＶＡＣ１を帯電ローラー１１に印加しないので、帯電ローラー１１と感光体１０のニップ部で強い放電は発生しない。したがって、放電による感光体１０の表面の滑材膜の劣化は小さく抑制される。

したがって、トナーの補給が終了してから所定時間Ｔｄが経過した時刻ｔ５に、補給したトナーが現像剤全体に分散されて、新しい滑材膜の形成が開始され、さらに所定時間の経過後に、感光体１０の表面全体に新しい滑材膜が形成される（時刻ｔ６）。滑材膜の形成が完了したら、フィルミング防止モードを終了し（時刻ｔ７）、帯電ローラー１１の直流電圧ＶＤＣ１および交流電圧ＶＡＣ１をともに０Ｖにする。

以上のように、この実施の形態２では、感光体１０の表面にパッチトナー画像を形成してクリーニングすることにより感光体１０の表面の劣化した滑材膜を除去した後に、感光体１０の表面に新しい滑材膜を生成する。したがって、感光体１０へのフィルミングの発生をより効果的に防止することができる。

図１３（Ａ）〜（Ｅ）は、実施の形態２の変更例を示すタイムチャートであって、図１２（Ａ）〜（Ｄ）と対比される図である。図１３（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、この変更例では、時刻ｔ１〜ｔ２において制御装置５１は、露光部１２を制御して感光体１０を露光させる代わりに、感光体１０の表面を露光させる帯電ローラー１１用の電源５５を制御して交流電圧ＶＡＣ１を０Ｖにする。交流電圧ＶＡＣ１を０Ｖにすると、感光体１０の表面電位Ｖ０が−１００Ｖに低下する。感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−１００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差ＶＤ−ＶＤＣ２≒＋３００Ｖにより、負極性のトナーが感光体１０の表面に付着し、パッチトナー画像が生成される。この変更例でも、実施の形態２と同じ効果が得られる。

図１４（Ａ）〜（Ｅ）は、実施の形態２の変更例を示すタイムチャートであって、図１２（Ａ）〜（Ｄ）と対比される図である。図１４（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、この変更例では、補給した新しいトナーを現像剤中に分散させている期間（時刻ｔ２〜ｔ５）には、制御装置５１は、現像ローラー１３ａ用の電源５６（図２）を制御して、直流電圧ＶＤＣ２を−４００Ｖに維持するとともに、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖにする。交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖにすると、トナーは現像ローラー１３ａと感光体１０との間を往復動しないので、トナーの表面の滑材が感光体１０の表面に付着することが抑制される。

補給した新しいトナーが現像剤中に分散した時刻ｔ５には制御装置５１は、現像ローラー１３ａ用の電源５６を制御して、直流電圧ＶＤＣ２を−４００Ｖに維持するとともに、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを１４００Ｖにする。交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを１４００Ｖにすると、トナーが現像ローラー１３ａと感光体１０との間を往復動するので、トナーの表面の滑材が感光体１０の表面に付着し、感光体１０の表面に新しい滑材膜が形成される。フィルミング防止モードが終了すると、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐは０Ｖにされる。

この変更例では、補給した新しいトナーが現像剤全体に分散した後に感光体１０の表面に新しい滑材膜を形成するので、感光体１０の表面に新しい滑材膜を均一に形成することができる。また、補給した滑材を高い効率で滑材膜にすることができるので、トナーの補給量を低減することができる。

[実施の形態３]
図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の実施の形態３による画像形成装置の動作を示すタイムチャートであって、図１２（Ａ）〜（Ｄ）と対比される図である。図１５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ帯電ローラー１１に印加される直流電圧ＶＤＣ１および交流電圧ＶＡＣ１を示し、図１５（Ｃ）はパッチトナー画像の形成動作を示し、図１５（Ｄ）は補給ローラー６３の動作を示している。この実施の形態３では、トナーを補給して現像剤に分散させる期間（時刻ｔ２〜ｔ５）には、感光体１０の表面電位Ｖ０を低下させることにより、滑材の感光体１０の表面への付着を抑制する。

