(57)【要約】【課題】高画像面積と低画像面積とが偏在する文書が連続で出力されるような場合においても、最小限のトナー消費で像担持体（感光体）表面エネルギを均一に低下し、像担持体への異物付着やそれに伴う異常画像の発生を防止し得る画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１４と、前記像担持体１４上に静電潜像を形成する露光ユニット１６と、現像剤を用いて前記像担持体１４の静電潜像を現像する現像ユニット１３とを有する画像形成装置において、前記像担持体１４の回転方向と直交する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段を有し、前記領域毎の画像情報に基づいて前記領域毎に画像形成とは別に露光及び現像を実施する。【選択図】図１
2007148145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光ユニットと、現像剤を用いて前記像担持体の静電潜像を現像する現像ユニットと、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の回転方向と直交する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段を備え、前記領域毎の画像情報に基づいて前記領域毎に画像形成とは別に露光及び現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像情報算出手段は走行面積に対する画像面積の情報を算出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光ユニットと、現像剤を用いて前記像担持体の静電潜像を現像する現像ユニットと、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の回転方向と直交する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段と、前記各領域の平均画像情報に応じて領域毎に露光パターンを決定する決定手段と、を備え、画像形成とは別に露光及び現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光ユニットと、現像剤を用いて前記像担持体の静電潜像を現像する現像ユニットと、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の回転方向と直交する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段と、を備え、前記画像情報算出手段は、回転方向と直行する方向に前記像担持体上に配置されたフォトセンサから各領域の画像情報を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記画像情報算出手段は、前記像担持体上に現像されたトナーを１次転写する中間転写体上に配置されたフォトセンサから各領域の画像情報を算出することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像情報算出手段は、搬送方向と直交する方向に転写紙上に配置されたフォトセンサから各領域の画像情報を算出することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項７】
現像剤に潤滑剤を含有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体に残留するトナーをクリーニングブレードで除去するクリーニング装置を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体として有機感光体を用い、この有機感光体の表面にフィラーを含む保護層を設けていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング・除電等を繰り返して像担持体上に逐次トナー画像を形成し、そのトナー画像を順次転写して、用紙・ＯＨＰフィルム等の転写シートに記録を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの複合機などの電子写真式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子写真式の画像形成装置では、像担持体として、安価であり、大量生産に適し、公害を発生しないなどの利点から、有機系の感光材料を用いて形成した有機感光体が広く使用されている。
しかしながら、有機感光体は、無機感光体に比較して、耐摩耗性が低く、耐久性に劣る欠点があった。特に近年では、画像形成装置の小型化の要請が強く、感光体の小型化が余儀なくされており、耐摩耗性を高めて機械的な耐久性を向上することが強く望まれている。そのため、従来からこれに対応する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１乃至６参照）。
従来の画像形成装置の中には、有機感光体の耐摩耗性を高めるべく、例えば特許文献１に記載されるように、有機感光体の表面に、金属または金属酸化物からなるフィラーを含有する保護層を設ける技術が開示されている。
ところが、このように有機感光体の表面に保護層を設けると、経時的に感光体の表面エネルギが上昇し、転写率が低下したり、転写中抜け等の異常画像が発生したりすることがあった。
このため、有機感光体の表面に保護層を設けるとともに、例えば、特許文献２に記載されるように固形の潤滑剤をブラシなどの塗布手段を用いて塗布したり、特許文献３及び４に記載されるように潤滑剤をトナーに外添して感光体に供給したりする技術が開示されている。
しかし、潤滑剤を供給することにより感光体の表面エネルギを低下し、感光体の摩耗を低減するとともに、感光体への異物の付着を防いだり、転写中抜け等の異常画像の発生を防止したりしていた。
また、特許文献５に記載されるように像担持体に形成する画像の画像面積の算出手段を設けて、算出結果に応じて潤滑剤を供給する技術がある。これは低画像面積の画像が連続する場合には感光体上へのトナー供給が少なく、感光体の表面エネルギが低下することから、画像面積の算出手段により画像面積が予め定めた値以下の場合には現像を行ってトナーを供給している。
しかしながら、近年、特にカラープリンタにおいては、プレゼンテーション用資料などの出力に使われる機会が増えてきており、図や写真などが混在した文書を大量に出力することが多々ある。
【０００３】
図１２は文書の左半分に配置された写真や図、及び右半分に配置された文字を示す概略図である。また、図や写真などが混在したこれらの文書はフォーマットが決まっていることも多く、例えば、図１２に示すように文書の左半分に写真や図、そして右半分には文字が配置されており、そしてこれらの文書を連続して出力するケースがある。
このような高画像面積の部分と低画像面積の部分が混在している文書が連続で出力される場合には、文書の左半分に対応する部分の感光体にはトナーが常に供給されるが、文書の右半分に対応する部分の感光体にはトナーがあまり供給されず、感光体表面状態に差が生じる。
特に現像剤に潤滑剤が含まれている場合においては、文書左半分に対応する部分と右半分に対応する部分とで感光体への潤滑剤の塗布量に大きな差が生じてしまう。潤滑剤の塗布量不足から発生する不具合としては感光体表面へのトナーや添加剤や紙粉が薄い膜状に付着する、いわゆるフィルミングの発生による画像ボケの発生、感光体の偏磨耗、転写中抜けなどの異常画像の発生などが挙げられる。これらを抑えるためにも潤滑剤を感光体表面上に均一に塗布することが重要となる。
特許文献５では画像面積に応じて潤滑剤の塗布を実施しているが、その図１に示すような高画像面積率の部分と低画像面積率の部分が偏在したような文書の場合には、全体としての画像面積率が低くなくても部分的に感光体上に不具合が生じてしまう場合がある。
特許文献６には、像担持体の現像剤搬送方向に直行する方向に複数の領域に分割して領域毎の画像面積率を算出する算出手段を設けて、領域毎の画像面積率の中で最低の画像面積率と予め定めた画像面積基準率とを比較し、比較結果に応じて全画面のベタ形成を行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１−１７０９５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１６２８８１公報
【特許文献３】特許第２８５９６４６号
【特許文献４】特開２００２−２２９２４１公報
【特許文献５】特開２００３−２４１５７０公報
【特許文献６】特開２０００−２２１７６９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、全画面のベタ形成を実施すると、トナーの消費量が増えてしまう。トナーの消費量増加はＣＰＰ（プリント１枚当りのコスト）の増加に直接的に繋がってしまうため、トナーの消費はできる限り抑える必要がある。
特許文献６では現像スリーブ上のトナーの帯電量の偏りによる画像濃度ムラを防止する目的でベタ形成を行っているが、現像剤に潤滑剤を含有させて感光体に潤滑剤を塗布する目的の場合も同様である。
部分的なトナー供給でトナー帯電量のバラツキ及び感光体表面の潤滑剤塗布ムラを均一化できる場合においても、全面ベタ形成を行うため、あまり頻繁にベタ形成を実施するとトナー消費量が増大してしまうという問題がある。従って、ユーザにとって大変重要なＣＰＰ（プリント１枚当たりのコスト）を抑えるためには、トナー消費量削減の観点から改善の余地が残っている。
一方、像担持体の領域毎の画像情報を算出する際に、画像形成された画像の情報を正確に算出するためには搬送方向に直行する方向に細かく領域を分割して領域毎の露光時画素数をカウントすれば良いが、連続して高速で出力される画素情報を多くの領域毎にカウントして記憶していくことは、画像出力時に負荷となる。
