JP6468117B2 - 画像形成装置、画像形成システムおよび制御方法 - Google Patents

画像形成装置、画像形成システムおよび制御方法 Download PDF

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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る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。
トナー外添方式は、滑剤棒やブラシ等の塗布装置が不要で設置スペースやコスト的に有利である。しかし、トナー外添方式では低面積率の画像を連続して印字すると滑剤が優先的に消費され、その結果現像器中の滑剤量が低下する。現像器中の滑剤量が低下すると、像担持体表面に供給される滑剤量が少なくなったり、滑剤が存在しない領域が発生したりする。そのため、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、クリーニング不良の発生につながる。
上記問題を発生させないために特に、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、現像器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器中に補給される。新しいトナーが補給されると滑剤も補給されるため、現像器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。
例えば、特許文献１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技術が開示されている。
特開２０１４−１４５８６４号公報
しかしながら、像担持体上に滑剤を供給するために、パッチ画像の形成に使用されるトナーは、用紙に転写されずにそのまま廃棄されてしまう。そのため、パッチ画像を多く形成するにつれて、トナーの消費量が増加し、像担持体上に滑剤を供給する際のコストが高くなってしまうという問題があった。
本発明の目的は、像担持体上に滑剤を供給する際のコストを低減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、
前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、
前記像担持体上に前記トナー像とは異なるトナーパッチ画像を形成するトナーパッチ画像形成部と、
前記トナーパッチ画像が形成される際の第１現像条件と、前記トナー像が形成される際の第２現像条件とが異なるように前記トナー像形成部および前記トナーパッチ画像形成部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トナーパッチ画像が形成される際における第１現像バイアスと前記像担持体の第１表面電位との第１電位差が、前記トナー像が形成される際における第２現像バイアスと前記像担持体の第２表面電位との第２電位差より小さくなるように制御を行うことによって、前記第１現像条件と前記第２現像条件とを異ならせる。
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、
前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、
前記像担持体上に前記トナー像とは異なるトナーパッチ画像を形成するトナーパッチ画像形成部と、
前記トナーパッチ画像が形成される際の第１現像条件と、前記トナー像が形成される際の第２現像条件とが異なるように前記トナー像形成部および前記トナーパッチ画像形成部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トナーパッチ画像が形成される際における第１現像バイアスと前記像担持体の第１表面電位との第１電位差が、前記トナー像が形成される際における第２現像バイアスと前記像担持体の第２表面電位との第２電位差より小さくなるように制御を行うことによって、前記第１現像条件と前記第２現像条件とを異ならせる。
本発明に係る制御方法は、
滑剤が供給される像担持体と、
前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、
前記像担持体上に前記トナー像とは異なるトナーパッチ画像を形成するトナーパッチ画像形成部と、
を備える画像形成装置における制御方法であって、
前記トナーパッチ画像が形成される際の第１現像条件と、前記トナー像が形成される際の第２現像条件とが異なるように前記トナー像形成部および前記トナーパッチ画像形成部を制御し、
前記トナーパッチ画像が形成される際における第１現像バイアスと前記像担持体の第１表面電位との第１電位差が、前記トナー像が形成される際における第２現像バイアスと前記像担持体の第２表面電位との第２電位差より小さくなるように制御を行うことによって、前記第１現像条件と前記第２現像条件とを異ならせる。
本発明によれば、像担持体上に滑剤を供給する際のコストを低減することができる。
