JP2005266138A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体への潤滑剤の塗布量をデータの画素数に応じて変化させて出力画像の品質の低下を未然に防ぎ、高品質な出力画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 入力画像データに基づいて感光体ベルト１の表面に形成したトナー画像を転写して画素単位に記録用紙上に画像を形成する画像形成装置において、感光体ベルト１の表面に潤滑剤を塗布する塗布ブラシ１５ｂと、形成画像の画素数をカウントする画素数カウンタとを具備し、入力画像データの画素数に応じて塗布ブラシ１５ｂが塗布する潤滑剤の塗布量を変化させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、特に入力画像データの画素数変化に関係なく常に安定した画像品質を得ることができる画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置では、像担持体の摩擦低減などのために像担持体に対して潤滑剤を塗布する手段を備えている場合が多い（例えば、特許文献１、２及び３参照）。潤滑剤を塗布することにより、像担持体と清掃用ブレードの接触摩擦を抑えて像担持体等の磨耗を低減させたり、トナー像の記録用紙への転写性能を向上させて出力画像の品質を向上させるなどの効果を得ることができる。
特開２００３−０９８９０２公報 特開２００２−１７４９９０公報 特開２０００−３３８７３３公報

像担持体への最適な潤滑剤塗布量は、像担持体に入力するトナー量によって左右される。これは像担持体に付着したトナーにも潤滑剤が付着するためで、トナーに付着したまま転写される。また、転写残トナーはクリーニングユニット内で潤滑剤をさらに付着回収し、廃トナーとなって、廃トナータンクに搬送される。また、潤滑剤塗布量については、通常、画像面積率は５％を基準としており、画像面積率が５％画像のときに潤滑剤塗布量が狙いの値になるように設計されている。画像面積率とは、通常、Ａ４、１枚の面積（２１×２９．７＝６２３．７ｃｍ^２）のなかで、文字、写真を含めたトナーの付着している面積の割合を％で表示したものである。
しかしながら、画像面積率が２０％、３０％のような高面積画像を連続して出力した場合など、像担持体への潤滑剤塗布量は低下し、塗布不足になる可能性が有る。また、画像面積率１％、２％のような低面積画像を連続して出力した場合、潤滑剤の塗り過ぎになる可能性が有る。いずれの場合も出力画像の品質低下を招くという問題が生じる。
そこで、本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、像担持体への潤滑剤の塗布量をデータの画素数に応じて変化させて出力画像の品質の低下を未然に防ぎ、高品質な出力画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力画像データに基づいて像担持体の表面に形成したトナー画像を転写して画素単位に記録用紙上に画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する塗布手段と、形成画像の画素数をカウントする画素数カウンタとを具備し、入力画像データの画素数に応じて前記塗布手段が塗布する潤滑剤の塗布量を変化させる画像形成装置を最も主要な特徴とする。
また、請求項２に記載の発明では、前記塗布手段は前記像担持体に対し接触配置された回転駆動可能な起毛体であり、前記起毛体の回転駆動時間を制御することにより、潤滑剤の塗布量を制御する画像形成装置を主要な特徴とする。
また、請求項３に記載の発明では、前記像担持体の表面が一周するのに要する時間の整数比とならない周期で、前記起毛体の回転、回転停止を繰り返す画像形成装置を主要な特徴とする。

本発明によれば、入力画像データの画素数に応じて塗布手段が塗布する潤滑剤の塗布量を変化させているので、データの画素数の変化によって生じうる画像品質の低下を未然に防ぐことができる。