すなわち、図１５（Ａ）〜（Ｄ）において、印刷モード時（時刻ｔ０〜ｔ１）では制御装置５１は、帯電ローラー１１用の電源５５（図２）を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−６００Ｖ（第１の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを１８００Ｖ（第１の交流電圧）に設定する。これにより、感光体１０の表面は−６００Ｖに帯電される。

また制御装置５１は、現像ローラー１３ａ用の電源５６（図２）を制御して、直流電圧ＶＤＣ２を−４００Ｖ（第４の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを１４００Ｖ（第２の交流電圧）に設定する。感光体１０を露光しない場合には、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−６００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−２００Ｖとなる。この電位差により、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着しない。

時刻ｔ１においてフィルミング防止モードが開始されると、制御装置５１は、露光部１２を制御して感光体１０の表面全体を露光させる。露光された部分の表面電位（明部電位）は約−１００Ｖとなる。感光体１０の明部電位ＶＬ≒−１００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＬ−ＶＤＣ２≒＋３００Ｖとなる。この電位差により、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着し、感光体１０の表面全体にパッチトナー画像が生成される（時刻ｔ１〜ｔ２）。感光体１０の回転に伴ってパッチトナー画像はクリーニングブレード１７（図１、図２）によって除去される。その際、感光体１０の表面の劣化した滑材膜がパッチトナー画像とともに除去され、感光体１０の表面がリフレッシュされる。

次に、時刻ｔ２において制御装置５１は、帯電ローラー１１用の電源５５を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−７５０Ｖ（第３の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖに設定する。これにより、感光体１０の表面は−４５０Ｖに帯電される。また、現像バイアス電圧Ｖｄｂは印刷モード時と同じ値に維持され、直流電圧ＶＤＣ２は−４００Ｖに維持され、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐは１４００Ｖに維持される。このとき、感光体１０を露光しないので、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−４５０Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−５０Ｖとなり、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着しない。また、電位差が−５０Ｖと小さいので、滑材の感光体１０への付着は抑制される。

時刻ｔ２から所定時間経過後の時刻ｔ３において、制御装置５１は、サブホッパー駆動機構６４を制御して補給ローラー６３（図２）を所定時間（時刻ｔ３〜ｔ４）だけ回転させ、現像器１３内に所定量（たとえば３ｇ）のトナーを補給させる。本実施の形態２では、２（重量％）の滑材（ステアリン酸亜鉛）が添加されたトナーを使用した。

現像器１３としては、現像剤の循環時間が１０秒に設定されたユニットを使用した（図３）。トナー補給口１３ｅから現像ローラー１３ａの一方端まで滑剤が搬送されるのに５秒必要であり、現像ローラー１３ａの一方端から他方端まで滑材が搬送されるのにさらに５秒必要である。現像器１３内では現像剤を撹拌しながら搬送するので、補給したトナーを現像剤に十分に分散させるためには、現像器１３内を２回循環させることが好ましい。

補給した新しいトナーが現像剤全体に分散される時刻ｔ５において制御装置５１は、帯電ローラー１１用の電源５５を制御して、直流電圧ＶＤＣ１を−１０００Ｖ（第２の直流電圧）に設定するとともに、交流電圧ＶＡＣ１のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖに維持するこれにより、感光体１０の表面は−６００Ｖに帯電される。また、現像バイアス電圧Ｖｄｂは印刷モード時と同じ値に維持され、直流電圧ＶＤＣ２は−４００Ｖに維持され、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐは１４００Ｖに維持される。

このとき、感光体１０を露光しないので、感光体１０の暗部電位ＶＤ≒−６００Ｖと現像ローラー１３ａの直流電圧ＶＤＣ２＝−４００Ｖとの電位差はＶＤ−ＶＤＣ２≒−２００Ｖとなり、負極性のトナーは感光体１０の表面に付着せず、正極性の滑材が感光体１０の表面に付着し、感光体１０の表面に滑材膜が生成される。フィルミング防止モードでは、交流電圧ＶＡＣ１を帯電ローラー１１に印加しないので、帯電ローラー１１と感光体１０のニップ部で強い放電は発生しない。したがって、放電による感光体１０の表面の滑材膜の劣化は小さく抑制される。