また、出力画像の中にベタ画像があるかどうかを検知することで、より正確な画像情報を得ることができるが、ベタ画像の有無を判断するためには、露光時の走査方向だけでなく副走査方向の画素情報を記憶しておく必要があり、これらを連続出力時に各領域で個別にメモリに記憶させるには物理的に時間を要する。カラープリンタの高速化が進む中で、できる限り負荷をかけずに正確な画像情報を得ることにより、像担持体（感光体）の高耐久性とトナー消費量削減を図ることが重要となる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、高画像面積と低画像面積とが偏在する文書が連続で出力されるような場合においても、最小限のトナー消費で像担持体（感光体）表面エネルギを均一に低下し、像担持体への異物付着やそれに伴う異常画像の発生を防止し得る画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、高画像面積と低画像面積とが偏在する文書が連続で出力されるような場合においても、できるだけプリント出力に負荷を与えずに、最小限のトナー消費で感光体表面エネルギを均一に低下し、像担持体（感光体）への異物付着やそれに伴う異常画像の発生を防止し、高速出力が可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光ユニットと、現像剤を用いて前記像担持体の静電潜像を現像する現像ユニットと、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の回転方向と直交する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段を備え、前記領域毎の画像情報に基づいて前記領域毎に画像形成とは別に露光及び現像を行う画像形成装置を特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記画像情報算出手段は走行面積に対する画像面積の情報を算出する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光ユニットと、現像剤を用いて前記像担持体の静電潜像を現像する現像ユニットと、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の回転方向と直交する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段と、前記各領域の平均画像情報に応じて領域毎に露光パターンを決定する決定手段と、を備え、画像形成とは別に露光及び現像を行う画像形成装置を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光ユニットと、現像剤を用いて前記像担持体の静電潜像を現像する現像ユニットと、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の回転方向と直交する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段と、を備え、前記画像情報算出手段は、回転方向と直行する方向に前記像担持体上に配置されたフォトセンサから各領域の画像情報を算出する画像形成装置を特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、前記画像情報算出手段は、前記像担持体上に現像されたトナーを１次転写する中間転写体上に配置されたフォトセンサから各領域の画像情報を算出する請求項４記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、前記画像情報算出手段は、搬送方向と直交する方向に転写紙上に配置されたフォトセンサから各領域の画像情報を算出する請求項４記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項７に記載の発明は、現像剤に潤滑剤を含有している請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、像担持体に残留するトナーをクリーニングブレードで除去するクリーニング装置を備える請求項１乃至７のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項９に記載の発明は、前記像担持体として有機感光体を用い、この有機感光体の表面にフィラーを含む保護層を設けている請求項１乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、像担持体を複数の領域に分割し、像担持体の各領域に対して画像形成のための現像とは別にトナーを供給し、画像面積率の大小に関係なく、さらに画像面積率の大小が偏在した文書に対しても像担持体の表面状態及び現像スリーブ上のトナー帯電量を平均化することができる。異常画像の発生を抑えて像担持体の耐久性を向上させるとともに、トナーの消費をできる限り抑える画像形成装置を提供することができる。
また、像担持体を複数の領域に分割し、像担持体の各領域に対して画像形成のための現像とは別にトナーを供給し、画像面積率の大小に関係なく、さらに画像面積率の大小が偏在した文書に対しても像担持体の表面状態及び現像スリーブ上のトナー帯電量を平均化することができる。
さらに、回転方向と直行する方向に像担持体上に複数個配置されたフォトセンサにより読み取った画像情報から画像面積率を算出しており、メモリへ負荷をかけることなく画像情報を算出できるので、プリンタの高速化への対応が可能となり、高速出力プリンタにおいても像担持体の高耐久化とトナー消費量削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の一例である、小型カラープリンタの全体構成を示す概略図である。図中、符号Ａはプリンタの装置本体である。装置本体Ａ内には、図中右下から左上へと斜めに転写紙搬送路Ｐを設けている。
転写紙搬送路Ｐ上には、その搬送路Ｐに沿って右下から左上へと、イエロ・マゼンタ・シアン・ブラックの４つの単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂを順に並べてタンデム型に備えている。
各単色作像手段１０は、像担持体ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂと現像ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂとで構成し、各々装置本体Ａに対して着脱自在としている。詳しくは後述する、各像担持体ユニットには、それぞれドラム状の像担持体１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂを備えている。そのような単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂ上には、それら単色作像手段１０に沿って、詳しくは後述する書き込みユニット１６を斜めに設けている。
他方、単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂの下には、転写紙搬送路Ｐを挟んで、無端ベルト状の転写紙担持体１８を張り渡す。転写紙担持体１８は、図示例では、４つの支持ローラ１９に掛け回し、像担持体１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂに接触して一部を転写紙搬送路Ｐに沿って設け、図示してない駆動装置により、図において反時計回りに回転搬送可能としている。
転写紙担持体１８の内側には、各像担持体１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂごとに対応して、それぞれバックアップローラ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂと転写ブラシ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂを配置している。バックアップローラ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂは、転写紙担持体１８および転写紙を各像担持体１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂに密着させる。
また、転写ブラシ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂには、図示してない電源から転写バイアスを供給する。図示例では、転写ブラシであるが、非接触のチャージャとしてもよい。
そのような転写紙担持体１８の上流位置には、転写紙搬送路Ｐに沿って、レジストローラ対２３を、下流位置には、定着ユニット２４を設けている。定着ユニット２４は、無端ベルトである定着ベルト２５に加圧ローラ２６を押し当て、出口に排出ローラ対２７を備えて構成する。
【０００９】
定着ユニット２４の下流位置には、装置本体Ａに取り付けて反転ユニット２９を設けている。この反転ユニット２９は、転写紙をそのまま排出したり、反転して排出したり、再び装置本体Ａに戻したりする。
また、定着ユニット２４の下流位置には、転写紙搬送路Ｐから分岐して反転排紙路Ｐ１を形成し、その先に、装置本体Ａ上の排紙スタック部３０へと転写紙を排出する排出ローラ対３１を設けている。
一方、転写紙担持体１８の下には、その張り渡し方向に沿って、反転ユニット２９で反転した転写紙を、１対のガイド板３２間で案内して再給紙する再給紙ユニット３３を斜めに配置している。
再給紙ユニット３３の下には、給紙カセット３４を上下２段に備える。給紙カセット３４には、各々サイズの異なる、用紙やＯＨＰフィルム等の転写紙を積載して収納する。そして、各々その転写紙を１枚ずつ分離して給紙する給紙部３５を設けている。
給紙部３５の図中右側には、給紙部３５から給紙する転写紙、及び再給紙ユニット３３を通して再給紙する転写紙を、転写紙搬送路Ｐのレジストローラ対２３へと導く給紙路Ｐ２を備えている。
また、装置本体Ａの図中右側には、手差し部を設け、そこに開閉自在に手差しトレイ３６を取り付ける。手差し部には、手差しトレイ３６上の転写紙を１枚ずつ分離して給紙する給紙部３７を設け、その給紙部３７から給紙した転写紙をレジストローラ対２３へと導く手差し給紙路Ｐ３を備えている。
【００１０】
さて、いま、このカラープリンタを用いて転写紙に画像を記録する時は、例えば、ホストからの信号に基づき給紙部３５を選択的に駆動し、１つの給紙カセット３４内の転写紙を１枚ずつ分離して繰り出し、給紙路Ｐ２に入れてレジストローラ対２３に突き当てて止める。
又は、手差し給紙部３７を駆動し、手差しトレイ３６上の転紙材を１枚ずつ分離して繰り出し、手差し給紙路Ｐ３に入れてレジストローラ対２３に突き当てて止める。
一方、各単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂでは、個々の像担持体１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂを回転して、各像担持体１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂ上にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色トナー画像を形成する。同時に、図示してない駆動モータによって支持ローラ１９の１つを回転駆動して他の支持ローラ１９を従動回転し、転写紙担持体１８を回転搬送する。
その際、像担持体１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂの回転にタイミングを合わせてレジストローラ対２３を回転し、転写材を転写材搬送路Ｐに入れて、単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂと転写材担持体１８との間に送り込み、転写紙担持体１８の回転搬送によりその転写紙を搬送する。
その搬送とともに、個々の像担持体１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂ上の単色トナー画像を転写ブラシ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂで転写し、転写紙上に合成フルカラー画像を記録する。
【００１１】
画像転写後の転写紙は定着ユニット２４へと送り込み、転写画像を定着した後、排出ローラ対２７で排出する。そして、フェイスダウン状態で排出するときは、図示してない切り換え爪で切り換えて反転排紙路Ｐ１へと導き、排出ローラ対３１で排出して排紙スタック部３０上に頁順にスタックする。
フェイスアップ状態で排出するときは、図示してない切り換え爪で切り換えて反転ユニット２９へと導き、そのままストレートに排出する。
定着ユニット２４を通過した直後の位置に定着後の転写紙上の画像情報を検知するためのフォトセンサとしてＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）１０６が転写紙搬送方向と直交する方向に６個配置されている。