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。 トナーおよび滑剤の移動を説明する図である。 図５Ａは、トナー像形成時における感光体ドラムの表面電位および現像バイアスを示す図であり、図５Ｂは、パッチ画像形成時における感光体ドラムの表面電位および現像バイアスを示す図である。 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る。 本実施の形態１における画像形成装置の感光体ドラムへの滑剤供給の動作例を示すフローチャートである。 図８Ａは、変形例１に係るパッチ画像形成時における感光体ドラムの表面電位および現像バイアスを示す図であり、図８Ｂは、変形例２に係るパッチ画像形成時における感光体ドラムの表面電位および現像バイアスを示す図である。 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。 第１の実験における評価装置を示す図である。 第１の実験における実験結果を示す図である。 図１２Ａは、第２の実験における第１の評価装置を示す図であり、図１２Ｂは、第２の実験における第２の評価装置を示す図である。
以下、本発明の本実施の形態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（WideArea 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。画像形成部４０は、本発明のトナー像形成部およびパッチ画像形成部に対応する。
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。
また、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。本実の施形態では、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に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について詳細に説明する。
図３に示すように、制御部１００は、露光装置４１１の露光量、現像スリーブ４１２Ａに印加する現像バイアスおよび帯電装置４１４における帯電電位を制御する。言い換えると、制御部１００は、露光装置４１１に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に帯電される感光体ドラム４１３の表面電位である帯電電位Ｖｏとを制御する。露光電位Ｖｉは、第１表面電位および第２表面電位に対応する。
制御部１００は、低面積率のトナー像を連続して印字する場合、つまり、印刷ジョブにおけるトナー像の累積平均面積率が所定面積率より小さい場合、感光体ドラム４１３上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は、パッチ画像を形成するとき、トナー像形成時とは現像装置４１２の現像条件を異ならせる制御を実行する。言い換えると、制御部１００は、パッチ画像が形成される際の第１現像条件と、トナー像が形成される際の第２現像条件とが異なるように制御を行う。
具体的に、制御部１００は、パッチ画像形成時に、現像バイアスＶｄｃの絶対値をトナー像形成時よりも小さくする制御を実行する。すなわち、制御部１００は、パッチ画像が形成される際における第１現像バイアスと露光電位Ｖｉとの第１電位差が、トナー像が形成される際における第２現像バイアスと露光電位Ｖｉとの第２電位差より小さくなるように制御を行う。制御部１００は、第１電位差が第２電位差より小さくなるように、第１現像バイアスと第２現像バイアスとを異ならせる。
このようにすることで、パッチ画像形成時において、現像スリーブ４１２Ａから感光体ドラム４１３に向けて発生する電界がトナー像形成時よりも小さくなるので、感光体ドラム４１３側にトナーを引きつける力が小さくなる。そのため、パッチ画像形成時におけるトナー消費量は、トナー像形成時におけるトナー消費量よりも小さくなる。
以上のように構成された制御部１００を備えた画像形成装置１における滑剤の供給および回収の一連の動作について説明する。図４は、トナーＴおよび滑剤Ｇの移動を説明する図である。図５Ａは、トナー像形成時における感光体ドラム４１３の表面電位および現像バイアスＶｄｃを示す図であり、図５Ｂは、パッチ画像形成時における感光体ドラム４１３の表面電位および現像バイアスＶｄｃを示す図である。図６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る。
なお、本実施の形態では、感光体ドラム４１３の露光電位Ｖｉは、−５０［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、−７００［Ｖ］に設定される。また、現像バイアスＶｄｃは、トナー像形成時において−５５０［Ｖ］に設定される。これらの電圧値は、実施形態に応じて適宜設定してよい。
また、以下の説明では、画像領域Ｐ１の電位差、つまり、現像バイアスＶｄｃに対する露光電位Ｖｉの電位差を「画像部電位差」といい、白色の部分である背景領域Ｐ２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」という。
