JP2006084649A - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は感光体に潤滑剤を効率的に塗布してクリーニング不良や転写中抜け現象を無くすようにした画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus in which a lubricant is efficiently applied to a photoreceptor so as to eliminate poor cleaning and transfer loss.
潤滑剤の感光体への供給手段は潤滑剤をブラシローラに押圧しブラシ繊維で潤滑剤成分を掻き取り感光体へ塗布する方式が一般的に行われているが、この方法において潤滑剤塗布手段の条件として画像不具合の発生しない条件を常時設定している。即ち、その条件はクリーニング不良や転写中抜けの発生しない条件である。 As a means for supplying the lubricant to the photoconductor, a system is generally used in which the lubricant is pressed against the brush roller, and the lubricant component is scraped off with brush fibers and applied to the photoconductor. In this method, the lubricant applying means is used. As a condition of the above, a condition in which an image defect does not occur is always set. That is, the condition is a condition that does not cause a cleaning failure or a transfer omission.
そして特許文献1に示すように接触式の1成分現像器を持つ画像形成装置において、プロセスユニットを交換した後の潤滑剤塗布量の多さによる縦スジの発生を防止するために、少なくとも潤滑剤供給手段が新たに交換された場合、一定枚数の出力の間、各作像開始時の予備回転動作にて、感光体への潤滑剤の供給量を規制する制御を行う。潤滑剤の供給量の規制は、例えば、ブラシローラの回転数を正規の値よりも小さくして行っているが、特に、プロセスユニットが新しい場合に潤滑剤の供給量が過多になり、不具合が発生するために、初期潤滑剤の供給を抑制している。
このように従来は、プロセスユニットが新しい場合に潤滑剤の供給量が過多になり、不具合が発生するために、初期潤滑剤の供給を抑制する手段として感光体の予備回転という無駄な時間と無駄な量の潤滑剤塗布を行う制御が為されていたが、本発明においては、潤滑剤の供給量が過多ににならず、潤滑剤塗布量が無駄に使用されることなく、潤滑剤が長寿命に保持できて、クリーニング不良や転写中抜けの発生等の画像の不具合の起こらない画像形成装置を提供することを課題目的にする。 As described above, conventionally, when the process unit is new, the supply amount of the lubricant becomes excessive and a problem occurs. Therefore, as a means for suppressing the supply of the initial lubricant, the wasted time and waste of the preliminary rotation of the photosensitive member are avoided. However, in the present invention, the supply amount of the lubricant is not excessive, and the lubricant application amount is not wasted and the lubricant is long. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus that can maintain the life and does not cause image defects such as poor cleaning and occurrence of transfer omission.
この目的は次の技術手段(1)〜(4)項の何れかによって達成される。 This object is achieved by any one of the following technical means (1) to (4).
(1)感光体、該感光体に現像剤を供給するための現像器、潤滑剤、該潤滑剤を前記感光体に塗布するためのブラシローラを有する画像形成装置において、前記感光体の副走査方向で理論的画像形成範囲をその前端及び後端近傍に広げた範囲を画像範囲とし、該画像範囲と次の画像範囲の間の領域を非画像範囲としたとき、該非画像範囲における前記潤滑剤を前記感光体に塗布する塗布条件を、前記画像範囲における前記潤滑剤を前記感光体に塗布する塗布条件に対して変更することを特徴とする画像形成装置。 (1) In an image forming apparatus having a photoconductor, a developing device for supplying a developer to the photoconductor, a lubricant, and a brush roller for applying the lubricant to the photoconductor, sub-scanning of the photoconductor The lubricant in the non-image range when a range in which the theoretical image formation range in the direction is expanded to the vicinity of the front end and the rear end is defined as an image range, and a region between the image range and the next image range is defined as a non-image range. The image forming apparatus is characterized in that a coating condition for coating the photosensitive member is changed with respect to a coating condition for coating the lubricant in the image range on the photosensitive member.
(2)前記潤滑剤を前記感光体に塗布する塗布条件は前記ブラシローラの回転数であることを特徴とする(1)項に記載の画像形成装置。 (2) The image forming apparatus according to (1), wherein the application condition for applying the lubricant to the photoconductor is the number of rotations of the brush roller.
(3)前記非画像範囲における前記現像器の現像スリーブの回転数も、前記画像範囲における前記現像器の現像スリーブの回転数に対して変更することを特徴とする(1)項又は(2)項に記載の画像形成装置。 (3) Item (1) or (2), wherein the number of rotations of the developing sleeve of the developing device in the non-image range is also changed with respect to the number of rotations of the developing sleeve of the developing device in the image range. The image forming apparatus described in the item.