以下、図面を参照して、本発明の画像形成装置に係る実施形態（カラー画像形成装置）を詳細に説明する。なお、この実施形態では、カラー複写機等に装備するカラー画像形成装置に適用した場合を説明するが、モノクロ画像形成装置にも同様に適用しうる。
図１は、本発明の画像形成装置に係る実施形態としてのカラー画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１において、レーザー書き込みにより形成される静電潜像及び現像されたトナー像を担持する像担持体は、この装置においては、可撓性のベルト状像担持体としての感光体ベルト１である。感光体ベルト１は、ローラ２、３１、３２間に架設され、ローラ２の回転駆動により、図中の矢印Ａ方向（時計方向）に送られ（副走査）、ベルト表面が画像形成面となるように構成する。
また、このカラー画像形成装置は、感光体ベルト１に静電潜像、トナー像を形成するための手段として、感光体ベルト１の表面を均一に帯電するための帯電チャージャ４と、レーザー書き込みユニット５、カラー現像装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄとを備える。カラー現像装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、カラー構成色であるマゼンタ、シアン、イエロー、黒それぞれの現像ユニットからなる。ここで用いる現像ユニットは、一成分系の現像剤（トナー）により現像を行うようにした手段を備える。
また、カラー画像形成装置は、感光体ベルト１の画像を、中間転写体を介して転写紙に形成する方式によるため、中間転写ベルト１０を有する。中間転写ベルト１０は、ローラ１１、１２、その他のローラの間に架設され、ローラ１１の回転駆動により、図中の矢印Ｂ方向（反時計方向）に送られる。感光体ベルト１と中間転写ベルト１０は、感光体ベルト１のローラ３２を設けた部分で接触している。この接触部の中間転写ベルト１０側には、導電性を有するバイアスローラ１３が中間転写ベルト１０裏面に所定の条件で接触している。
転写紙の処理に係わる構成要素として、給紙台（給紙カセット）１７、給紙ローラ１８、搬送ローラ対１９ａ、１９ｂ、レジストローラ対２０ａ、２０ｂよりなる給紙部と、中間転写ベルト１０からの画像を転写する転写ローラ１４と、定着装置８０と、排紙ローラ対８１ａ、８１ｂと、排紙スタック部８２を有する。

ここで、図１に示したカラー画像形成装置の画像形成動作について説明する。図１において、可撓性のベルト状像担持体としての感光体ベルト１は、帯電チャージャ４により一様に帯電された後、レーザー書き込みユニット５により、画像情報に基づいて発光が制御されるレーザーの走査露光をうけ、表面には静電潜像が形成される。感光体ベルト１を回転させながら走査露光し、静電潜像を形成する１工程に用いる画像情報は、所望のフルカラー画像をマゼンタ、シアン、イエロー、及び黒の色情報に分解した単色の画像情報であり、この情報により、半導体レーザーの発光を制御する。
発生するレーザービームは、光学装置により走査、及び光路調整し、書き込みビーム光Ｌとして出力する。単色の画像情報に基づいて形成された静電潜像は、カラー現像装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにより対応するマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、及び黒（Ｂｋ）トナーで各々単色現像され、感光体ベルト１上に各々の色画像が順次形成される。図１中の矢印Ａ方向に回転する感光体ベルト１上に形成されたＭ、Ｃ、Ｙ、Ｂｋの各単色画像は、感光体ベルト１と同期して、同図中の矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト１０上に、バイアスローラ１３に印加された所定の転写バイアスの作用により、順次重ね転写される。
中間転写ベルト１０上に重ね合わされたＭ、Ｃ、Ｙ、Ｂｋの画像は、給紙台（給紙カセット）１７から給紙ローラ１８、搬送ローラ対１９ａ、１９ｂ、レジストローラ対２０ａ、２０ｂを経て、転写部へ搬送された記録用紙としての転写紙１７ａ上に転写ローラ１４により一括転写される。転写終了後、転写紙１７ａは、定着装置８０により定着されて、フルカラー画像が完成し、排紙ローラ対８１ａ、８１ｂを経て、排紙スタック部８２にプリント画が排出される。
なお、図１中の感光体ベルト１における画像形成の最終工程として、感光体ベルト１上のトナーがクリーニングされる。そのために、感光体ベルト１に常時当接するクリーニングブレード１５ａが設けられている。同様に、中間転写ベルト１０にもクリーニング装置１６が設けられている。クリーニング装置１６のクリーニングブラシ１６ａは、画像形成動作中には中間転写ベルト１０表面から離間した位置に保持され、形成像が転写紙１７ａ上に転写された後に、中間転写ベルト１０表面に当接される。また、感光体ベルト１、帯電チャージャ４、中間転写ベルト１０、クリーニングブレード１５ａ、クリーニング装置１６を一体化し、プロセスカートリッジとして、本体に対して着脱可能に構成することができる。