したがって、トナーの補給が終了してから所定時間Ｔｄが経過した時刻ｔ５に、補給したトナーが現像剤全体に分散されて、新しい滑材膜の形成が開始され、さらに所定時間の経過後に、感光体１０の表面全体に新しい滑材膜が形成される（時刻ｔ６）。滑材膜の形成が完了したら、フィルミング防止モードを終了し（時刻ｔ７）、帯電ローラー１１の直流電圧ＶＤＣ１および交流電圧ＶＡＣ１をともに０Ｖにする。

以上のように、この実施の形態３では、補給した新しいトナーが現像剤中に分散させている期間（時刻ｔ２〜ｔ５）では、感光体１０の暗部電位ＶＤと現像ローラー１３ａとの電位差を小さくして感光体１０への滑材の付着を抑制する。そして、補給したトナーが現像剤全体に分散した後に、感光体１０の暗部電位ＶＤと現像ローラー１３ａとの電位差を大きくして感光体１０の表面に滑材膜を形成する。したがって、感光体１０の表面に新しい滑材膜を均一に形成することができる。また、補給した滑材を高い効率で滑材膜にすることができ、トナーの補給量を低減することができる。

図１６（Ａ）〜（Ｅ）は、実施の形態３の変更例を示すタイムチャートであって、図１５（Ａ）〜（Ｄ）と対比される図である。図１６（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、この変更例では、補給した新しいトナーを現像剤中に分散させている期間（時刻ｔ２〜ｔ５）には、制御装置５１は、現像ローラー１３ａ用の電源５６（図２）を制御して、直流電圧ＶＤＣ２を−４００Ｖに維持するとともに、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖにする。交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖにすると、トナーは現像ローラー１３ａと感光体１０との間を往復動しないので、トナーの表面の滑材が感光体１０の表面に付着することが抑制される。

補給した新しいトナーが現像剤全体に分散した時刻ｔ５には制御装置５１は、現像ローラー１３ａ用の電源５６を制御して、直流電圧ＶＤＣ２を−４００Ｖに維持するとともに、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを１４００Ｖにする。交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐを１４００Ｖにすると、トナーが現像ローラー１３ａと感光体１０との間を往復動するので、トナーの表面の滑材が感光体１０の表面に付着し、感光体１０の表面に新しい滑材膜が形成される。フィルミング防止モードが終了すると、交流電圧ＶＡＣ２のピーク間電圧Ｖｐｐは０Ｖにされる。

この変更例では、補給した新しいトナーが現像剤全体に分散した後に現像ローラー１３ａに交流電圧ＶＡＣ２を印加して感光体１０の表面に新しい滑材膜を形成するので、感光体１０の表面に新しい滑材膜を均一に形成することができる。また、補給した滑材を高い効率で滑材膜にすることができるので、トナーの補給量を低減することができる。

図１７は、実施の形態３の他の変更例を示す回路ブロック図である。図１７を参照して、この変更例では、トナー濃度検出器１３ｆ（図２）と制御装置５１（図２）との間にスイッチ８５が設けられている。トナー濃度検出器１３ｆは、現像器１３内の現像剤のトナー濃度を検出し、検出値を示す信号を出力する。スイッチ８５の一方端子８５ａはトナー濃度検出器１３ｆの出力信号を受け、その他方端子８５ｂは信号ＶＨを受け、その共通端子８５ｃは制御装置５１に接続される。

信号ＶＨは、現像器１３内の現像剤のトナー濃度が上限値を超えている場合にトナー濃度検出器１３ｆから出力される信号である。制御装置５１は、トナー濃度検出器１３ｆから信号ＶＨが出力されている場合には、現像器１３にトナーを補給する必要がないので、補給ローラー６３（図２）を停止状態に維持する。スイッチ８５は、制御装置５１からの信号ＭＳによって制御される。

信号ＭＳが「Ｈ」レベルである場合には、スイッチ８５の端子８５ａ，８５ｃ間が導通し、トナー濃度検出器１３ｆの出力信号がスイッチ８５を介して制御装置５１に与えられる。制御装置５１は、トナー濃度検出器１３ｆの出力信号に基づいて補給ローラー６３（図２）を制御し、現像器１３内の現像剤のトナー濃度を目標値に維持する。