(4)前記非画像範囲における前記現像器の現象スリーブの回転数の変更はゼロ回転数にすることを特徴とする(3)項に記載の画像形成装置。 (4) The image forming apparatus according to (3), wherein the change in the rotation speed of the phenomenon sleeve of the developing device in the non-image range is set to zero.
請求項1の本発明によって、用いた潤滑剤(固形潤滑剤)の消費寿命は30%以上の長持ちが確認されると共に、クリーニング不良や転写中抜けの発生等の画像の不具合の起こらない画像形成装置が得られる。請求項2の発明により感光体の表面エネルギが下がり離型性が向上し良好な転写が持続できる。請求項3又は4の発明により感光体表面の低い表面エネルギの維持が定常に維持でき潤滑剤の消費も特に少なく抑えられる。 According to the first aspect of the present invention, the life of the used lubricant (solid lubricant) is confirmed to last 30% or more, and image formation that does not cause image defects such as defective cleaning and occurrence of transfer loss A device is obtained. According to the second aspect of the present invention, the surface energy of the photosensitive member is lowered, the releasability is improved, and good transfer can be maintained. According to the third or fourth aspect of the present invention, the low surface energy of the photoreceptor surface can be maintained constantly, and the consumption of the lubricant can be suppressed to a particularly low level.
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. The description in this column does not limit the technical scope of the claims or the meaning of terms. In addition, the following assertive description in the embodiment of the present invention shows the best mode, and does not limit the meaning or technical scope of the terms of the present invention.
図1は、本発明の画像形成装置の実施の形態としてのカラー用の画像形成装置を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a color image forming apparatus as an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
この画像形成装置100は、タンデム構成のフルカラーの画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、中間転写体のユニットとして無端ベルト状中間転写体ユニット7と、給紙搬送手段21及び定着器24とから成る。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
The
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、ドラム状の感光体1Y、該感光体1Yの周囲に配置された帯電装置2Y、像露光手段3Y、現像器4Y、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、ドラム状の感光体1M、該感光体1Mの周囲に配置された帯電装置2M、像露光手段3M、現像器4M、一次転写手段としての一次転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、ドラム状の感光体1C、該感光体1Cの周囲に配置された帯電装置2C、像露光手段3C、現像器4C、一次転写手段としての一次転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Kは、ドラム状の感光体1K、該感光体1Kの周囲に配置された帯電装置2K、像露光手段3K、現像器4K、一次転写手段としての一次転写ローラ5K、クリーニング手段6Kを有する。
The
中間転写体ユニットとしての無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
An endless belt-like intermediate
画像形成部10Y,10M,10C,10Kより形成された各色の画像は、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Kにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された記録媒体として用紙等の転写材Pは、給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A,22B,22C,22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5Aに搬送され、転写材P上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された転写材Pは、定着器24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
The images of the respective colors formed by the
一方、二次転写手段としての二次転写ローラ5Aにより転写材Pにカラー画像を転写した後、転写材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
On the other hand, after the color image is transferred to the transfer material P by the
画像形成処理中、一次転写ローラ5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の一次転写ローラ5Y,5M,5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y,1M,1Cに圧接する。
During the image forming process, the
二次転写ローラ5Aは、ここを転写材Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体70に圧接する。
The
また、装置本体Aから筐体8を支持レール82L,82Rを介して引き出し可能にしてある。
Further, the
筐体8は、画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とから成る。
The
画像形成部10Y,10M,10C,10Kは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y,1M,1C,1Kの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ローラ71,72,73,74,76,77を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5K及びクリーニング手段6Aとから成る。
The
筐体8の引き出し操作により、画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。
The
このように感光体1Y,1M,1C,1K上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体70上に各色のトナー像を一次転写して重ね合わせ、それを一括して転写材Pに二次転写し、定着器24で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を無端ベルト状中間転写体70に転移させた後の感光体1Y,1M,1C,1Kは、クリーニング手段6Y,6M,6C,6Kで転写時に各感光体上に残された残留トナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
In this way, a toner image is formed on the
本発明の実施の形態例は、各感光体1Y,1M,1C,1Kの直径が60mmのOPCで、現像剤は2成分現像剤、プロセススピードが220mm/sで、中間転写体として無端ベルト状中間転写体70を採用した画像形成装置であり、該画像形成装置は、タンデム構成のフルカラーの画像形成装置100であり、その一次転写ローラは直径20mmのスポンジ(登録商標)ローラであり、その抵抗値は1×107Ωであり、一次転写の転写制御は定電流制御を用いている。
The embodiment of the present invention is an OPC having a diameter of 60 mm for each of the
本発明では理論的画像形成範囲の副走査方向前端及び後端近傍に広げる長さとして5mmを設定し、それを含めた範囲内を画像範囲とし、その範囲を十分余裕を見た大きさにしてある。その5mmを時間的な拡張範囲に換算したものが図6のタイミングチャートに記してある。 In the present invention, 5 mm is set as the length that extends in the vicinity of the front end and the rear end in the sub-scanning direction of the theoretical image forming range, and the range including this is set as the image range, and the range is sized with sufficient margin. is there. FIG. 6 is a timing chart showing 5 mm converted into a time expansion range.