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４および図５Ａ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＋５００［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−１５０［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。そのため、現像スリーブ４１２Ａが配置された現像器内において、滑剤Ｇが不足し、感光体ドラム４１３に供給される滑剤Ｇが不足するおそれがある。
しかし、本実施の形態では、背景領域Ｐ２が多い低面積率のトナー像を連続して印刷する場合、つまり、累積平均面積率が所定面積率より小さい場合、感光体ドラム４１３上にパッチ画像を形成する。そうすると、新たなトナーＴおよびトナーＴに付着した滑剤Ｇが、現像装置４１２内のトナー収容部から現像器内に取り込まれて、現像器内に新たな滑剤Ｇが補給され、現像器内に滑剤Ｇが不足するのが抑制される。
ところで、パッチ画像に用いられた感光体ドラム４１３上のトナー像は、そのまま廃棄される。そのため、低面積率のトナー像を連続して印刷する場合、感光体ドラム４１３上に滑剤Ｇの供給量を増やすために、パッチ画像を多く形成すると、トナーＴの消費量が多くなってしまう。
しかし、本実施の形態では、図４および図５Ｂに示すように、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に感光体ドラム４１３上にパッチ画像を形成するとき、トナー像形成時よりも現像バイアスＶｄｃを小さくする。これにより、画像部電位差が小さくなるので、現像スリーブ４１２Ａから感光体ドラム４１３に向けて働く正方向の電界が弱くなる。そのため、トナー像形成時よりもトナーＴの移動量が少なくなるので、廃棄されるパッチ画像に用いられたトナーＴの量を削減でき、ひいてはコスト削減することができる。
また、画像部電位差がトナー像形成時より小さくなるので、正極性に帯電した滑剤Ｇが、トナー像形成時と比較して、トナーＴから離脱する力が弱くなる。そのため、トナーＴに付着したまま現像器から感光体ドラム４１３側に移動しやすくなるので、トナー像形成時よりも少ないトナーＴの量であっても、効率よく滑剤Ｇを感光体ドラム４１３上に供給することができる。
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６に示すように、感光体ドラム４１３は、トナーがドラムクリーニング装置等に回収され、滑剤Ｇのみを保持した状態で再度現像スリーブ４１２Ａと対向する位置に移動する。このとき、画像領域Ｐ１、つまり、露光電位Ｖｉに対して、現像バイアスＶｄｃが小さい領域の場合、当該部分にには感光体ドラム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。ここで、感光体ドラム４１３と現像スリーブ４１２Ａとの電位差が大きいと、現像スリーブ４１２Ａ側に移動する滑剤Ｇの量が多くなる。
しかし、本実施の形態では、図５Ｂに示すように、パッチ画像形成時に制御部１００が画像部電位差を小さくするので、トナー像形成時と比較して、感光体ドラム４１３から現像スリーブ４１２Ａに向けて働く負方向の電界が弱くなる。そのため、現像スリーブ４１２Ａ側へ移動する滑剤Ｇの量を抑えることができ、ひいては感光体ドラム４１３上の滑剤Ｇの量を維持することができる。
このように、本実施の形態では、パッチ画像形成時における滑剤Ｇの供給および回収の一連の動作において、トナーＴがトナー像形成時よりも少ない量であっても、効率よく感光体ドラム４１３上に滑剤Ｇを供給できるとともに、感光体ドラム４１３上の滑剤Ｇの回収量を抑えることができる。そのため、感光体ドラム４１３への滑剤Ｇの供給する際のコストを低減することができる。
図７は、本実施の形態１における画像形成装置１の感光体ドラム４１３への滑剤供給の動作例を示すフローチャートである。図７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、記憶部７２に記憶される画像形成情報を参照し、現在の印刷ジョブ中における累積印刷枚数をカウントアップする（ステップＳ１０１）。
次に、制御部１００は、画像形成情報を参照し、印刷ジョブにおけるその時点での累積トナー像面積率を算出する（ステップＳ１０２）。トナー像面積率は、用紙Ｓの印刷領域に対する画像領域Ｐ１、つまり、白以外の色が付いた領域の割合である。ステップＳ１０２の後、制御部１００は、処理をステップＳ１０３に進める。
次に、制御部１００は、累積平均面積率、つまり、累積トナー像面積率を累積印刷枚数で除算した値を算出する（ステップＳ１０３）。
次に、制御部１００は、累積印刷枚数が所定枚数（例えば、１０００枚）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、累積印刷枚数が所定枚数以上であると判断した場合（ステップＳ１０４、ＹＥＳ）、制御部１００は、累積平均面積率が所定面積率（例えば、５％）より小さいか否かについて判定する。この判定の結果、累積平均面積率が所定面積率より小さくない場合（ステップＳ１０５、ＮＯ）、処理はステップＳ１０８に遷移する。
一方、累積平均面積率が所定面積率より小さい場合（ステップＳ１０５、ＹＥＳ）、制御部１００は、現像バイアスＶｄｃをトナー像形成時より小さくする制御を実行する（ステップＳ１０６）。次に、制御部１００は、パッチ画像を形成する（ステップＳ１０７）。その後、処理はステップＳ１０８に遷移する。