信号ＭＳが「Ｌ」レベルである場合には、スイッチ８５の端子８５ｂ，８５ｃ間が導通し、信号ＶＨがスイッチ８５を介して制御装置５１に与えられる。制御装置５１は、トナー濃度検出器１３ｆの出力信号に関係なく、補給ローラー６３を停止状態に維持する。

図１８（Ａ）〜（Ｆ）は、図１６で説明した画像形成装置の動作を示すタイムチャートであって、図１６（Ａ）〜（Ｅ）と対比される図である。図１８（Ａ）〜（Ｆ）において、パッチトナー画像の形成が開始される前の時刻ｔＡから補給ローラー６３の回転が開始される前の時刻ｔＢまで信号ＭＳは「Ｌ」レベルにされる。したがって、時刻ｔＡ〜ｔＢの期間は、補給ローラー６３は停止状態に維持され、トナーの補給は停止される。

制御装置５１は通常、トナー濃度検出器１３ｆの出力信号に基づいてトナーが減っていると判断した場合には補給ローラー６３を回転させて現像器１３にトナーを補給する。しかし、パッチトナー画像を生成したためにトナー濃度が低下した場合に直ぐにトナーを補給してしまうと、滑材膜形成のためのトナー補給動作（時刻ｔ３〜ｔ４）と別にトナー補給を行なうこととなり、効率的ではない。また、トナー濃度が十分に高いときにトナーを補給をすると、現像の濃度が一定に保たれなくなる。

これに対して本変更例では、パッチトナー画像を形成する期間を挟む期間（時刻ｔＡ〜ｔＢ）においてトナー補給を停止するので、滑剤膜の形成に必要なトナー量を供給しつつ現像器１３のトナー量は適正量に維持することができる。

図１９（Ａ）〜（Ｆ）は、実施の形態３のさらに他の変更例を示すタイムチャートであって、図１８（Ａ）〜（Ｆ）と対比される図である。図１８（Ｄ）で示したように、上記変更例では、補給ローラー６３を連続的に回転させて所定量のトナーを補給した。これに対して本変更例では、図１９（Ｄ）に示すように、補給ローラー６３を間欠的に回転させて所定量のトナーを補給する。この変更例では、トナーを複数回に分けて補給するので、現像剤と補給したトナーとを効率よく撹拌することができ、撹拌時間を短縮することができる。したがって、現像器１３内を一周させる間に、補給したトナーを現像剤全体に分散させることができ、トナーの補給が終了してから滑材膜を形成するまでの時間Ｔｄを短縮することができる。

なお、本願発明の画像形成装置における像担持体（感光体１０）、帯電手段（帯電ローラー１１）、露光手段（露光部１２）、現像手段（現像器１３）、清掃手段（クリーニングブレード１７，４２）、転写手段（中間転写ベルト３０、一次転写ローラー３１、二次転写ローラー３３）、定着手段（定着装置５０）などについては、周知の電子写真方式の技術を任意に選択、使用してよい。

また、トナーについては、一般に使用されている公知の方法で製造することができ、たとえば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法などを用いて製造することができる。また、トナーに使用するバインダー樹脂としては、たとえば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）やポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。そして、これらの樹脂単体もしくは複合体によるバインダー樹脂は、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲のもの、またはガラス転移点が５０〜７５℃の範囲のものであることが好ましい。

着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、たとえば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッドなどが挙げられる。そして、上記したバインダー樹脂１００重量部に対して２〜２０重量部の割合で着色剤を用いることが好ましい。

また、バインダー樹脂に含有される荷電制御材としては、トナーが正帯電性である場合は、たとえばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などが使用され、トナーが負帯電性である場合は、クロム、コバルト、アルミニウム、鉄などの金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレン化合物などが使用される。この荷電制御材は、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。さらに、バインダー樹脂に含有される離型材については、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックスなどが単独あるいは２種類以上組合せて使用されており、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。