最大転写紙サイズに相当するライン状の１本のセンサで転写紙の画像を検知し、画像情報を複数の領域に分割しても良い。このフォトセンサで受ける光量に基づいて転写紙上の画像面積を算出し、転写紙の走行面積の情報と併せて各領域の画像面積率を算出している。これについては後で詳述する。
片面記録済み転写材の裏面にも記録を行うときは、同様に図示してない切り換え爪で切り換えて反転ユニット２９へと導き、その反転ユニット２９で反転した後、再給紙ユニット３３へと導き、再び給紙路Ｐ２に入れてレジストローラ対２３に突き当てて止める。
再度、転写材搬送路Ｐに入れて、単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂと転写紙担持体１８との間に送り込み、裏面にも合成フルカラー画像を記録した後、定着ユニット２４で定着する。その後、例えば、反転排紙路Ｐ１を通して排出ローラ対３１で排出して排紙スタック部３０上にスタックする。
【００１２】
図２は図１のカラープリンタで用いる像担持体ユニットを示す概略断面図である。次に、個々の単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂについて以下で詳述する。個々の単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂの各像担持体ユニット１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂ）では、図２に示すとおり、詳しくは後述するドラム状の像担持体１４（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂ）の回りに、帯電装置４０、クリーニング装置４１を備えている。
帯電装置４０は像担持体１４に近接してローラ状の帯電部材４２を配置し、この帯電部材４２と像担持体１４との間に帯電バイアスを印加することにより像担持体１４を帯電する。帯電部材４２には、その表面をクリーニングする、スポンジ製等のクリーナ４３を接触させる。図示例では、帯電部材４２は、ローラ状であるが、公知の非接触のチャージャとしてもよい。
クリーニング装置４１はファーブラシ４４を、外周を像担持体１４に接触して回転自在に備えるとともに、例えば、ポリウレタンゴム製のクリーニングブレード４５を、先端を像担持体１４に押し当てて備える。図中、符号４６はトナー回収スクリュである。
ファーブラシ４４を像担持体１４と反対方向に回転し、画像転写後に像担持体１４上に残留する転写残トナーを除去する。その後、クリーニングブレード４５で、未だ像担持体１４上に残留するトナーを掻き落として除去する。ファーブラシ４４及びクリーニングブレード４５で除去したトナーは、図示例では、トナー回収スクリュ４６の回転により、各単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂから排出し、装置本体Ａに設けた図示してない廃トナー搬送経路を通り、廃トナーボトルへと搬送する。
なお、各像担持体ユニット１２には、主の位置決め基準となる部分４７と、従の位置決め基準となる２つの部分４８とを設け、装置本体Ａに対して正確に位置決めして取り付けることができるようにしている。
【００１３】
一方、個々の単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂの現像装置である各現像ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂでは、１成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる２成分現像剤を使用する。非磁性トナーとしては、それぞれ現像ユニット１３Ｙではイエロー、現像ユニット１３Ｍではマゼンタ、現像ユニット１３Ｃではシアン、現像ユニット１３Ｂではブラックの各色トナーを用いる。
個々の単色作像手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂでは、像担持体１４の図２中時計回り方向への回転とともに、帯電装置４０で帯電バイアスを印加して、その像担持体１４の表面を一様に帯電する。次いで、書き込みユニット１６（図１）からの走査光で書き込みを行い、像担持体１４の表面に静電潜像を形成する。それから、現像ユニット１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂ）でトナーを付着してその静電潜像を現像し、像担持体１４上に単色トナー画像を形成する。
単色作像手段１０Ｙの像担持体１４Ｙにはイエローの単色トナー画像を、単色作像手段１０Ｍの像担持体１４Ｍにはマゼンタの単色トナー画像を、単色作像手段１０Ｃの像担持体１４Ｃにはシアンの単色トナー画像を、単色作像手段１０Ｂの像担持体１４Ｂにはブラックの単色トナー画像をそれぞれ形成する。なお、図示は省略するが、各現像ユニット１３には、それぞれトナー濃度検知センサを備えている。
像担持体１４上には、画像情報を検知するためのフォトセンサ１０７が搬送方向と直交する方向に配置され、後述する画像情報算出手段は、フォトセンサ１０７から読み取った画像情報から各領域の画像情報を算出するようにしている。
像担持体１４の、現像ユニット１３の現像ローラ１３ａの下流の位置にフォトセンサとしてのＣＩＳ１０７が像担持体１４の回転方向と直交方向に６個直列に配置されている。現像ローラ１３ａで像担持体１４上に現像されたトナーをフォトセンサ１０７で読み取り、その光量データから画像面積を推定することで、画像面積率を算出するようにしている。
【００１４】
図３は画像形成装置の中間転写体上に配置されたフォトセンサを示す概略図である。図３を参照すると、４色の像担持体１４上に形成された像は、一旦中間転写体１０９上に１次転写され、さらに２次転写ローラ１１０にて転写紙に転写される。像担持体１４の周りには図１と同様にそれぞれ帯電ローラ、現像ユニット、クリーニングユニットが配置されている。また、中間転写体１０９の右端近傍に設けられたフォトセンサ１０８が示されている。フォトセンサ１０８については後で詳述する。
【００１５】
図４は図１のカラープリンタで用いる書き込ユニットを示す概略構成図である。次に、書き込みユニット１６について詳述する。書き込みユニット１６には、図４に示すとおり、ポリゴンモータ５０で回転可能に２つの６面回転多面鏡５１，５２を設ける。そして、図示してないレーザダイオードからの出射光をそれら回転多面鏡５１，５２の回転により、イエロー用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用の走査光に分けて反射する。
イエロー用の走査光は、ｆθレンズ５３を通ってミラー５４で反射し、長尺ＷＴＬ５５を通過してミラー５６，５７で反射し、像担持体ユニット１２Ｙの像担持体１４Ｙ上を照射する。
マゼンタ用の走査光は、ｆθレンズ５３を通ってミラー５８で反射し、長尺ＷＴＬ５９を通過してミラー６０，６１で反射し、像担持体ユニット１２Ｍの像担持体１４Ｍ上を照射する。
シアン用の走査光は、ｆθレンズ６２を通ってミラー６３で反射し、長尺ＷＴＬ６４を通過してミラー６５，６６で反射し、像担持体ユニット１２Ｃの像担持体１４Ｃ上を照射する。
ブラック用の走査光は、ｆθレンズ６２を通ってミラー６７で反射し、長尺ＷＴＬ６８を通過してミラー６９，７０で反射し、像担持体ユニット１２Ｂの像担持体１４Ｂ上を照射する。
【００１６】
図５は図１のカラープリンタにおける制御ブロックを示す概略図である。図５から判るとおり、レーザプリンタ内には、メイン制御ボード８０を備える。メイン制御ボード８０には、電源部８１から電源を供給するとともに、コントローラボード８２を介してネットワーク等でパソコン（ＰＣ）８３と接続している。コントローラボード８２には、また、操作・表示パネル８４を接続している。
メイン制御ボード８０は、例えば、書き込み制御部８５と接続して書き込みユニット１６（図４）を制御し、書き込みユニット１６のポリゴンモータ５０を駆動し、像担持体１４および現像ユニット１３（図１）を駆動する像担持体・現像駆動モータ８７を駆動し、定着装置２４（図１）および給紙系のローラを駆動する定着・給紙駆動モータ８８を駆動し、また現像クラッチ９４等の各種クラッチをオンオフする。
一方、各種検知センサを働かせ、高圧電源部８９を制御して各種バイアス電圧を印加し、現像ユニット１３のトナー濃度センサの出力信号に基づきそのトナー補給モータ９１を制御し、また定着装置２４のサーミスタ９２の出力信号に基づき定着ヒータ９３をオンオフする。
また、このレーザプリンタを用いて転写紙に画像を形成する時は、ホストであるパソコン８３からの信号に基づき、像担持体・現像駆動モータ８７を駆動して像担持体１４を回転させる。この像担持体１４の回転とともに、まずその表面を、高圧電源部８９で帯電バイアスを印加することにより帯電装置（帯電ローラ）４０で一様に帯電する。
次いで、書き込み制御部８５を働かせて書き込み装置１６で書き込み光Ｌを照射して書き込みを行い、像担持体１４に静電潜像を形成する。続いて、像担持体・現像駆動モータ８７に基づき同時に現像ユニット１３を駆動することにより現像ユニット１３内に備える現像ローラを駆動するとともに、高圧電源部８９で現像バイアスを印加することにより像担持体１４にトナーを付着し、像担持体１４の静電潜像を可視像化して像担持体１４にトナー画像を形成する。
【００１７】
図６は図１のカラープリンタで用いる像担持体の構成を示す部分断面図である。図７は他の像担持体の構成を示す部分断面図である。次に、各像担持体ユニット１２で用いる像担持体１４について、以下で詳述する。
像担持体１４は、例えば、図６又は図７に示すように、導電性支持体７２の上に感光層７３を形成し、この感光層７３の上に保護層７４を設けて構成する。感光層７３は、電荷発生層７５と電荷輸送層７６とで作るが、図６のように電荷発生層７５の上に電荷輸送層７６を設けてもよいし、又は、逆に図７のように電荷輸送層７６の上に電荷発生層７５を設けてもよい。
導電性支持体７２は、体積抵抗１０10Ωｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状または円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の板またはそれらを素管化後、切削、超仕上げ、研磨等で表面処理した管等からなるものである。
【００１８】
電荷発生層７５は電荷発生材料を主成分とする層である。電荷発生材料には、無機または有機材料が用いられ、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料、セレン、セレン−テルル合金、セレン−ヒ素合金、アモルファスシリコン等が挙げられる。これら電荷発生材料は、単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
電荷発生層７５は、電荷発生材料を適宜バインダ樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、２−ブタノン、ジクロルエタン等の溶媒を用いて、ボールミル、アトライター、サンドミルなどにより分散し、分散液を塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート法等により行う。
適宜用いられるバインダ樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂等を挙げることができる。バインダ樹脂の量は、重量基準で電荷発生材料１部に対して０〜２部が適当である。電荷発生層７５は公知の真空薄膜作製法を使用しても形成することができる。電荷発生層７５の膜厚は、通常は０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜２μｍである。