ステップＳ１０８では、制御部１００は、累積印刷枚数の値をリセットする。次に、制御部１００は、累積トナー像面積率の値をリセットする（ステップＳ１０９）。その後、処理は、ステップＳ１０１の前に戻る。
ステップＳ１０４の判定処理に戻り、累積印刷枚数が所定枚数以上出ない場合（ステップＳ１０４、ＮＯ）、制御部１００は、印刷動作モードを実行する（ステップＳ１１０）。最後に、制御部１００は、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Ｓ１１１）。この判定の結果、印刷ジョブが終了していない場合、（ステップＳ１１１、ＮＯ）、処理はステップＳ１０１の前に戻る。一方、印刷ジョブが終了した場合（ステップＳ１１１、ＹＥＳ）、画像形成装置１は、図７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上にトナー像および感光体ドラム４１３にトナー像とは異なるパッチ画像を形成する現像装置４１２と、パッチ画像が形成される際に第１現像条件と、トナー像が形成される際の第２現像条件とが異なるように制御を行う制御部１００と、を備える。
このように構成した本実施の形態によれば、低面積率のトナー像を連続して印字する場合において、制御部１００がパッチ画像を形成するとき、トナー像形成時よりも現像バイアスＶｄｃを小さくする。これにより、画像部電位差が小さくなるので、トナー像形成時よりもトナーの移動量が少なくなるので、廃棄されるパッチ画像に用いられたトナーの量を削減でき、ひいてはコスト削減することができる。
また、画像部電位差がトナー像形成時より小さくなるので、トナーＴに付着したまま現像器から感光体ドラム４１３側に移動しやすくなり、トナー像形成時よりも少ないトナーＴの量であっても、効率よく滑剤Ｇを感光体ドラム４１３上に供給することができる。また、パッチ画像形成時に制御部１００が画像部電位差を小さくするので、トナー像形成時と比較して、現像スリーブ４１２Ａ側へ移動する滑剤Ｇの量を抑えることができ、ひいては感光体ドラム４１３上の滑剤Ｇの量を維持することができる。
このように、本実施の形態では、パッチ画像形成時における滑剤Ｇの供給および回収の一連の動作において、トナーＴがトナー像形成時よりも少ない量であっても、効率よく感光体ドラム４１３上に滑剤Ｇを供給できるとともに、感光体ドラム４１３上の滑剤Ｇの回収量を抑えることができる。そのため、感光体ドラム４１３への滑剤Ｇの供給する際のコストを低減することができる。
また、制御部１００がトナー像形成領域と異なるパッチ形成領域にパッチ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。
また、制御部１００が、累積トナー像面積率に応じてパッチ画像を形成するので、パッチ画像形成時において、感光体ドラム４１３の軸方向における、滑剤Ｇの量を均一化させやすい。そのため、異なる画像が軸方向に並ぶような画像を形成する場合と比較して、感光体ドラム４１３上の、軸方向で滑剤Ｇの量に差が出るのが低減することができる。これにより、軸方向で滑剤Ｇの量が異なることによる画像ノイズの発生を抑制することができる。また、ドラムクリーニングブレード４１５Ａの寿命を延ばすことができる。
また、制御部１００が、一定枚数印字した後にパッチ画像を形成するので、滑剤Ｇが感光体ドラム４１３上に不足しそうなときに合わせて滑剤Ｇを感光体ドラム４１３上に供給することができる。
また、滑剤の粒径がトナーの粒径よりも小さいので、トナーが現像スリーブ４１２Ａから感光体ドラム４１３に移動する際に、滑剤がトナーから離脱することなく感光体ドラム４１３に移動しやすくすることができる。
また、前記した構成では、現像スリーブ４１２Ａに印加される現像バイアスＶｄｃを変動させることで、画像部電位差を異ならせていたが、本発明はこれに限定されず、感光体ドラム４１３の表面電位を異ならせることで、画像部電位差を異ならせてもよい。
図８Ａは、変形例１に係るパッチ画像形成時における感光体ドラムの表面電位および現像バイアスを示す図であり、図８Ｂは、変形例２に係るパッチ画像形成時における感光体ドラムの表面電位および現像バイアスを示す図である。
図８Ａに示すように、変形例１では、帯電装置４１４による帯電量を小さくして、感光体ドラム４１３の表面電位Ｖｏを−４００［Ｖ］とし、現像バイアスＶｄｃを−２５０［Ｖ］とすることで、画像部電位差を＋２００［Ｖ］とし、背景部電位差を−１５０［Ｖ］としている。これによれば、トナー像形成時の＋５００［Ｖ］に対して、画像部電位差が小さくなるので、上記した各構成と同様の効果を得ることができる。
ところで、感光体ドラム４１３の表面電位Ｖｏを変えずに、現像バイアスＶｄｃを小さくすると、背景部電位差が負の方向に大きくなるので、背景領域Ｐ２に供給される滑剤Ｇの量が増加してしまう。しかし、変形例１では、感光体ドラム４１３の表面電位Ｖｏを小さくすることで、画像部電位差を小さくしつつ、背景部電位差を維持しているので、背景領域Ｐ２における滑剤Ｇの量が増えるのを抑制することができる。このことから、制御部１００は、現像バイアスＶｄｃを異ならせる場合、感光体ドラム４１３の帯電電位Ｖｏも異ならせる制御を実行するのが好ましい。