また、トナーの帯電性能や流動性、あるいはクリーニング性を向上させる観点から、トナー母体粒子の表面に公知の無機微粒子や有機微粒子などの粒子、滑剤を外添剤として添加することができる。これらの外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。

滑剤は、クリーニング性や転写性をさらに向上させる目的で使用される。滑剤としては、たとえば、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウムなどの塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウムなどの塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウムなどの塩、リノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩などの（高級）脂肪酸金属塩粒子が挙げられる。

本発明では、外添剤として、少なくとも体積基準のメジアン径が０．５〜１．５μｍの範囲である脂肪酸金属塩粒子（滑剤）を有することを特徴とする。これは、上記トナー（母体粒子）との物理的、静電的な保持性との関係から、上記した粒径範囲の滑剤を用いることで、上記した発明の効果を有効に発現し得るためである。

上記脂肪酸金属塩粒子の体積基準のメジアン径が０．５μｍ未満の場合には、現像器１３における混合ストレスにより変形、融着し、キャリアや他の部材の表面を汚染してしまうため好ましくない。一方、上記脂肪酸金属塩粒子の体積基準のメジアン径が１．５μｍよりも大きいと、トナー（母体粒子）との保持性が低下し、すぐに離れてしまい、偏りを伴った画像不良が生じるため好ましくない。上記脂肪酸金属塩粒子（滑剤）の体積基準のメジアン径（体積平均粒径）は、レーザー回折粒度測定装置ＳＡＬＤ−２１００を使用して測定することができる。なお、トナーから上記脂肪酸金属塩粒子（滑剤）を分離するのは、上記した外添剤分離法の応用において、フィルタ孔径の目的に応じた選択や、遠心分離で可能である。

上記体積基準のメジアン径の脂肪酸金属塩（粒子）としては、上記した各種（高級）脂肪酸金属塩（粒子）を用いることができるが、なかでもステアリン酸金属塩が好ましく、たとえば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛などがあるが、滑剤としての性能や、静電的なトナー保持性の観点から、ステアリン酸亜鉛が特に好ましい。

上記体積基準のメジアン径の脂肪酸金属塩粒子（滑剤）の含有量は、トナー全量に対して、０．０５〜０．６０質量％である。上記脂肪酸金属塩粒子（滑剤）の含有量が、０．０５質量％以上であれば、本発明の効果を有効に発現することができる点で優れている。上記脂肪酸金属塩粒子（滑剤）の含有量が、０．６０質量％以下であれば、過剰添加に伴うトナー、キャリア間の帯電阻害が抑制されるほか、本発明の効果を有効に発現することができる点で優れている。

本発明では、外添剤として、上記した粒径範囲の滑剤（上記体積基準のメジアン径の脂肪酸金属塩粒子）を用いていればよく、この他にも、上記した公知の無機微粒子や有機微粒子などの粒子を併用してもよい。

上記無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナなどの無機酸化物微粒子；ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子などの無機ステアリン酸化合物微粒子；あるいは、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物微粒子；などによる無機微粒子を好ましいものとして挙げられる。このうちチタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムなどの無機チタン酸化合物微粒子（金属酸化物微粒子）は、研磨効果が高い特徴を有するものである。また、シリカ粒子としては、たとえば、コロイダルシリカ、アルコキシシランの加水分解物（ゾルゲル法により作製されたシリカ）、沈殿シリカなどの湿式法で製造されたシリカ、フュームドシリカ、溶融シリカなどの乾式法で製造されたシリカなどが用いられる。

必要に応じてこれらの無機微粒子は、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上などのために、シランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって、光沢処理、疎水化処理などが行われていてもよい。外添剤の流動性が向上するという観点から、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などで疎水化処理（表面処理）したシリカ粒子を用いると好ましい。

これらの無機微粒子は、個数平均一次粒子径が５ｎｍ〜２μｍ程度の球形の疎水化処理有りまたは無しの無機微粒子を用いるのが好ましい。なお、無機微粒子の個数平均一次粒子径は、電子顕微鏡写真を用いて算出することができるが、具体的には、走査型電子顕微鏡にてトナー試料の３万倍写真を撮影し、この写真画像をスキャナーにより取り込む。画像処理解析装置ＬＵＺＥＸ（登録商標） ＡＰ（株式会社ニレコ製）にて、当該写真画像のトナー表面に存在する外添剤について２値化処理し、外添剤１種につき１００個についての水平方向フェレ径を算出、その平均値を個数平均粒子径とした。

