JP2007178545A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く潤滑剤を像担持体上に塗布し、像担持体上における潤滑剤の量を適正な値に維持する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】感光体２１上に潤滑剤を塗布するブラシ２５２の回転方向を切り替える。回転方向の切替は、画像形成の動作時間が所定時間に達することを計測手段２１０で計測して行う。また画像の印字率を算出してブラシ２５２の回転速度を変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式により記録材上に画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。詳しくは、像担持体上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を有する画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真方式の画像形成装置は、高解像度、写真再現性など、画質向上が要求されており、現像剤であるトナーの小粒径化は、画質を向上するための有力な手段の一つとなっている。しかし、重合法等により製造した小粒径のトナーは、転写プロセス後に像担持体上に残ってしまうと、像担持体上に強固に付着してしまうため、クリーニングブレード等により十分に除去することが出来ない。そこで、像担持体の摩擦係数を低下させる物質を像担持体上に供給するという技術が提案されている。例えば、ステアリン酸亜鉛等からなる潤滑剤をブラシにより像担持体上に塗布する技術である。潤滑剤を像担持体上に塗布すれば、トナーの付着力が低下し、クリーニングブレード等によりトナーを十分に除去することが出来る。

ところで、ステアリン酸亜鉛等からなる潤滑剤は像担持体上に適量に塗布されることが望ましい。潤滑剤の塗布量が少ないと像担持体上に残存したトナーを十分にクリーニングすることができず、またクリーニングブレードがめくれるという現象も発生し、更には転写性も低下してしまう。一方で、潤滑剤の塗布量が多いと、画像がぼけてしまう。

この点を考慮し、像担持体上に塗布される潤滑剤を適正な量に制御するため、以下の技術が提案されている。まず、感光体上の基準トナー像及び地肌濃度を検知して、検知した値から潤滑剤の塗布量を制御するという技術がある（特許文献１参照）。当該技術は潤滑剤を塗布するブラシの回転速度を制御して潤滑剤の塗布量を一定に制御するものである。また、画像形成情報を記憶する記憶手段の情報に基づいて、像担持体の表面に塗布する潤滑剤の塗布量を制御する技術もある（特許文献２参照）。当該技術は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様で、潤滑剤を塗布するブラシの回転数や回転時間を可変にすることによって潤滑剤の塗布量を一定に制御するものである。
特開平８−１３７３５４号公報 特開２００２−２４４４８６号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２に記載の技術とも、ブラシを同一方向に回転させており、以下のような課題が考えられる。この点を図８を用いて説明する。

１００１は像担持体である感光体であり、１００２は潤滑剤を塗布するブラシである。感光体１００１及びブラシ１００２は図８で示す矢印方向に各々回転している。ブラシ１００２におけるブラシ毛１００２Ａには潤滑剤が付着している。ブラシ１００２が回転することによってブラシ毛１００２Ａが感光体１００１の表面に接触し、潤滑剤が感光体１００１に塗布される。ところで、ブラシ１００２が同一方向に回転していると、図８で示すようにブラシ毛１００２Ａの先端部が倒れ、ブラシ１００２が感光体１００１に潤滑剤を塗布する力が弱まってくる。その結果として、ブラシ１００２が１回転する間の潤滑剤塗布量が低下してくる。

この点を踏まえて検討すると、特許文献１及び特許文献２に記載の技術のように、ブラシを同一方向に回転させて、かつブラシの回転速度や回転時間を調整しようとしても、ブラシ毛の倒れによって効率良く潤滑剤を塗布することが出来ない。

従って、本発明の目的は、効率良く潤滑剤を像担持体上に塗布し、像担持体上における潤滑剤の量を適正な値に維持する画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、ブラシの回転方向を切り替えるようにした。

即ち、本発明に係る画像形成装置は、
像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により顕像化する現像手段と、
像担持体上に残存した現像剤を除去するクリーニング手段と、
潤滑剤が塗布されたブラシが回転し、前記ブラシが像担持体上に接触することによって像担持体上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、
を有する画像形成装置であって、
前記ブラシを回転させる駆動手段と、
前記ブラシの回転方向を切り替えるよう駆動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするものである。