本発明は感光体に潤滑剤を塗布して中抜けやスジ故障を起こすことなく、且つ潤滑剤が有効に効率よく活用されるようにしたことを特色とする発明でありこれについて以下に詳述する。 The present invention is an invention characterized in that the lubricant is applied to the photosensitive member so that the lubricant is effectively and efficiently used without causing a void or streak failure. To do.
潤滑剤の塗布量の大小によって感光体の表面エネルギが変わってくる。表面エネルギは簡単に表面張力によって表示することができるが、その表面張力は図8(a)に示すように、潤滑剤が塗布がされた感光体表面に垂らした水滴の接触角Θの大きさによって測定されるものであり、接触角Θが大であると表面エネルギが小となり、離型性が良くなるが、逆に接触角Θが小であると表面エネルギが大となり、離型性が悪くなる。 The surface energy of the photoreceptor varies depending on the amount of lubricant applied. The surface energy can be easily displayed by the surface tension. As shown in FIG. 8 (a), the surface tension is the magnitude of the contact angle Θ of a water droplet that hangs down on the surface of the photoreceptor on which the lubricant is applied. When the contact angle Θ is large, the surface energy is small and the releasability is improved. Conversely, when the contact angle Θ is small, the surface energy is large and the releasability is high. Deteriorate.
また、感光体と無端ベルト状中間転写体との間の転写時において、図8(b)に示すようなトナー画像は、図8(c)に示すように、感光体と無端ベルト状中間転写体との間に挟まれて、圧縮され、文字画像における線の交差する部分等はトナーが多くなりやすいので固まって固化されてしまうことがあるが、このとき接触角Θが小さいと感光体から離型しにくくなり、固まりごと感光体に残ってしまい、図8(d)に示すように転写不良で中抜け現象が起こりやすくなる。 Further, when transferring between the photosensitive member and the endless belt-shaped intermediate transfer member, the toner image as shown in FIG. 8B is transferred to the photosensitive member and the endless belt-like intermediate transfer member as shown in FIG. 8C. Since the toner tends to increase in the portion where the line intersects in the character image because it is sandwiched between the body and compressed, the toner may be hardened and solidified. It becomes difficult to release, and the whole lump remains on the photoconductor, so that a hollowing out phenomenon is likely to occur due to poor transfer as shown in FIG.
さて、図2の正面断面図に示すように、前記感光体1Y,1M,1C,1Kへ潤滑剤を塗布する塗布手段としてブラシローラ1YP,1MP,1CP,1KPが設けられており、該ブラシローラ1YP,1MP,1CP,1KPは太さが6.25デニールで、1平方インチ当たりに10万本の導電性アクリル繊維をローラ周上に均一に植えた、毛先の直径が12mmのものであり、ブラシローラ1YP,1MP,1CP,1KPのラインスピードは例えば感光体と逆回転方向に132mm/sにしてある。潤滑剤は8(幅)×5(高さ)×332(長さ)mmの固形潤滑剤1YS,1MS,1CS,1KSであり、鉛筆硬度HB相当の硬度を有するものである。そして、バネ圧等ほぼ一定の圧力でブラシローラに接触するようにしてある。
As shown in the front sectional view of FIG. 2, brush rollers 1YP, 1MP, 1CP, 1KP are provided as application means for applying a lubricant to the
また、前記潤滑剤は少なくともZnを含むステアリン酸亜鉛の脂肪酸金属塩の潤滑剤であり、そして現像剤に用いるトナーは粒径6.5μmの、重合トナーであり、且つ前記潤滑剤の量を総トナー量に対し0.03質量%以上(ここでは0.2質量%で各色共通)添加したものである。 The lubricant is a lubricant of a fatty acid metal salt of zinc stearate containing at least Zn, and the toner used for the developer is a polymerized toner having a particle size of 6.5 μm, and the total amount of the lubricant is the same. The amount is 0.03% by mass or more (here 0.2% by mass common to all colors) based on the toner amount.