図８Ｂに示すように、変形例２では、露光装置４１１による露光量を小さくして、感光体ドラム４１３の表面電位Ｖｉを−３５０［Ｖ］とすることで、画像部電位差を＋２００［Ｖ］としている。これによれば、トナー像形成時の＋５００［Ｖ］に対して、画像部電位差が小さくなるので、上記した各構成と同様の効果を得ることができる。
また、変形例２では、感光体ドラム４１３を、軸方向で分割し、その分割領域のそれぞれのトナー像面積率を算出して、各領域における露光装置４１１による露光量を調節することで、感光体ドラム４１３の軸方向での滑剤Ｇの供給量を調節することができる。
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、前述した本実施の形態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９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９に示すように、現像装置４１２は、実施の形態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。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Ｇ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Ｇを掻き取り、当該滑剤Ｇ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Ｇ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Ｇ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Ｇが押し付けられることで、感光体ドラム４１３上に滑剤Ｇが塗布される。
このような構成においても、パッチ画像形成の際に、トナー消費量を低減できる。また、パッチ画像形成部分に滑剤Ｇが供給されると、上述したように、感光体ドラム４１３の当該部分が現像スリーブ４１２Ａと対向した際に、滑剤Ｇが現像スリーブ４１２Ａ側に移動する。
しかし、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、滑剤Ｇが現像スリーブ４１２Ａ側に移動するのが抑えられるので、感光体ドラム４１３における滑剤Ｇの供給効率を向上させることができる。また、現像装置４１２への滑剤Ｇの混入量が少なくなるのです、カブリ等による画像品質への影響を低減することができる。
なお、前記した各実施形態では、画像部電位差を小さくすることで、トナー像形成時とは現像条件を異ならせていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、現像スリーブと感光体ドラムとの距離を離すことで、現像条件を異ならせてもよいし、感光体ドラムと現像スリーブとの対向部分における、感光体ドラムに対する現像スリーブの相対速度を小さくすることで、現像条件を異ならせてもよい。
また、前記した各実施の形態では、制御部１００が一定枚数印字した後における印刷ジョブ中の画像と画像の間において、現像条件を異ならせ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が一定枚数印字した後、印刷ジョブを中断して当該制御を実行してもよいし、印字動作後に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およびそのトナー像面積率を基に感光体ドラム４１３上の滑剤Ｇの量の変化を予測可能な場合、印字動作前に当該制御を実行してもよい。
また、前記した各実施の形態におけるパッチ画像の形成方法としては、上記に限定されない。例えば、帯電装置４１４による感光体ドラム４１３の帯電を一時的に中断し、感光体ドラム４１３の帯電されてない部分全体にトナーを付着させて、いわゆるベタ画像を形成することで、パッチ画像を形成することができる。この場合、トナー像形成時よりも絶対値の小さい現像バイアスを現像スリーブ４１２Ａに印加するとよい。
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、各評価実験の結果について説明する。
［第１の実験］
第１の実験では、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１０は、第１の実験に係る評価装置を示す図であり、図１１は、第１の実験の実験結果を示す図である。
図１０に示すように、第１の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／ｍ２］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、トナー像から剥離した滑剤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１１に、第１の実験の実験結果を示す。図１１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１１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と考えられる。