電荷輸送層７６は、電荷輸送材料およびバインダ樹脂を適当な溶剤に溶解乃至分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤等を添加することもできる。
【００１９】
電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送材料は、単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。
正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリルアントラセン）、１，１−ビス−（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。これらの正孔輸送材料は、単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。
また、電荷輸送材料として高分子電荷輸送材料を用いる場合、適当な溶剤に溶解乃至分散し、これを塗布、乾燥して電荷輸送層７６を形成してもよい。高分子電荷輸送材料は上記低分子電荷輸送材料に電荷輸送性置換基を主鎖または側鎖に有した材料であればよい。さらに必要により、高分子電荷輸送材料にバインダ樹脂、低分子電荷輸送材料、可塑剤、レベリング剤、潤滑剤等を適量添加することもできる。
電荷輸送材料とともに電荷輸送層７６に使用されるバインダ樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルトルエン樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００２０】
溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、２−ブタノン、モノクロルベンゼン、ジクロルエタン、塩化メチレン等が挙げられる。  電荷輸送層７６の厚さは、５〜３０μｍの範囲で所望の像担持体特性に応じて適宜選択すればよい。
所望により電荷輸送層７６に添加される可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等、樹脂に汎用の可塑剤を挙げることができ、その使用量は、重量基準でバインダ樹脂に対して０〜３０％程度が適当である。
所望により電荷輸送層７６に添加されるレベリング剤としては、ジメチルシリコンオイル、メチルフェニルシリコンオイル等のシリコンオイル類、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマまたはオリゴマーが挙げられ、その使用量は、重量基準でバインダ樹脂に対して０〜１％程度が適当である。
感光層７３に含有される電荷輸送材量の含有量は、電荷輸送層７６の４０重量％以上とするのが好ましい。４０重量％未満では、像担持体へのレーザ書き込みにおけるパルス光露光において高速電子写真プロセスでの十分な光減衰時間が得られず好ましくない。
像担持体１４における電荷輸送層移動度は、２．５×１０5〜５．５×１０5Ｖ／ｃｍの範囲の電荷輸送層電界強度の条件下で、３×１０-5ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上であることが好ましく、７×１０-5ｃｍ2／Ｖ・ｓ以上であることがより好ましい。この移動度は各使用条件下でこれを達成するように構成を適宜調整できる。この移動度は、従来公知のＴＯＦ法により求めればよい。
像担持体１４には、導電性支持体７２と感光層７３との間に下引き層を形成することができる。下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。
このような樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の三次元網目構造を形成する硬化型樹脂が挙げられる。
【００２１】
また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。
この下引き層は、上記の感光層７３と同様、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。さらに、下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えば、ゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層を用いることも有用である。
この他に、下引き層には、Ａｌ2Ｏ3を陽極酸化したものにより形成したもの、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物、ＳｉＯ，ＳｎＯ2，ＴｉＯ2，ＩＴＯ，ＣｅＯ2等の無機物を真空薄膜作製法により形成したものも有効である。下引き層の膜厚は０〜５μｍが適当である。
像担持体１４には、表層として、感光層７３の保護および耐久性の向上を目的にフィラーを含有する保護層７４を感光層７３の上に形成する。この保護層７４に使用される材料としては、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマ共重合体、塩素化ポリエーテル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂が挙げられる。
【００２２】
また、保護層７４に使用される材料として、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢ樹脂、ＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。保護層７４には、耐摩耗性を向上する目的でフィラーが添加される。
このフィラーとしては、ポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコン樹脂、これらの樹脂に酸化チタン、酸化スズ、チタン酸カリウム等の無機材料を分散したフィラー等が挙げられる。
保護層７４に添加されるフィラーの量は、通常、重量基準で１０〜４０％、好ましくは、２０〜３０％である。フィラーの量が、１０％未満では、摩耗が大きく耐久性に劣り、４０％を越えると、露光時における明部電位の上昇が著しくなって、感度低下が無視できなくなるので望ましくない。
さらに、保護層７４には、フィラーの分散性を向上させるために分散助剤を添加することができる。添加される分散助剤は塗料等に使用されるものが適宜利用でき、その量は重量基準で通常は含有するフィラーの量に対して０．５〜４％、好ましくは、１〜２％である。
また、保護層７４には、前述の電荷輸送材料を添加することも有効であり、さらに酸化防止剤も必要に応じて添加することができる。酸化防止剤に付いては後述する。
【００２３】
保護層７４の形成法としては、スプレー法等、通常の塗布法が採用される。保護層７４の厚さは、０．５〜１０μｍ、好ましくは４〜６μｍ程度が適当である。保護層７４におけるフィラーの存在形態を一定のものとすることが耐摩耗性、画像特性に対して重要である。つまり、保護層７４の存在により感光層７３の感度、静電的安定性を損なわず、かつ露光の精細性を損なわず、耐摩耗性に基づく薄膜化によりざらに高精細化と高速応答化に寄与できるものである。
この要求を満足するために、保護層７４の任意断面におけるフィラー含有量がその平面内での面積占有率として３〜５％であることが必要となる。また、保護層７４に含有されるフィラーが２次粒子を含む粒径分布において、０．２〜０．３μｍにピークを有し、かつ保護層７４の任意断面における粒径０．３μｍ以上のフィラーによる占有面積がその平面内での全フィラー占有面積の１０〜３０％であることが必要である。本発明者らの検討の結果、上記の範囲でない場合、残留電位の上昇、感度低下、解像度低下、耐摩耗性低下、フィルミングによる異常画像発生が確認された。
保護層７４におけるフィラーの存在形態の制御は、使用するフィラー材料の粒径とその分布、塗工液処方、塗工装置により可能であり、分散助剤の利用は有効である。
感光層７３と保護層７４との間に別の中間層を形成することも可能である。中間層には、一般にバインダ樹脂を主成分として用いる。このバインダ樹脂としては、ポリアミド樹脂、アルコール可溶性ナイロン、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等を挙げることができる。中間層の形成法としては、上記の通常の塗布法が採用される。中間層の厚さは、０．０５〜２μｍ程度が適当である。
また、耐環境性の改善のため、とりわけ、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、各層に酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、低分子電荷輸送物質およびレベリング剤を添加することができる。
【００２４】
各層に添加できる酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、ｎ−オクタデシル−３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、２，２−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２−メチレン−ビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４−チオビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４−ブチリデンビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン等が挙げられる。
また、各層に添加できる酸化防止剤としては、例えば、テトラキス−［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、ビス［３，３−ビス（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェニル）ブチリックアッシド］クリコールエステル、トコフェロール類等のフェノール系化合物、Ｎ−フェニル−Ｎ−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジ−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ，Ｎ−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン等のパラフェニレンジアミン類等が挙げられる。
さらに、各層に添加できる酸化防止剤としては、例えば、２，５−ジ−ｔ−オクチルハイドロキノン、２，６−ジドデシルハイドロキノン、２−ドデシルハイドロキノン、２−ドデシル−５−クロロハイドロキノン、２−ｔ−オクチル−５−メチルハイドロキノン、２−（２−オクタデセニル）−５−メチルハイドロキノン等のハイドロキノン類、ジラウリル−３，３−チオジプロピオネート、ジステアリル−３，３−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−３，３−チオジプロピオネート等の有機硫黄化合物類、トリフェニルホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、トリ（ジノニルフェニル）ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ（２，４−ジブチルフェノキシ）ホスフィン等の有機燐化合物類が挙げられる。