さて、前記ブラシローラの回転により潤滑剤が感光体に塗布されるときその表面エネルギは、単位時間当たりの塗布量即ち、ブラシローラの回転速度によって変化するが、その変化の度合いをブラシローラの回転速度をパラメータとして示したのが図5のグラフである。 Now, when the lubricant is applied to the photosensitive member by the rotation of the brush roller, the surface energy changes depending on the amount of application per unit time, that is, the rotation speed of the brush roller. The graph of FIG. 5 shows the speed as a parameter.
回転速度を停止状態から210rpmの高速にすると、(1)の線図で示すように短時間で表面エネルギの低い状態即ち接触角Θが大きい状態(110°)になり、回転速度を105rpmの中速にすると、(2)の線図で示すようにやや長い時間で表面エネルギの低い状態即ち接触角Θが大きい状態(110°)になり、回転速度を50rpmの低速にすると、(3)の線図で示すように長時間かかって表面エネルギの低い状態即ち接触角Θが大きい状態(110°)に達することが分かる。 When the rotational speed is increased from the stopped state to 210 rpm, as shown in the diagram (1), the surface energy is low, that is, the contact angle Θ is large (110 °) in a short time, and the rotational speed is increased to 105 rpm. When the speed is increased, as shown in the diagram of (2), the surface energy is low, that is, the contact angle Θ is large (110 °) in a relatively long time. As can be seen from the diagram, it takes a long time to reach a state where the surface energy is low, that is, a state where the contact angle Θ is large (110 °).
一方、ブラシローラの回転を表面エネルギの低い状態即ち接触角Θが大きい状態(110°)から回転を停止して、表面エネルギの高い状態即ち接触角Θが小さい状態(80°)に変化する時間をプロットしたのが図3のグラフである。 On the other hand, when the rotation of the brush roller is stopped from the state where the surface energy is low, that is, the state where the contact angle Θ is large (110 °), the time for changing the state where the surface energy is high, ie, the state where the contact angle Θ is small (80 °). Is plotted in the graph of FIG.
このように図5の(1)の線図に示す塗布速度の速い状態での接触角の上昇と、図3の線図に示す塗布停止後の接触角の変化の状態とを繋げて、図6に示すように、感光体への潤滑剤塗布によって接触角を変化させる状態を表す作動線図が作成できる。 Thus, the increase in the contact angle in the state where the coating speed is fast shown in the diagram (1) of FIG. 5 is connected to the state of change in the contact angle after the coating stop shown in the diagram of FIG. As shown in FIG. 6, an operation diagram representing a state in which the contact angle is changed by applying a lubricant to the photoreceptor can be created.
そして、前述の十分余裕を取った画像範囲において十分な接触角Θが得られるようにブラシローラの回転速度とその回転開始時期及びその回転停止時期を決めて、非画像範囲期間のブラシローラの回転を停止させて、例えば画像範囲内の接触角を110°から80°程度まで落として、再び画像範囲に向かって回転速度を210rpmに上昇開始させるまでの1サイクルを終え、以上のサイクルを繰り返して行くように、ブラシローラの回転により接触角を変化させる作動線図が設定される。ここでサイクルを繰り返す期間内では落とす接触角は80°でも良く70°でも良い。勿論、サイクルを繰り返すに当たって、接触角を変化させるサイクルの出だしのブラシローラの回転速度は0rpmであり、該サイクルの終わる時期の回転速度も0rpmである。図6には、このような作動線図がY,M,C,Kについて位相がずらされて描かれている。 Then, the rotation speed of the brush roller, its rotation start timing, and its rotation stop timing are determined so that a sufficient contact angle Θ is obtained in the image range having a sufficient margin, and the rotation of the brush roller in the non-image range period is determined. Is stopped, for example, the contact angle in the image range is decreased from about 110 ° to about 80 °, and one cycle is started until the rotation speed is increased to 210 rpm again toward the image range, and the above cycle is repeated. In order to go, an operation diagram for changing the contact angle by the rotation of the brush roller is set. Here, the contact angle dropped within the period of repeating the cycle may be 80 ° or 70 °. Of course, when the cycle is repeated, the rotation speed of the brush roller at the beginning of the cycle for changing the contact angle is 0 rpm, and the rotation speed at the end of the cycle is also 0 rpm. In FIG. 6, such an operation diagram is drawn with phases shifted for Y, M, C, and K.