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。そして、図１０の結果から、感光体ドラム２１０上に多くの滑剤Ｇを供給するには、画像部電位差を小さくすることが好ましいことが確認できた。
また、図１１を参照しながら、図５Ａにおけるトナー像形成時と、図８Ｂにおけるパッチ画像形成時の感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇの供給量およびトナーＴの供給量を比較する。
トナー像形成時、感光体ドラム２１０の表面電位Ｖｉが−５０［Ｖ］、現像バイアスＶｄｃが−５５０［Ｖ］に設定されているので、画像部電位差は５００［Ｖ］となる。このため、トナー像形成時において、感光体ドラム上のトナーＴの供給量は、４．７［ｇ／ｍ２］、滑剤Ｇの供給量は、０．０９［ａｔ％］である。
一方、パッチ画像形成時、感光体ドラムの表面電位Ｖｉを−３５０［Ｖ］とすると、画像部電位差は２００［Ｖ］となる。このため、パッチ画像形成時において、感光体ドラム２１０上のトナーＴの供給量は、１．８［ｇ／ｍ２］、滑剤Ｇの供給量は、０．１３［ａｔ％］となる。つまり、パッチ画像形成時の滑剤Ｇの供給量は、トナー像形成時の滑剤Ｇの供給量の１．４倍となる。
また、トナー１［ｇ／ｍ２］あたりの感光体ドラム２１０上の滑剤Ｇの供給量に換算すると、トナー像形成時の滑剤Ｇの供給量は、０．０１９［ａｔ％］、パッチ画像時の滑剤Ｇの供給量は、０．０７２［ａｔ％］である。つまり、トナー１［ｇ／ｍ２］あたりのパッチ画像時の滑剤Ｇの供給量は、トナー像形成時の滑剤Ｇの供給量の３．８倍となる。言い換えると、一定の滑剤Ｇを感光体ドラム２１０に供給する場合、パッチ画像でのトナーＴの量は、トナー像形成時のトナーＴの量の１／３．８となる。このため、パッチ画像を形成することにより、効果的にトナーＴの消費量を低減することができ、ひいてはコスト削減することができる。
また、低面積率のトナー像が連続して印字されると、現像装置中の滑剤Ｇの量が減少するが、パッチ画像を形成することにより、感光体ドラム４１３に効率よく滑剤Ｇを供給することができる。
また、一般的に、トナー外添方式において、低面積率のトナー像が連続して印刷される場合、トナー像形成領域と、パッチ画像形成領域にパッチ画像を形成する。従来技術では、トナー像形成時と同じ画像部電位差でパッチ画像を形成していたが、本実施の形態では、パッチ画像形成時に、トナー像形成時より画像部電位差を小さくする。このようにすることで、パッチ画像形成時において、トナー像形成時よりも感光体ドラム２１０への滑剤Ｇの供給量が増えるとともに、トナーＴの供給量が減らせることが図１０の結果より確認できた。
また、図１１の結果より、パッチ画像における感光体ドラム２１０の軸方向の長さは、トナー像形成時におけるトナー像形成領域における軸方向の長さ以上であることが好ましい。
この理由を以下に示す。パッチ画像を形成すると、現像器中のトナーＴを消費し、トナー収容部から新たなトナーＴが現像器中に補給されるが、画像部電位差を小さくすると、感光体ドラム２１０上の単位面積あたりに現像されるトナーＴの量が少なくなり、現像器中に補給されるトナーＴの量が少なくなるからである。
このことを防ぐには、画像部電位差を小さいままとして、パッチ画像の面積を大きくすることで、現像器中に補給されるトナーＴの量が増加する。これにより、新たに補給されたトナーＴの量が少なくなり過ぎるのを低減できる。また、新たに補給されたトナーＴからも滑剤Ｇが供給されるので、効率的に滑剤Ｇを供給することができる。また、この場合、トナー像形成時よりもトナーＴの消費量が小さくなるように制御するとよい。
［第２の実験］
第２の実験では、感光体ドラム３２０上の滑剤が現像スリーブ３３０に回収されるかについて確認した。図１２Ａは、第２の実験に係る第１評価装置３００を示す図であり、図１２Ｂは、第２の実験に係る第２評価装置３０１を示す図である。
第２の実験に係る評価装置として、図１２Ａ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１２Ｂ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ｃ方向に回転する。また、感光体ドラム３２０は、第１の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、実験１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、直流成分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／ｍ２］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、等が滑剤Ｇ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Ｇ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Ｇ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Ｇ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Ｇが回収されていることを確認した。
１ 画像形成装置
１００ 制御部
４１２ 現像装置
４１２Ａ 現像スリーブ
４１３ 感光体ドラム