【００２５】
各層に添加できる可塑剤として、例えば、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、リン酸オクチルジフェニル、リン酸トリクロルエチル、リン酸クレジルジフェニル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−２−エチルヘキシル、リン酸トリフェニル等のリン酸エステル系可塑剤、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸メチルオレイル、フタル酸オクチルデシル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチル等のフタル酸エステル系可塑剤が挙げられる。
また、各層に添加できる可塑剤として、例えば、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリ−ｎ−オクチル、オキシ安息香酸オクチル等の芳香族カルボン酸エステル系可塑剤、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−ｎ−ヘキシル、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、アジピン酸ジ−ｎ−オクチル、アジピン酸−ｎ−オクチル−ｎ−デシル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジカプリル、アゼライン酸ジ−２−エチルヘキシル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−ｎ−オクチル、セバシン酸ジ−２−エチルヘキシル、セバシン酸ジ−２−エトキシエチル、コハク酸ジオクチル、コハク酸ジイソデシル、テトラヒドロフタル酸ジオクチル、テトラヒドロフタル酸ジ−ｎ−オクチル等の脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤が挙げられる。
さらに、各層に添加できる可塑剤として、例えば、オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステル、アセチルリシノール酸メチル、ペンタエリスリトールエステル、ジペンタエリスリトールヘキサエステル、トリアセチン、トリブチリン等の脂肪酸エステル誘導体系可塑剤、アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル、ブチルフタリルブチルグリコレート、アセチルクエン酸トリブチル等のオキシ酸エステル系可塑剤、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸デシル、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ベンジル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジデシル等のエポキシ可塑剤、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ−２−エチルブチラート等の二価アルコールエステル系可塑剤、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル、塩素化脂肪酸メチル、メトキシ塩素化脂肪酸メチル等の含塩素可塑剤が挙げられる。
【００２６】
さらにまた、各層に添加できる可塑剤として、例えば、ポリプロピレンアジペート、ポリプロピレンセバケート、ポリエステル、アセチル化ポリエステル等のポリエステル系可塑剤、ｐ−トルエンスルホンアミド、ｏ−トルエンスルホンアミド、ｐ−トルエンスルホンエチルアミド、ｏ−トルエンスルホンエチルアミド、トルエンスルホン−Ｎ−エチルアミド、ｐ−トルエンスルホン−Ｎ−シクロヘキシルアミド等のスルホン酸誘導体系可塑剤、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリ−２−エチルヘキシル、アセチルクエン酸−ｎ−オクチルデシル等のクエン酸誘導体系可塑剤、その他、ターフェニル、部分水添ターフェニル、ショウノウ、２−ニトロジフェニル、ジノニルナフタリン、アビエチン酸メチル等が挙げられる。
また、各層に添加できる潤滑剤として、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、低重合ポリエチレン等の炭化水素系化合物、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルチミン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸等の脂肪酸系化合物、ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレインアミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド等の脂肪酸アミド系化合物、脂肪酸の低級アルコールエステル、脂肪酸の多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル等のエステル系化合物、セチルアルコール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセロール等のアルコール系化合物、ステアリン酸鉛、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の金属石けん、カルナバロウ、カンデリラロウ、蜜ロウ、鯨ロウ、イボタロウ、モンタンロウ等の天然ワックス、その他、シリコン化合物、フッ素化合物等が挙げられる。
【００２７】
各層に添加できる紫外線吸収剤として、例えば、２−ヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，２，４，４−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，２−ジヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤、フェニルサルシレート、２，４ジ−ｔ−ブチルフェニル３，５−ジ−ｔ−ブチル４ヒドロキシベンゾエート等のサルシレート系紫外線吸収剤、（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、（２−ヒドロキシ５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、（２−ヒドロキシ５−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、（２−ヒドロキシ３−ターシャリブチル５−メチルフェニル）５−クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が挙げられる。
また、各層に添加できる紫外線吸収剤として、例えば、エチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレート、メチル２−カルボメトキシ３（パラメトキシ）アクリレート等のシアノアクリレート系紫外線吸収剤、ニッケル（２，２チオビス（４−ｔ−オクチル）フェノレート）ノルマルブチルアミン、ニッケルジブチルジチオカルバメート、ニッケルジブチルジチオカルバメート、コバルトジシクロヘキシルジチオホスフェート等のクエンチャー（金属錯塩系）紫外線吸収剤、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、１−［２−〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ〕エチル］−４−〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ〕−２，２，６，６−テトラメチルピリジン、８−ベンジル−７，７，９，９−テトラメチル−３−オクチル−１，３，８−トリアザスピロ〔４，５〕ウンデカン−２，４−ジオン、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン等のＨＡＬＳ（ヒンダードアミン）系紫外線吸収剤等が挙げられる。
【００２８】
このように、像担持体１４は、導電性基体上に感光層７３および保護層７４を形成し、所望により下引き層、中間層を形成し、この保護層７４にフィラーを含有させることによって、摩耗に対する耐性を向上させ、耐久性を良好にしている。また、かかる像担持体１４は、前述したように保護層７４におけるフィラーの存在形態を一定のものとすることにより、高速電子写真プロセスに対しても優れた耐久性、安定性を有し、かつ耐摩耗性に優れている。
さらに、保護層７４上にステアリン酸亜鉛を供給することにより耐摩耗性が良好な状態でのフィルミング抑制が可能であり、さらにまた、像担持体１４を具備する電子写真プロセスにおいて、非画像形成時に像担持体１４上へのトナー付着とクリーニング部でのトナー回収動作の繰り返しにより、耐摩耗性を保持した上での画像流れ抑制に効果を有している。なお、図示例では、像担持体１４をドラム状としたが、同様に表面硬度が硬いベルト状としてもよい。
【００２９】
ところで、本発明において使用するトナーには、０．０５〜０．２ｗｔ％の潤滑剤（例えば、ステアリン酸亜鉛）を外添している。このようにすると、潤滑剤を担持体１４の表面に塗布することができる。上述したカラープリンタでは、画像形成時、例えば、帯電装置４０で帯電バイアスを印加するが、その際にオゾンや窒素酸化物等の放電生成物が発生してそれが像担持体１４に付着し、転写材上に記録するトナー画像の画像品質を劣化する。
また、放電により有機感光体である像担持体１４の表層が酸化して磨耗が進むことも判ってきている。像担持体１４に潤滑剤の薄い層を形成することによって、像担持体１４の表面エネルギを低下し、フィルミングを防止して付着物が付き難くする。これとともに、潤滑剤の層が保護層となって放電による像担持体１４の表層の酸化を防ぎ、像担持体１４の磨耗を低減できるのである。トナーに潤滑剤を外添することにより、専用の潤滑剤塗布装置を不要として小型化を図り、コストダウンを図ることができる。
トナーは、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて、他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）等を用いることができる。
【００３０】
結着樹脂の具体例としては、また、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（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）、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール等を用いることができる。
トナーに使用される着色材（例えば、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック）としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１から１５重量部、より好ましくは０．１５〜９重量部が適当である。