無機微粒子としては、個数平均一次粒子径が異なる二種の粒子（たとえば、シリカ粒子）を用いてもよい。たとえば、粒径が大きい方の個数平均一次粒子径が６０〜２５０ｎｍであると好ましく、８０〜２００ｎｍであるとより好ましい。このような範囲であれば、トナー母体粒子への大きい方の粒子の付着を促進し、帯電量の安定性およびクリーニング性を向上させることができる。また、粒径が小さい方の個数平均一次粒子径は、５〜４５ｎｍであると好ましく、１２〜４０ｎｍであるとより好ましい。かような範囲であれば、小径シリカ粒子の良好な帯電性を十分に得ることができ、また、トナー母体粒子表面において均一に付着しやすくすることで、高温高湿環境下における初期帯電量および帯電量の安定性を向上させることができるためである。

有機微粒子としては、個数平均一次粒子径が１０ｎｍ〜２μｍ程度の球形の有機微粒子を使用することができる。具体的には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体による有機微粒子を使用することができる。なお、有機微粒子の個数平均一次粒子径は、無機微粒子の個数平均一次粒子径と同様に電子顕微鏡写真を用いて算出することができる。

外添剤の添加量は、トナー粒子１００質量部に対して０．１〜１０．０質量部であることが好ましい。外添剤の添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、Ｖ型混合機などの公知の種々の混合装置を使用して添加する方法が挙げられる。

キャリアは、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用され、そのキャリア粒径としては、限定されるものではないが、１５〜１００μｍが好ましい。そして、トナーとキャリアの混合比は、所望のトナー帯電量が得られるように調整されれば良く、トナーとキャリアの合計量に対するトナー比を、３〜３０重量％とすることで、好適に調整される。また、トナー比は、４〜２０重量％とすることが更に好ましい。

ところで、バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることでも構成される。バインダー型キャリアの帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御される。そして、バインダー樹脂は、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂などが使用される。

バインダー型キャリアに分散される磁性体微粒子として、たとえば、マグネタイト、ガンマ酸化鉄などのスピネルフェライトや、鉄以外の金属（マンガン、ニッケル，マグネシウム，銅など）を一種または二種以上含有するスピネルフェライトや、バリウムフェライトなどのマグネトプランバイト型フェライトや、表面に酸化鉄を有する鉄や合金の粒子などが用いられる。このとき、高磁化を要する場合、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。一方、化学的な安定性を考慮する場合は、スピネルフェライトやマグネトプランバイト型フェライトといった強磁性微粒子を用いることが好ましい。そして、強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することで、所望の磁化を有するキャリアを得ることができる。また、磁性体微粒子の形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。さらに、磁性体微粒子は、キャリア中に５０〜９０重量％の量で添加することが適当である。

表面に帯電性微粒子または導電性微粒子を固着させたバインダー型キャリアの場合、たとえば、キャリア表面において磁性樹脂キャリアに上記微粒子を均一に混合して付着させた後に、機械的・熱的な衝撃力を与えることで、キャリア表面の磁性樹脂キャリア中に上記微粒子を打ち込むようにして固定させる。このとき、微粒子は磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すようにして固定される。

そして、微粒子に帯電性微粒子を使用する場合、有機系または無機系の絶縁性材料が用いられる。具体的には、たとえば、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂及びこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用い、その素材、重合触媒、表面処理などを適宜選択することで、キャリアの帯電レベルおよび極性を希望するものに設定できる。また、無機系微粒子としては、たとえば、シリカ、二酸化チタンなどといった負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナなどといった正帯電性の無機微粒子が用いられる。

また、表面コーティング層を設けたバインダー型キャリアの場合、表面コーティング層を形成する表面コート材として、たとえば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などが用いられる。このように、樹脂材を表面にコートして硬化させた表面コーティング層を形成することで、帯電付与能力を向上できる。