次いで、図１に示したカラー画像形成装置の制御系に関して説明する。図２は、このカラー画像形成装置の制御系の一例を概略ブロック図にて示したものである。図２に示すように、制御系をメイン制御部２０１と複数の周辺制御部により構成する。メイン制御部２０１は、上記で概要を示した画像形成に係わる動作全体を統括し、構成要素として、ＣＰＵ２０２、制御プログラム及び各種データを記憶したＲＯＭ２０３、ワーク領域として各種データを一時的に記憶するＲＡＭ２０４、装置の動作条件を定めるパラメータや装置の管理に必要な情報を保存する不揮発メモリのＮＶＲＡＭ２０９を有する。
また、メイン制御部２０１は、Ｉ／Ｏインターフェース２０５を介してレーザー光学系制御部２０６、現像バイアス制御部２０７、トナー付着量センサ１００、感光体・転写ベルト駆動制御部２０８等を接続する。レーザー光学系制御部２０６は、レーザー書き込みユニット５を制御し、現像バイアス制御部２０７は、カラー現像装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ各々に印加する現像バイアスを制御し、感光体・転写ベルト駆動制御部２０８は、感光体ベルト１と中間転写ベルト１０の回動を制御する。
これらの制御動作は、いずれもＣＰＵ２０２からの指令により行う。トナー付着量センサ１００は、感光体ベルト１上に所定の条件下で形成されたトナーの付着量を検知し、検知データを受け取るＣＰＵ２０２では、トナーの付着量から現像バイアスの調整値を求め、現像バイアス制御部２０７に設定し、トナー濃度の制御を行う。

図３は、感光体ベルト１の表面をクリーニングするための感光体クリーニングユニット１５をその周辺構成とともに示す拡大構成図である。この感光体クリーニングユニット１５は、感光体ベルト１に当接してその表面から転写残トナーを掻き取るクリーニングブレード１５ａ、固形潤滑剤１５ｃ、これから潤滑剤を掻き取って感光体ベルト１に塗布する塗布手段としての塗布ブラシ（起毛体）１５ｂ、固形潤滑剤１５ｃを塗布ブラシ１５ｂに向けて付勢する図示しない付勢手段等によって構成されている。すなわち、感光体ベルト１上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置としての機能と、感光体ベルト１表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置としての機能を兼ね備えている。
塗布ブラシ１５ｂは、感光体ベルト１の幅方向（図中奥行き方向）に延在する軸部材１５ｂ’と、これの外周面に立設せしめられた複数の起毛１５ｂ”とを有しており、例えば、複数の起毛が植設された図示しない基布が軸部材に巻き付け固定されることによって形成される。その長さは、少なくとも感光体ベルト１の幅方向全域に起毛を接触させ得るように調整されている。上記軸部材１５ｂ’は、ユニットケースの両側壁に設けられた図示しない２つの軸受けによって回動自在に支持されており、図示しないブラシクラッチを介して上記現像モータの回転駆動力が軸部材に伝達されるようになっている。
このブラシクラッチがＯＮされると、回転駆動力の伝達によって図中矢印方向（時計回り）に回転する。この回転により、固形潤滑剤１５ｃが塗布ブラシ１５ｂの起毛に掻き取られて付着した後、感光体ベルト１表面に塗布される。よって、塗布ブラシ１５ｂが回転駆動すると、感光体クリーニングユニット１５が潤滑剤供給装置として駆動していることになる。図示の例では、塗布ブラシ１５ｂが感光体ベルト１との接触部でその表面をベルト移動方向とは反対に移動させる方向に回転するため、起毛に付着した潤滑剤１５ｃが効率よくベルト表面に塗布される。 なお、ここでは、潤滑剤供給装置たる感光体クリーニングユニット１５として、塗布方式によって感光体ベルト１に潤滑剤を供給させるようにした例を示したが、液体潤滑剤を浸潤方式で供給させるなど、他の方式によって供給させるようにしてもよい。

上記固形潤滑剤は、例えば乾燥した固体疎水性潤滑剤からなる。その代表例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレイン酸鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸銅、パルチミン酸、亜鉛パルチミン酸コバルト、パルチミン酸銅、パルチミン酸マグネシウム、パルチミン酸アルミニウム、パルチミン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプロン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、及びリコリノレン酸カドミウムの如き比較的高次の脂肪酸などが挙げられる。また、カルナウバワックスのような天然ワックスであってもよい。
ところで、このカラー画像形成装置では、一般的な場合と同じように、画像面積率（通常Ａ４、１枚の面積（２１ｃｍ×２９．７ｃｍ＝６２３．７ｃｍ^２）のなかで、文字、写真を含めたトナーの付着している面積の割合を％で表示している。）は５％を基準にしている。また、入力される画像データは、６００×６００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）であり、１インチ当り６００画素の分解能を持っている。
従って１平方インチ当り３６０ｋ画素、６２３．７ｃｍ^２では３４．８Ｍ画素数の情報量になる。この１画素単位でトナーの制御を行っている。しかし、この画素数を画素数カウンタ（図示せず）によって機械の寿命まで累積カウントしていくと、膨大な数に成ってしまう為、本実施形態では１ｃｍ^２（５５８００画素）単位で１画素カウント数としている。従って基準となる画像面積率５％は約３１画素カウントとなる。