荷電制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第４級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、より好ましくは０．２〜７重量部である。
その他、得られたトナー粒子には、流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、フェライト、マグネタイト等の金属酸化物の微粒子およびそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、ジルコアルミネート、四級アンモニウム塩、脂肪酸、脂肪酸金属塩、フッ素系活性剤、溶剤、ポリマ等の処理剤によって表面処理または被覆したものなどが用いられる。
【００３１】
流動性付与剤としては、また、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸またはその金属塩の微粒子、およびそれら微粒子を前記処理剤により表面処理したもの、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマ微粒子およびそれら微粒子を前記処理剤で表面処理または被覆したものなどが用いられる。これら流動性付与剤の粒径は、０．０１〜３μｍの範囲のものが使用される。
これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜７．０重量部、特に０．２〜５．０重量部の範囲が好ましい。トナー粒子と流動性付与剤との混合方法は、粉体が流動状態で気流または機械力などにより高速運動させ、実質的に粉砕を起こさないように行う。混合機としては、高速流動型の混合機、例えば、ヘンシェルミキサ、ＵＭミキサ等である。
２成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材および必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダまたは２本ロール、３本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
キャリア芯材は、それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は、２０〜６５μｍ、好ましくは３０〜６０μｍ程度が適当である。
キャリア被覆層形成に使用されるフッ素含有単量体としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。
【００３２】
ビニルケトンの重合体としては、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロアルキルビニルエーテル−ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド重合体、テトラフルオロエチレン共重合体、フッ素原子を置換してなるビニルエーテルを含有する重合体、フッ素原子を置換してなるビニルケトンを含有する重合体、フッ素化アルキルアクリレート重合体、またはフッ素化アルキルメタアクリレート重合体がある。
前記フッ素含有単量体と共重合する成分としては、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、エチレン、プロピレン等がある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
上述した図示例では、本発明をカラープリンタに適用した場合について説明したが、複写機、ファクシミリ、又はその他の画像形成装置にも同様に適用することができる。また、フルカラーに限らず、２色やモノクロの画像形成装置にも適用することができる。
【００３３】
図８は潤滑剤供給の制御を示すブロック図である。この潤滑剤供給の制御ブロック図において、画素数計数手段１００は書き込み画素数をカウントし、この画素数計数手段１００の出力に基づき画像面積算出手段１０１が画像面積を算出する。
現像ユニット１３（図１）で現像して像担持体１４（図１）に形成する画像の画像面積は、フォトセンサの光量と１対１の関係があるので、フォトセンサ出力から画像面積を推定することができる。
現像ユニット１３で現像して像担持体１４に形成する画像の画像面積は、次の式から算出することができる。
［画像面積］＝［カウント画素数］×［１画素の面積］
ここで、１画素の面積は予め決まっているから、画素数計数手段１００で書き込み画素数をカウントすることによって、画像面積を知ることができる。
そして、画像面積算出手段１０１の算出結果に応じて潤滑剤供給実行手段１０５を働かせ、現像ユニット１３で画像形成における現像目的とは別に現像剤を付着して像担持体１４に潤滑剤を供給する。
図８には、像担持体１４の回転数または回転時間をカウントする計数手段１０２があり、走行面積算出手段１０３は計数手段１０２の出力に基づき像担持体１４の走行面積を算出する。
像担持体１４の走行面積は、次の式から算出することができる。
［走行面積］＝［走行距離］×［作像幅］
【００３４】
ここで、作像幅は予め決まっているから、走行距離を求めることによって、走行面積を知ることができる。
走行距離は、次の式から算出することができる。
［走行距離］＝［像担持体のカウント回転数］×［像担持体の周長］または［走行距離］
ここで、像担持体１４の周長は予め決まっているから、計数手段１０２で像担持体１４の回転数をカウントすることによって、走行距離を知ることができる。また、像担持体１４の線速を基に回転時間をカウントすることによって走行距離を算出しても良い。
画像面積算出手段１０１と走行面積算出手段１０３の出力は、画像面積率算出手段１０４の入力となり、次の式から、像担持体１４の走行面積に対する画像面積の割合である画像面積率を算出する。
［画像面積率］＝［画像面積］／［走行面積］
そして、算出した画像面積率から判断して潤滑剤供給実行手段１０５を働かせ、現像ユニット１３で画像形成における現像目的とは別に現像剤を付着して像担持体１４に潤滑剤を供給する。
画素数を走行面積で割った画像面積率を画像情報とすることにより、より的確にトナーを供給して像担持体１４の表面状態及び現像ユニット１３上のトナー帯電量を平均化し、トナーを無駄に消費することなくトナーを供給する又はしないを的確に判断することができ、画像の安定した画像形成装置を提供することができる。
【００３５】
図９は潤滑剤供給の一例を示すフローチャートである。図５、図８及び図９を参照して、コントローラホード８２がネットワークなどで接続しているパソコン８３から画像データを受け取ると、メイン制御ボード８０のＣＰＵが、ＮＶＲＡＭ（不揮発性メモリ）に記憶されている潤滑剤供給条件（実行するか否か、する場合の露光パターン）を読み出す（Ｓ１）。
次いで、画素数計数手段１００が像担持体１４の搬送（回転）方向と直交する方向にＮ分割された領域の画素数Ｐ１〜Ｐｎのカウントを開始し、また、像担持体１４の回転数または回転時間の計数手段１０２が像担持体１４の回転数または回転時間のカウントを開始する（Ｓ２）。
続いて、像担持体１４を回転して、帯電・書き込み・現像・転写・クリーニング・除電等を繰り返して像担持体１４上にトナー画像を形成し、そのトナー画像を転写して転写紙に記録を行う（Ｓ３）。
【００３６】
１ジョブ（像担持体１４が回転を開始してから停止するまでの間）の最後の転写紙への画像形成を終了して後、潤滑剤の供給を実行するしないを判断し（Ｓ４）、実行する場合には、潤滑剤供給実行手段１０５で潤滑剤の供給を実行する（Ｓ５）。
像担持体１４の回転を停止する（Ｓ６）。つまり、潤滑剤供給実行手段１０５は、１ジョブの最後の転写紙に対応する潜像に対する現像動作を終了して後、現像ユニット１３で画像形成における現像目的とは別に現像剤を付着して像担持体に潤滑剤を供給する。潤滑剤の供給を実行する必要がない場合には、ステップＳ４からそのままステップＳ６に進んで像担持体１４の回転を停止する。
像担持体１４の回転を停止して後、上述した画素数計数手段１００で各領域の書き込み画素数Ｐ１〜Ｐｎをカウントして、その出力に基づき画像面積率算出手段１０４で各領域の画像面積Ｓ１〜Ｓｎを算出する。一方、計数手段１０２で像担持体１４の回転数をカウントして、その出力に基づき走行面積算出手段１０３で像担持体１４の走行面積を算出する。
それから、画像面積率算出手段１０４で算出した画像面積Ｓ１〜Ｓｎと走行面積算出手段１０３で算出した走行面積Ｓａとから、画像面積率算出手段１０４で各領域の画像面積率Ｈ１〜Ｈｎを算出する。予め定めた基準画像面積率Ｈｓよりも低い領域があった場合には、その領域のみ潤滑剤の供給を実行する。
またその算出結果に基づき新たな潤滑剤供給条件を決定する。そして、それをＮＶＲＡＭに記憶することで潤滑剤供給条件を更新する（Ｓ７）とともに、画素数計数手段１００および計数手段１０２のカウント値をクリアする。
【００３７】
図１０は図９のステップＳ７における潤滑剤供給条件の決定の一例を示すフローチャートである。図５、図８及び図１０を参照して、まず像担持体１４（図１）の搬送方向に直行する方向にＮ分割された領域Ｓ１〜Ｓｎの画像面積率Ｈ１〜Ｈｎを算出する（Ｓ８）。
次に、これらＨ１〜Ｈｎの最小値Ｈｍｉｎが予め定めた基準画像面積率Ｈｓよりも小さくないかどうかを確認する（Ｓ９）。ここで、もし、Ｈｍｉｎ＞Ｈｓでなければ、Ｓ１〜ＳｎのうちＨｘ＜Ｈｓとなる領域Ｓｘに対して露光現像による潤滑剤供給の実行を決定する（Ｓ１０）。
次のジョブ終了後、この更新した新たな潤滑剤供給条件に基づき潤滑剤の供給を実行する。このように前回のジョブのカウント結果から、潤滑剤供給条件を決定する制御とすることにより、ジョブ中にリアルタイムで像担持体１４の回転数や書き込み画素数をカウントして潤滑剤供給条件を決定する制御を行うことができ、ＣＰＵの負荷を大幅に軽減してプログラムを簡素化することができる。
ところで、像担持体１４に供給した潤滑剤は、クリーニング装置のクリーニングブレード４５（図２）を用いて引き伸ばし、像担持体１４の表面に万遍なく潤滑剤を塗布する。これにより最小限のトナー消費で像担持体の表面に均一に潤滑剤を塗布して像担持体の表面自由エネルギを効果的に低下し得る画像形成装置を提供することができる。
したがって、転写装置（転写紙担持体）１８として接触型のものを使用する画像形成装置にあっては、潤滑剤供給動作中は転写装置１８を像担持体１４から離したり、転写動作中とは逆極性のバイアス電圧を印加したりして、転写装置１８にトナーが付着することを防止して潤滑剤の供給効率を高めることが好ましい。
転写紙面積に対する画像面積率とすると、画像面積率が同じでも、転写紙サイズが違うと、トナー消費量が異なることとなる。しかし、上記のように像担持体１４の走行面積に対する画像面積率を求めることで、いろいろなサイズの転写紙に画像形成する場合とか、１枚ずつ、大量に連続して画像形成する場合とかなどの様々な場合にも、トナーの消費量をより正確に検知して像担持体摩耗への影響を予測することができる。
【００３８】
図１１は潤滑剤供給の他の例を示すフローチャートである。図８及び図１１を参照して、画像データを受け取ると、まず帯電・書き込み・現像・転写・クリーニング等の画像形成プロセスを開始し（Ｓ１１）、書き込み画素数（画像面積）のカウントを開始するとともに、像担持体１４（図１）の回転数または回転時間のカウントを開始する（Ｓ１２）。
次いで、画像形成動作開始から所定時間経過したか否かを判断し（Ｓ１３）、経過した場合には、潤滑剤供給条件から潤滑剤供給を行うかどうかを判断し（Ｓ１４）、必要であれば潤滑剤供給動作を実行する（Ｓ１５）。そして、カウント値をクリアし（Ｓ１６）、それぞれカウントを再開する。画像形成動作が終了すると（Ｓ１７）、像担持体１４の回転を停止し（Ｓ１８）、カウント値をクリアする（Ｓ１９）。