４３０ 滑剤塗布部
Ｔ トナー
Ｇ 滑剤

Claims (11)

  1. 滑剤が供給される像担持体と、
    前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、
    前記像担持体上に前記トナー像とは異なるトナーパッチ画像を形成するトナーパッチ画像形成部と、
    前記トナーパッチ画像が形成される際の第１現像条件と、前記トナー像が形成される際の第２現像条件とが異なるように前記トナー像形成部および前記トナーパッチ画像形成部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記トナーパッチ画像が形成される際における第１現像バイアスと前記像担持体の第１表面電位との第１電位差が、前記トナー像が形成される際における第２現像バイアスと前記像担持体の第２表面電位との第２電位差より小さくなるように制御を行うことによって、前記第１現像条件と前記第２現像条件とを異ならせる、
    画像形成装置。
  2. 前記トナーパッチ画像形成部は、前記滑剤が添加されたトナーを用いて前記トナーパッチ画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する、
    請求項１に記載の画像形成装置。
  3. 前記トナーパッチ画像形成部は、前記トナー像形成部により前記トナー像が形成された後に、前記トナーパッチ画像を形成する、
    請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
  4. 前記トナーパッチ画像形成部は、前記トナー像形成部により前記トナー像が形成される前に、前記トナーパッチ画像を形成する、
    請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
  5. 前記トナーパッチ画像形成部は、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トナーパッチ画像形成領域に前記トナーパッチ画像を形成する、
    請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
  6. 前記トナーパッチ画像形成部は、前記トナー像の面積率が所定面積率よりも小さい場合、前記トナーパッチ画像を形成する、
    請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。
  7. 前記制御部は、前記第１電位差が前記第２電位差より小さくなるように、前記第１現像バイアスと前記第２現像バイアスとを異ならせる、
    請求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
  8. 前記制御部は、前記第１電位差が前記第２電位差より小さくなるように、前記第１表面電位と前記第２表面電位とを異ならせる、
    請求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
  9. 前記滑剤の粒径は、トナーの粒径よりも小さい、
    請求項１〜８の何れか１項に記載の画像形成装置。
  10. 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、
    前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、
    前記像担持体上に前記トナー像とは異なるトナーパッチ画像を形成するトナーパッチ画像形成部と、
    前記トナーパッチ画像が形成される際の第１現像条件と、前記トナー像が形成される際の第２現像条件とが異なるように前記トナー像形成部および前記トナーパッチ画像形成部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記トナーパッチ画像が形成される際における第１現像バイアスと前記像担持体の第１表面電位との第１電位差が、前記トナー像が形成される際における第２現像バイアスと前記像担持体の第２表面電位との第２電位差より小さくなるように制御を行うことによって、前記第１現像条件と前記第２現像条件とを異ならせる、
    画像形成システム。
  11. 滑剤が供給される像担持体と、
    前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、
    前記像担持体上に前記トナー像とは異なるトナーパッチ画像を形成するトナーパッチ画像形成部と、
    を備える画像形成装置における制御方法であって、
    前記トナーパッチ画像が形成される際の第１現像条件と、前記トナー像が形成される際の第２現像条件とが異なるように前記トナー像形成部および前記トナーパッチ画像形成部を制御し、
    前記トナーパッチ画像が形成される際における第１現像バイアスと前記像担持体の第１表面電位との第１電位差が、前記トナー像が形成される際における第２現像バイアスと前記像担持体の第２表面電位との第２電位差より小さくなるように制御を行うことによって、前記第１現像条件と前記第２現像条件とを異ならせる、
    制御方法。
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