一方、コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子をコート樹脂で被覆して構成するキャリアであり、コート型キャリアにおいてもバインダー型キャリア同様、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させることができる。そして、コート型キャリアの極性などの帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の種類により制御され、その材料として、バインダー型キャリアと同様の材料を用いることができる。また、キャリアコア粒子を被覆するコート樹脂については、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 画像形成ユニット、１０ 感光体、１１ 帯電ローラー、１２ 露光部、１３ 現像器、１３ａ 現像ローラー、１３ｂ，１３ｃ 搬送部材、１３ｄ 隔壁、１３ｅ トナー補給口、１３ｆ トナー濃度検出器、１７，４２ クリーニングブレード、１５，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ トナーボトル、１５ａ ボトル部、１５ｂ 供給口、１５ｃ キャップ部、１５ｄ シャッター部、３０ 中間転写ベルト、３１ 一次転写ローラー、３３ 二次転写ローラー、３７ カセット、３８ 従動ローラー、３９ 駆動ローラー、４０ タイミングローラー、４１ 搬送経路、４８ トレー、５０ 定着装置、５１ 制御装置、５５，５６ 電源、５７ ボトル回転機構、５７ａ，６４ａ ステッピングモータ、５７ｂ，６４ｂ ギヤ機構、６０ サブホッパー、６１ フロート部材、６１ａ 軸、６１ｂ 浮体、６１ｃ 磁石、６２ カム、６３ 補給ローラー、６５ エンプティセンサー、７０ ジョイント、７１ 温度検出器、７２ 湿度検出器、７３ モード検出器、７４ ＣＷ比検出器、７５ ライフ比検出器、７６，７６Ａ 記憶部、７７，１１２ 操作部、７８，７８Ａ 判定部、７９，１１１ 通信装置、８１ 信号発生器、８５ スイッチ、１０５ 通信回線、１００ 画像形成装置、１１０ データセンター。

Claims (21)