このようにして、潤滑剤供給実行手段１０５は、１ジョブ中で前の転写紙に対する画像形成動作を終了して後、次の転写紙に対する画像形成動作を開始する前に、現像ユニット１３で画像形成における現像目的とは別に現像剤を付着して像担持体１４に潤滑剤を供給するようにすることもできる。
【００３９】
＜実施例１＞
図６に示したように、直径３０ｍｍのアルミニウム基体（導電性支持体７２）上に、下引き層、電荷発生層７５、電荷輸送層７６および保護層７４を、その順に塗布して後、乾燥し、３．５μｍの下引き層、０．１５μｍの電荷発生層７５、２０μｍの電荷輸送層７６、５μｍの保護層７４からなる像担持体１４を作製した。この時、保護層７４の塗工はスプレー法により、それ以外は浸漬塗工法により行った。保護層７４には、平均粒径０．３μｍのアルミナを２５ｗｔ％添加した。
現像ユニット１３は２成分現像方式を用い、トナーには０．１５ｗｔ％のステアリン酸亜鉛を添加した。書き込み光Ｌは波長６５５ｎｍのレーザ光とし、帯電は帯電ローラにＡＣ（２ｋＨｚ，１．８ｋＶｐｐ）＋ＤＣ（−７５０Ｖ）を印加した。プロセス速度は、１２５ｍｍ／ｓである。このような電子写真プロセスにて３種類のチャートを用いて耐久性の評価を実施した。
チャート１・・文字が平均的に並んだ平均画像面積率５％のチャートである。
チャート２・・文字がほぼ平均的に並んだ平均画像面積率１．５％のチャートである。
チャート３・・左半分には画像データが配置され、右半分に文字が並んだチャートで、左半分は平均画像面積率２０％、右半分は平均画像面積率１．５％であり、チャート全体の平均画像面積率は約１１％のチャートである。
像担持体（感光体）１４の回転方向に直行する方向に６つの領域に分割し、各領域における平均画像面積率Ｈ１〜Ｈ６が２％以下となる領域がある場合には、その領域のみに露光現像を行い、潤滑剤供給動作を実行するように設定した。
具体的には、１ジョブ終了毎に、領域内の平均画像面積率が２％以下の領域がある場合には、その像担持体１４のその領域に対して、６００ｄｐｉの４ドットの横ラインを３２ドット間隔で１０本露光現像し、像担持体１４上にトナー及び潤滑剤を供給するようにした。
【００４０】
この条件で、１ジョブごと５枚ずつとし、トータル６万枚の通紙評価を行った。チャート１（平均画像面積率５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．６μｍ、トナーボトル１個当たり約１．１万枚の画像形成が可能であった。また、チャート２（平均画像面積率１．５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．８μｍ、トナーボトル１個当たり約２．８万枚の画像形成が可能であった。
チャート３（図と文字が偏在、チャート全体の平均画像面積率１１％）の場合、チャート左側（平均画像面積率２０％）に対応する部分の像担持体１４の磨耗量が１．３μｍ、チャート右側（平均画像面積率１．５％）に対応する部分の像担持体１４の磨耗量が１．７μｍ、トナーボトル１個当たり約０．７万枚の画像形成が可能であった。画像は、画像面積率によらず、良好であった。なお、トナーボトル１本には、２７５ｇのトナーが入っている。
表１は実施例１と実施例４についての各チャートに関する評価をまとめて示している。
【表１】
2007148145.tif 000003
【００４１】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例１において、画像面積率によらず潤滑剤供給動作を実行しないように設定した以外は、実施例１と同様にして６万枚の通紙評価をした。チャート１（平均画像面積率５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．８μｍ、トナーボトル１個当たり約１．２万枚の画像形成が可能であった。
チャート２（平均画像面積率１．５％）の場合、トナーボトル１個当たり約３万枚以上の画像形成が可能であったが、像担持体１４の摩耗量は４．６μｍもあり、摩耗により部分的に保護層７４が消失していた。また、画像にも、縦黒スジ状の汚れが発生していた。
チャート３（図と文字が偏在、チャート全体の平均画像面積率１１％）の場合、チャート左側（平均画像面積率２０％）に対応する部分の像担持体１４の磨耗量が１．４μｍ、チャート右側（平均画像面積率１．５％）に対応する部分の像担持体１４の磨耗量が４．２μｍあり、磨耗により部分的に保護層７４が消失、画像にも縦黒スジ状の汚れが発生していた。トナーボトル１個当たり約０．８万枚の画像形成が可能であった。
【００４２】
＜比較例２＞
この比較例２では、実施例１において、チャート１枚の平均画像面積率が２％以下の場合は全面に潤滑剤供給動作を実行するように設定して、実施例１と同様にして６万枚の通紙評価をした。
チャート１（平均画像面積率５％）の場合、像担持体摩耗量は約１．６μｍ、トナーボトル１個当たり約１．１万枚の画像形成が可能で、画像も良好であった。チャート２（平均画像面積率１．５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．５μｍで、画像も良好で、トナーボトル１個当たり約２８万枚の画像形成ができた。
チャート３（図と文字が偏在、チャート全体の平均画像面積率１１％）の場合、像担持体１４の磨耗量はチャート右側（画像面積率２０％）に対応する部分が１．３μｍ、チャート左側（画像面積率１．５％）に対応する部分が４μｍあり、画像に縦黒スジ状の汚れが発生していた。トナーボトル１個当たり約０．８万枚の画像形成が可能であった。
【００４３】
＜比較例３＞
この比較例３では、実施例１において、６つに分割された領域の画像面積率Ｈ１〜Ｈ６が２％以下の場合は全面に潤滑剤供給動作を実行するように設定して、実施例１と同様にして６万枚の通紙評価をした。
チャート１（平均画像面積率５％）の場合、像担持体摩耗量は約１．６μｍ、トナーボトル１個当たり約１．１万枚の画像形成が可能で、画像も良好であった。チャート２（平均画像面積率１．５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．５μｍで、画像も良好で、トナーボトル１個当たり約２７万枚の画像形成ができた。
チャート３（図と文字が偏在、チャート全体の平均画像面積率１１％）の場合、像担持体１４の磨耗量はチャート右側（画像面積率２０％）に対応する部分が１．３μｍ、チャート左側（画像面積率１．５％）に対応する部分が１．７μｍで、画像の異常も見られなかったが、トナーボトル１個当たり約５千枚しか画像形成ができなかった。
表２は比較例１乃至比較例３についての各チャートに関する評価をまとめて示している。
【表２】
2007148145.tif 000004
【００４４】
＜実施例２＞
実施例１では、前回の画像形成動作の画像面積率から、潤滑剤供給動作の条件を決定した。この場合、直前１回画像形成動作の画像面積率だけから潤滑剤供給条件を決定しているため、１度低画像面積の画像形成動作が実行されると、例えその前後の画像形成動作が非常に高画像面積率の画像形成動作の場合でも潤滑剤供給動作を実行することになる。
そこで、直前１回の画像形成動作だけでなく複数回の画像形成動作から画像面積率の平均を求め、その平均画像面積率から潤滑剤供給条件を決定することで、さらにトナーの消費を最小限にとどめるとよい。
例えば、直前５回の画像形成動作から平均の画像面積率を求める場合、像担持体１４の回転回数または回転時間のカウントと書き込み画素数のカウントとを記憶する領域をＮＶＲＡＭ上に確保し、その最近５回分のカウント値から合計走行面積、合計画像面積をそれぞれ求める。
［合計走行面積］＝［５回の走行距離の合計］×［作像幅］
［合計画像面積］＝［５回のカウント画素数の合計］×［１画素の面積］
こうして求めた合計走行面積と合計画像面積から、下記の平均画像面積率を算出する。
［平均画像面積率］＝［合計画像面積］／［合計走行面積］
潤滑供給動作に関しては、実施例１の場合と同様である。
【００４５】
＜実施例３＞
１回の画像形成動作が数枚から多くても十数枚であるような使用方法で用いることが多い画像形成装置では、１ジョブ毎に潤滑剤の供給を実施するのは有効である。しかし、１回の画像形成動作が少なくても数十枚からそれ以上であるような大量プリントで使用することが多い画像形成装置では、像担持体１４の停止前の潤滑剤供給ではプリント枚数に対する頻度が少なく、十分な効果が得られない。
そこで、このような画像形成装置では、画像形成動作中に、一旦、画像形成動作を中断し、潤滑剤供給動作を行うことが有効である。画像形成動作中に潤滑剤供給動作を行う場合でも、像担持体１４を停止させる必要はなく、連続回転させたままで給紙間隔を通常より広くして転写紙間で像担持体１４にトナーを付着すればよい。
露光量を制御することで、潤滑剤の供給量を調整することも容易にできる。制御方法としては、画像形成動作開始から所定時間経過後（例えば、１００秒）も画像形成動作が継続している場合には、画像面積率の判定を行い、所定の画像面積率以下の場合には画像形成動作を中断して潤滑剤の供給動作を実施する。画像面積率の算出方法や、潤滑剤の供給条件の決定方法は、前述の実施例１、２の場合と同様である。
【００４６】
＜実施例４＞
実施例１では平均画像面積率が２％以下であるかどうかで、潤滑剤供給を実施するか否かを判断したが、画像面積率に基づいて段階的に露光パターンを決定し、よりきめ細かな潤滑剤の供給を行うこともできる。表３に示すように、領域内の画像面積率に応じてレベル分けをし、レベルに応じて露光パターンを細かく設定することで、トナー消費量を低減することが可能となる。
表３は領域内の画像面積率に応じて潤滑剤の供給をレベル分けしていることを示している。
【表３】
2007148145.tif 000005
【００４７】
以上説明したとおり、本発明によれば、各領域の平均画像情報に応じて領域毎に露光パターンを決定しており、各領域に対して最小のトナー供給で的確に像担持体表面状態を平均化して異常画像の発生を抑えて像担持体の耐久性を向上させるとともに、トナーの消費をできる限り抑えることができる画像形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、現像剤に潤滑剤を含有しており、像担持体の表面に露光及び現像することで潤滑剤を塗布することができ、画像面積率の大小が偏在した文書を連続して出力した場合にも、像担持体の領域毎に潤滑剤を塗布が容易にでき、最小限のトナー消費により像担持体の表面の自由エネルギを均一にして、像担持体の偏磨耗や感光体表面への異物付着による異常画像発生のない安定した画像形成装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、像担持体に残留するトナーをクリーニングブレードで除去するクリーニング装置を備えており、像担持体にトナーとともに供給した潤滑剤をクリーニングブレードで伸ばし、最小限のトナー消費で像担持体の表面に均一に潤滑剤を塗布して像担持体の表面自由エネルギを効果的に低下し得る画像形成装置を提供することができる。
加えて、本発明によれば、像担持体として有機感光体を用い、その有機感光体の表面にフィラーを含む保護層を設けているので、特に耐磨耗性を高めて機械的な耐久性を向上した像担持体を用い、潤滑剤の供給による像担持体の高耐久化の効果をさらに伸ばして安定した画像の得られる画像形成装置を提供することができる。
さらに、本発明による他の実施例と他の比較例について説明する。