以上は、図3に示すように非画像範囲でも、現像スリーブが回転し続けている場合であり、この場合は画像範囲に対する潤滑用ブラシローラの回転速度は105rpm以上であることが好ましい。 The above is a case where the developing sleeve continues to rotate even in the non-image range as shown in FIG. 3, and in this case, the rotational speed of the lubricating brush roller with respect to the image range is preferably 105 rpm or more.
しかし最も好ましいのは、現像スリーブが非画像範囲で回転を停止していることであり、この場合は、図4の線図に示すように潤滑用のブラシローラは回転を停止しても接触角の大きさ(110°)は変わらず、潤滑剤の消費がなされない。それにも関わらず良好な転写条件が維持されるので、潤滑剤の長寿命化のために大変有用である。この方式を採用した場合の全体の作動線図は図7のようになる。各ブラシローラの回転駆動のタイミングは図6の線図と同じであるが、各現像器の現像スリーブの回転駆動を非画像範囲において停止するサイクルが組みこまれているので、各感光体の稼働中の接触角の110°の値は稼働中ずっと確実に維持されることになり、中抜けやクリーニング不良になることが大きく軽減される。 However, it is most preferable that the rotation of the developing sleeve is stopped in the non-image range. In this case, as shown in the diagram of FIG. The size (110 °) does not change, and no lubricant is consumed. Nevertheless, good transfer conditions are maintained, which is very useful for extending the life of the lubricant. The entire operation diagram when this method is adopted is as shown in FIG. The timing of the rotational drive of each brush roller is the same as the diagram of FIG. 6, but since the cycle for stopping the rotational drive of the developing sleeve of each developing device in the non-image range is incorporated, the operation of each photoconductor The medium contact angle value of 110 ° is reliably maintained throughout the operation, and the occurrence of voids and poor cleaning is greatly reduced.
これについて次のような確認のテストを行った。 The following confirmation test was conducted.
前述の画像形成装置を用い、非画像範囲においては、ブラシローラの回転を停止し、それと同タイミングで現像スリーブの駆動も停止した図7に示す状態にし、A4判20万コピーの実写テストを実施した。 Using the above-mentioned image forming apparatus, in the non-image area, the rotation of the brush roller was stopped, and the driving of the developing sleeve was stopped at the same timing as shown in FIG. did.
固形潤滑剤の残量は削られて減って行く高さを測定して得られるものである。 The remaining amount of the solid lubricant is obtained by measuring the height at which the solid lubricant is reduced.
中抜けは6ポイントのドット画像からレベルを判断し、その評価は次のような5段階での評価基準を用いた。 The level of the void was determined from a 6-point dot image, and the evaluation was performed using the following five evaluation criteria.
5 : 中抜けが全く無く良好 5,4は許容レベル
4 : 実用上に問題ない
3 : 実用上には稍不安定 3,2,1は実用不可レベル
2 : 実用上にはかなり不安定
1 : 実用全く不可
クリーニング不良の評価は、画像を黙視で判断し、○は良好で、縦スジが確認できれば×とした。
5: Good with no voids, 5 and 4 are acceptable levels
4: No problem in practical use
3: Unstable in
2: Unstable in practical use
1: No practical use at all. Evaluation of poor cleaning was evaluated by evaluating the image silently, ○ was good, and vertical stripes could be confirmed.
比較例は潤滑剤塗布のブラシローラの回転数を常時(画像範囲、非画像範囲共に)210rpmとし、その他については本発明のものと同じにした。 In the comparative example, the rotation speed of the brush roller to which the lubricant was applied was always 210 rpm (both the image range and the non-image range), and the others were the same as those of the present invention.
テスト結果を表1に示す。 The test results are shown in Table 1.
本発明は中抜け現象及びクリーニング不良においても大変安定して良好な結果を示し、潤滑剤の消費量においても格段に有用であることが分かる。 It can be seen that the present invention shows a very stable and good result even with respect to the hollowing out phenomenon and poor cleaning, and is extremely useful in terms of lubricant consumption.
1Y,1M,1C,1K 感光体
1YP,1MP,1CP,1KP ブラシローラ
1YS,1MS,1CS,1KS 固形潤滑剤
4Y,4M,4C,4K 現像器(現像器の現像スリーブ)
6Y,6M,6C,6K クリーニング手段
1Y, 1M, 1C, 1K Photoconductor 1YP, 1MP, 1CP, 1KP Brush roller 1YS, 1MS, 1CS, 1KS
6Y, 6M, 6C, 6K Cleaning means
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