1. 回転駆動される像担持体、前記像担持体に押圧される帯電ローラー、前記帯電ローラーに帯電バイアス電圧を印加して前記像担持体を帯電させる第１の電源、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光部、前記静電潜像を現像してトナー画像を生成する現像器、前記現像器にトナーを補給するトナー補給部、前記像担持体のトナー画像を記録媒体に転写させる転写部材、および前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーナーを含む印写部と、
   前記印写部を制御する制御部とを備え、
   トナーの表面には滑剤を含む外添剤が付着し、トナーおよび滑材は互いに逆極性に帯電しており、
   前記制御部は、
   トナー画像を記録媒体に印刷する第１のモード時には、前記第１の電源を制御して前記帯電バイアス電圧として第１の直流電圧に重畳された第１の交流電圧を前記帯電ローラーに印加させることにより、前記像担持体にトナー画像を形成し、
   前記像担持体へのフィルミングを防止する第２のモード時には、前記トナー補給部を制御して予め定められた量のトナーを前記現像器に補給させ、予め定められた時間が経過した後に、前記第１の電源を制御して前記帯電バイアス電圧として第２の直流電圧を前記帯電ローラーに印加させることにより、前記像担持体に滑材の膜を形成する、画像形成装置。
2. 前記予め定められた量のトナーを前記現像器に補給させてから前記予め定められた時間が経過するまでの期間において前記制御部は、前記第１の電源を制御して前記帯電バイアス電圧として第３の直流電圧を前記帯電ローラーに印加させ、前記像担持体へのトナーの付着を抑制する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第３の直流電圧は前記第２の直流電圧と等しい、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第３の直流電圧は、前記像担持体へのトナーおよび滑材の付着を抑制するため、前記第２の直流電圧よりも小さな値に設定される、請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記第２および第３の直流電圧は前記第１の直流電圧よりも大きい、請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 前記印写部は、前記現像器に現像バイアス電圧を印加する第２の電源を含み、
   前記第１のモード時において前記制御部は、前記第２の電源を制御して前記現像バイアス電圧として第４の直流電圧に重畳された第２の交流電圧を前記現像器に印加させ、
   前記第２のモード時において前記予め定められた時間が経過した後の期間には前記制御部は、前記第２の電源を制御して前記現像バイアス電圧として前記第４の直流電圧に重畳された前記第２の交流電圧を前記現像器に印加させる、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記予め定められた量のトナーを前記現像器に補給させてから前記予め定められた時間が経過するまでの期間において前記制御部は、前記第２の電源を制御して前記現像バイアス電圧として第５の直流電圧を前記現像器に印加させることにより、前記像担持体への滑材の付着を抑制する、請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第２のモード時において前記予め定められた量のトナーを前記現像器に補給させるまでの期間には前記制御部は、前記印写部を制御して前記像担持体にパッチトナー画像を形成し、前記クリーナーに前記像担持体をクリーニングさせることにより、前記像担持体をリフレッシュする、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記現像器は、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出器を有し、
   前記制御部は、
   前記第１のモード時には、前記トナー濃度検出器の検出結果に基づいて、前記現像剤のトナー濃度が目標値になるように前記トナー補給部を制御し、
   前記第２のモード時には、前記パッチトナー画像を形成してから前記予め定められた量のトナーを前記現像器に補給させるまでの期間は前記トナー補給部を停止させる、請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記第２のモード時において前記制御部は、前記トナー補給部を制御して前記予め定められた量のトナーを複数回に分けて前記現像器に補給させる、請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、前記第２のモードの実行を指令する指令信号に応答して前記第２のモードを実行する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. さらに、前記印写部の機械情報を検出する情報検出器と、
    前記情報検出器によって検出された前記機械情報が予め定められた条件を満たしているか否かを判別し、前記機械情報が前記予め定められた条件を満たしている場合に前記指令信号を前記制御部に与える判定部とを備える、請求項１１に記載の画像形成装置。
13. さらに、前記機械情報が前記予め定められた条件を満たしているか否かを判定するためのテーブルが格納された記憶部を備え、
    前記判定部は、前記情報検出器によって検出された前記機械情報と前記テーブルとに基づいて、前記機械情報が前記予め定められた条件を満たしているか否かを判定する、請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記判定部は、前記情報検出器によって検出された前記機械情報、前記テーブル、および数式に基づいて、前記機械情報が前記予め定められた条件を満たしているか否かを判定する、請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記テーブルの内容の書き換え、追加が可能になっている、請求項１３または１４に記載の画像形成装置。
16. さらに、前記テーブルの内容の書き換え、追加を行なうための操作部と、
    前記画像形成装置とデータセンターとの間で情報を授受する通信装置とを備え、
    前記データセンターから前記通信装置および前記操作部を介して前記テーブルの内容の書き換え、追加を行なうことが可能となっている、請求項１５に記載の画像形成装置。
17. さらに、前記印写部の機械情報を検出する情報検出器と、
    前記画像形成装置とデータセンターとの間で情報を授受する通信装置とを備え、
    前記通信装置は、前記情報検出器によって検出された前記機械情報を前記データセンターに送信し、
    前記データセンターは、前記機械情報が予め定められた条件を満たしているか否かを判別し、前記機械情報が前記予め定められた条件を満たしている場合に前記指令信号を前記通信装置に送信し、
    前記通信装置は、前記指令信号を受信して前記制御部に与える、請求項１１に記載の画像形成装置。
18. 前記機械情報は、前記印写部の累積印刷枚数とその上限値との比であるライフ比を含み、
    前記予め定められた条件が満たされている場合は、前記ライフ比が予め定められた値を超えた場合を含む、請求項１２から１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記機械情報は、前記印写部の周辺の温度および湿度を含み、
    前記予め定められた条件が満たされている場合は、前記温度および前記湿度が予め定められた範囲を超えた場合を含む、請求項１２から１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
20. 前記機械情報は、前記トナー画像のカラー／ホワイト比と連続印刷枚数とを含み、
    前記予め定められた条件が満たされた場合は、前記カラー／ホワイト比が予め定められた値よりも小さく、かつ前記連続印刷枚数が予め定められた枚数よりも小さい場合を含む、請求項１２から１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
21. 前記予め定められた条件は変更可能になっている、請求項１２から２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    

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