【００４８】
＜実施例５＞
図６に示したように、直径３０ｍｍのアルミニウム基体（導電性支持体７２）上に、下引き層、電荷発生層７５、電荷輸送層７６および保護層７４を、その順に塗布して後、乾燥し、３．５μｍの下引き層、０．１５μｍの電荷発生層７５、２０μｍの電荷輸送層７６、５μｍの保護層７４からなる像担持体１４を作製した。この時、保護層７４の塗工はスプレー法により、それ以外は浸漬塗工法により行った。保護層７４には、平均粒径０．３μｍのアルミナを２５ｗｔ％添加した。
現像ユニット１３は２成分現像方式を用い、トナーには０．１５ｗｔ％のステアリン酸亜鉛を添加した。書き込み光Ｌは波長６５５ｎｍのレーザ光とし、帯電は帯電ローラにＡＣ（２ｋＨｚ，１．８ｋＶｐｐ）＋ＤＣ（−７５０Ｖ）を印加した。プロセス速度は、１２５ｍｍ／ｓである。このような電子写真プロセスにて３種類のチャートを用いて耐久性の評価を実施した。
チャート１・・文字が平均的に並んだ平均画像面積率５％のチャートである。
チャート２・・文字がほぼ平均的に並んだ平均画像面積率１．５％のチャートである。
チャート３・・左半分には画像データが配置され、右半分に文字が並んだチャートで、左半分は平均画像面積率２０％、右半分は平均画像面積率１．５％であり、チャート全体の平均画像面積率は約１１％のチャートである。
像担持体（感光体）１４の回転方向に直行する方向に６つの領域に分割し、各領域における平均画像面積率Ｈ１〜Ｈ６が２％以下となる領域がある場合には、その領域のみに露光現像を行い、潤滑剤供給動作を実行するように設定した。
具体的には、１ジョブ終了毎に、領域内の平均画像面積率が２％以下の領域がある場合には、その像担持体１４のその領域に対して、６００ｄｐｉの４ｄｏｔの横ラインを３２ｄｏｔ間隔で１０本露光現像し、像担持体１４上にトナー及び潤滑剤を供給するようにした。
【００４９】
この条件で、１ジョブごとに５枚ずつとし、トータル６万枚の通紙評価を行った。チャート１（平均画像面積率５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．８μｍ、トナーボトル１個当たり約１．２万枚の画像形成が可能であった。
チャート２（平均画像面積率１．５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．９μｍ、トナーボトル１個当たり約２．９万枚の画像形成が可能であった。
チャート３（図と文字が偏在、チャート全体の平均画像面積率１１％）の場合、チャート左側（平均画像面積率２０％）に対応する部分の像担持体１４の磨耗量が１．２μｍ、チャート右側（平均画像面積率１．５％）に対応する部分の像担持体１４の磨耗量が１．６μｍ、トナーボトル１個当たり約０．６万枚の画像形成が可能であった。画像は、画像面積率によらず、良好であった。なお、トナーボトル１本には、２７５ｇのトナーが入っている。
表４は実施例５の結果をまとめて示している。
【表４】
2007148145.tif 000006
実施例５では図１に示したように、転写紙上に複数個配置されたフォトセンサ１０６により画像情報を読み取るので、フォトセンサ配置に際して設計レイアウト上の自由度が得られる。また、転写紙に最終的に転写定着された転写紙上の画像情報を取り込むことにより、異常画像のチェックや画像濃度の補正などにも情報をフィードバックすることが可能となる。
【００５０】
＜比較例４＞
比較例４では、実施例５において、画像面積率によらず潤滑剤供給動作を実行しないように設定した以外は、実施例５と同様にして６万枚の通紙評価をした。チャート１（平均画像面積率５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．６μｍ、トナーボトル１個当たり約１．２万枚の画像形成が可能であった。
チャート２（平均画像面積率１．５％）の場合、トナーボトル１個当たり約３万枚以上の画像形成が可能であったが、像担持体１４の摩耗量は４．８μｍもあり、摩耗により部分的に保護層７４が消失していた。また、画像にも、縦黒スジ状の汚れが発生していた。
チャート３（図と文字が偏在、チャート全体の平均画像面積率１１％）の場合、チャート左側（平均画像面積率２０％）に対応する部分の像担持体１４の磨耗量が１．５μｍ、チャート右側（平均画像面積率１．５％）に対応する部分の像担持体１４の磨耗量が４．１μｍあり、磨耗により部分的に保護層７４が消失、画像にも縦黒スジ状の汚れが発生していた。トナーボトル１個当たり約０．８万枚の画像形成が可能であった。
【００５１】
＜比較例５＞
この比較例５では、実施例５において、チャート１枚の平均画像面積率が２％以下の場合は全面に潤滑剤供給動作を実行するように設定して、実施例５と同様にして６万枚の通紙評価をした。
チャート１（平均画像面積率５％）の場合、像担持体摩耗量は約１．６μｍ、トナーボトル１個当たり約１．１万枚の画像形成が可能で、画像も良好であった。チャート２（平均画像面積率１．５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．９μｍで、画像も良好で、トナーボトル１個当たり約２．８万枚の画像形成ができた。
チャート３（図と文字が偏在、チャート全体の平均画像面積率１１％）の場合、像担持体１４の磨耗量はチャート右側（画像面積率２０％）に対応する部分が１．５μｍ、チャート左側（画像面積率１．５％）に対応する部分が４．２μｍあり、画像に縦黒スジ状の汚れが発生していた。トナーボトル１個当たり約０．７万枚の画像形成が可能であった。
【００５２】
＜比較例６＞
この比較例６では、実施例５において、６つに分割された領域の画像面積率Ｈ１〜Ｈ６が２％以下の場合は全面に潤滑剤供給動作を実行するように設定して、実施例５と同様にして６万枚の通紙評価をした。
チャート１（平均画像面積率５％）の場合、像担持体摩耗量は約１．７μｍ、トナーボトル１個当たり約１．１万枚の画像形成が可能で、画像も良好であった。チャート２（平均画像面積率１．５％）の場合、像担持体１４の摩耗量は約１．８μｍで、画像も良好で、トナーボトル１個当たり約２．７万枚の画像形成ができた。チャート３（図と文字が偏在、チャート全体の平均画像面積率１１％）の場合、像担持体１４の磨耗量はチャート右側（画像面積率２０％）に対応する部分が１．４μｍ、チャート左側（画像面積率１．５％）に対応する部分が１．８μｍで、画像の異常も見られなかったが、トナーボトル１個当たり約４千枚しか画像形成ができなかった。
表５は比較例４乃至６の結果をまとめて示している。
【表５】
2007148145.tif 000007
【００５３】
＜実施例６＞
実施例５では、転写紙上の画像をフォトセンサ（ＣＩＳ）で読み取って画像面積を推定して画像面積率を算出したが、像担持体上にて検知しても良い。図２示したように、像担持体１４の、現像ユニット１３の現像ローラ１３ａ下流の位置にＣＩＳ１０７が像担持体１４の回転方向と直行方向に６個直列に配置されている。
現像ローラ１３ａで像担持体１４上に現像されたトナーをフォトセンサ（ＣＩＳ）１０７で読み取り、その光量データから画像面積を推定することで、画像面積率を算出している。
これにより、メモリ（ＣＰＵ）へ負荷をかけることなく画像情報を算出できるので、プリンタの高速化への対応が可能となり、高速出力プリンタにおいても像担持体１４の高耐久化とトナー消費量削減を図ることができる。また、フォトセンサ１０７で像担持体１４上に形成された画像を確実に把握することができるとともに、画素カウントでは把握しにくい領域内の画像の２次元情報が容易に把握できる。
従って、ベタ画像や低画像面積部分の有無をより正確に把握してきめ細かい潤滑剤供給を実施することができる。また、像担持体の転写直前の位置でフォトセンサ１０７をライン状に当てることにより、転写前露光と同様にトナーの転写性及びクリーニング性の向上が得られる。
本実施の形態のようなタンデムカラープリンタにおいては複数の像担持体にそれぞれ配置する必要があるが、各像担持体上はモノクロセンサで良く、また像担持体上に現像されたトナーをダイレクトに読み取ることができるので、より正確な画像情報を得ることができる。
【００５４】
＜実施例７＞
実施例５では、転写紙上の画像をフォトセンサＣＩＳで読み取って画像面積を推定して画像面積率を算出したが、中間転写体１０９を有する画像形成装置においては、中間転写体１０９上にて検知しても良い。図３に示したように、４色の像担持体１４上に形成された像は一旦中間転写体１０９上に一次転写され、さらに２次転写ローラ１１０にて転写紙に転写される。
像担持体１４上から１次転写される中間転写体１０９上に複数個配置されたフォトセンサ１０８により読み取った画像情報から画像面積率を算出しており、メモリへ負荷をかけることなく画像情報を算出でき、プリンタの高速化への対応が可能となる。
また、高速出力プリンタにおいても像担持体の高耐久化とトナー消費量削減を図ることができる。中間転写体１０９上への配置なので、タンデムカラープリンタのように像担持体１４が複数個配置されたプリンタに対してもフォトセンサの数を増加せずに画像情報を得ることができ、像担持体の高耐久化とトナー消費量削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例である、小型カラープリンタの全体構成を示す概略図である。
【図２】図１のカラープリンタで用いる像担持体ユニットを示す概略断面図である。
【図３】画像形成装置の中間転写体上に配置されたフォトセンサを示す概略図である。
【図４】図１のカラープリンタで用いる書き込ユニットを示す概略構成図である。
【図５】図１のカラープリンタにおける制御ブロックを示す概略図である。
【図６】図１のカラープリンタで用いる像担持体の構成を示す部分断面図である。
【図７】他の像担持体の構成を示す部分断面図である。
【図８】潤滑剤供給の制御を示すブロック図である。
【図９】潤滑剤供給の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図９のステップ（Ｓ７）における潤滑剤供給条件の決定の一例を示すフローチャートである。
【図１１】潤滑剤供給の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】文書の左半分に配置された写真や図、及び右半分に配置された文字を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
Ａ  画像形成装置（プリンタの装置本体）、１０  単色作像手段、１２  像担持体ユニット、１３  現像ユニット（現像装置）、１４  像担持体、１６  書き込みユニット（露光ユニット）、４５  クリーニングブレード、７４  保護層、１０１  画像面積算出手段、１０４  画像面積率算出手段、１０５  潤滑剤供給実行手段、１０６  フォトセンサ（ＣＩＳ）、１０７  フォトセンサ（ＣＩＳ）、１０８  フォトセンサ（ＣＩＳ）、１０９  中間転写体
【図１】
2007148145.tif 000008
【図２】
2007148145.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007148145.tif 000012
【図６】
2007148145.tif 000013
【図７】
2007148145.tif 000014
【図８】
2007148145.tif 000015
【図９】
2007148145.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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