本実施形態における潤滑剤塗布量の制御としては、塗布ブラシ１５ｂの１ジョブ当りの
回転時間を制御する第１の方法と、塗布ブラシ１５ｂを小刻みにＯＮ、ＯＦＦ制御する第２の方法がある。第２の方法は、感光体の回転周期（感光体ベルト１の表面が一周するのに要する時間）の整数倍とならない間隔で、塗布ブラシ１５ｂのＯＮ、ＯＦＦ制御を繰り返す事で、実際には感光体周期の１．３倍の時間を１００％とし、ＯＮ時間１００％なら常時回転、ＯＮ時間５０％なら、感光体周期の０．６５倍間隔でＯＮ、ＯＦＦを繰り返すことになる。
例えばＦＣ画像面積率３０％の原稿と、３％の原稿では、同じ５Ｐ／Ｊ、１００００枚のランニングでも画像品質が図４（ａ）、４（ｂ）の様に異なる。画像面積率３０％ではＯＮ時間（クラッチ動作時間）を５０％にすると潤滑剤塗布量が足りなくなり地汚れが悪化している。画像面積率３％では、ＯＮ時間が７５％以上では潤滑剤塗布し過ぎの為、感光体上で画像のドットが抜ける現象が発生している。
このように、条件によって画像品質が変わるため、本発明の画像形成装置に係るカラー画像形成装置では、入力画像データの画素数に応じて塗布ブラシ１５ｂが塗布する潤滑剤の塗布量を変化させている。この実施形態では、図４（ａ）、４（ｂ）のように画像面積率に応じて、塗布ムラ、ドット抜け、地汚れが生じないクラッチＯＮ時間を選択するようになっている。この動作は上述のＣＰＵ２０２によって制御される。したがって、このカラー画像形成装置では、入力画像データの変化によって生じる画像品質の低下を未然に防ぐことができる。

本発明の画像形成装置に係る実施形態（カラー画像形成装置）の全体構成を示す概略図。 カラー画像形成装置の制御系の一例を示す概略ブロック図。 感光体クリーニングユニット１５とその周辺を示す拡大構成図。 各画像面積率におけるクラッチＯＮ時間と画像不良の関係を表で示す図。

符号の説明

１ 感光体ベルト、２、１１、１２、３１、３２ ローラ、５ レーザー書き込みユニット、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ カラー現像装置、１０ 中間転写ベルト、１３ バイアスローラ、１４ 転写ローラ、１５ 感光体クリーニングユニット、１５ａ クリーニングブレード、１５ｂ 塗布ブラシ（起毛体）、１５ｃ 固形潤滑剤、１６ クリーニング装置、１６ａ クリーニングブラシ、１７ 給紙台、１７ａ 転写紙、１８ 給紙ローラ、１９ａ、１９ｂ 搬送ローラ対、２０ａ、２０ｂ レジストローラ対、８０ 定着装置、８１ａ、８１ｂ 排紙ローラ対、８２ 排紙スタック部、１００ トナー付着量センサ、２０１ メイン制御部、２０２ ＣＰＵ、２０３ ＲＯＭ、２０４ ＲＡＭ、２０５ Ｉ／Ｏインターフェース、２０６ レーザー光学系制御部、２０７ 現像バイアス制御部、２０８ 感光体・転写ベルト駆動制御部、２０９ ＮＶＲＡＭ

Claims (3)

1. 入力画像データに基づいて像担持体の表面に形成したトナー画像を画素単位で記録用紙上に転写する画像形成装置において、
   前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する塗布手段と、
   形成画像の画素数をカウントする画素数カウンタと、を具備し、
   入力画像データの画素数に応じて前記塗布手段が塗布する潤滑剤の塗布量を変化させることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記塗布手段は前記像担持体に対して接触配置された回転駆動可能な起毛体であり、
   前記起毛体の回転駆動時間を制御することにより、潤滑剤の塗布量を制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２記載の画像形成装置において、
   前記像担持体の表面が一周するのに要する時間の整数比とならない周期で、前記起毛体の回転、回転停止を繰り返すことを特徴とする画像形成装置。

Images