本発明に係る画像形成装置によれば、効率良く潤滑剤を像担持体上に塗布し、像担持体上における潤滑剤の量を適正な値に維持できる。

図１は、画像形成装置の全体構成を示す説明図である。図１に示す画像形成装置１は、両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦと画像形成装置本体Ａとから構成されている。

両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦは、画像形成装置本体Ａの上部にあり開閉可能となっている。原稿給紙台ａの原稿は、給紙ローラｂ、分離ローラｃ、レジストローラｄ、さらに搬送ドラムｅによって搬送される。

画像形成装置本体Ａは、画像読取手段１、制御手段１０１、画像書込手段３、画像形成手段４、記録材収納手段５、搬送手段６、定着手段７、排紙手段８、再搬送手段９等から構成されている。

画像読取手段１の光学系は、光源と第１ミラーを備える露光ユニット１４、第２ミラーと第３ミラーを備えるＶミラーユニット１５、レンズ１６、ＣＣＤイメージセンサ１７により構成されている。両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦによって搬送された原稿に対する読取動作は、露光ユニット１４がスリット露光用ガラス１３の下方に位置した状態で行われる。原稿台ガラス１１上に置かれた原稿に対する読取動作は、露光ユニット１４及びＶミラーユニット１５が移動することによって行われる。

画像読取手段１によって読み取られた原稿の画像は、画像処理部によって画像処理され、画像データとして信号化されたうえで記憶される。

次に記録材Ｐに画像を形成するプロセスを説明する。

感光体２１がメインモータ（図示せず）により駆動され、感光体２１の表面が電源（図示せず）により電圧供給され、帯電器２２の放電により負極性に帯電される（本実施例では−８００Ｖ）。次に、画像書込手段３により画像情報に応じた光書込がなされ、感光体２１上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像手段２３を通過すると、現像手段２３内で負極性に帯電されたトナーが負極性現像バイアスの印加により潜像画像の部分に付着し、感光体２１上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写器２４Ａによって感光体２１から記録材Ｐへ転写され、記録材Ｐは分離器２４Ｂによって分離される。転写後に残留した感光体２１上のトナーはクリーニング手段２５により清掃される。分離された記録材Ｐは、加熱ローラ、加圧ローラのローラ対からなる定着手段７へ送られる。その結果、トナー像が記録材Ｐへ定着され、画像形成された記録材Ｐが排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。

なお、両面プリントの場合は、第１面に画像形成された記録材Ｐは、搬送路切替板８２により再搬送手段９に送り込まれ、反転され、再び画像形成手段４において第２面に画像形成後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。

反転排紙の場合は、搬送路切り替え板８２により通常の排紙通路から分岐した記録材Ｐは、反転排紙部８３においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。

図２は、クリーニング手段２５周辺の詳細図である。

感光体２１は図２で示す矢印方向に回転しており、感光体２１上に残留したトナーはクリーニングブレード２５１によって感光体２１上から除去される。クリーニングブレード２５１は弾性部材によって構成されており、例えばポリウレタンゴムによって構成されている。クリーニングブレード２５１によって除去されたトナーは、クリーニング手段２５の筐体２５５内に取り入れられ、回収スクリュー２５６によって所定箇所に集められる。

ブラシ２５２は、ブラシ２５２自体が回転することによって、潤滑剤を像担持体である感光体２１上に塗布する機能を有する。このブラシ２５２は、例えばナイロンやポリエステルなどによって形成されたブラシ毛２５２Ｂ（毛の長さは４〜５ｍｍ）を基布に植毛し、当該基布を金属ローラ２５２Ａに巻き付けた構成となっている。ブラシ２５２の外周部には固形潤滑剤２５３とフリッカー２５４が設置されている。

固形潤滑剤２５３はステアリン酸亜鉛等からなるものであり、感光体上に塗布されるとトナーの付着力が低下し、クリーニングブレード２５１によってトナーが十分に除去される。ブラシ２５２及び固形潤滑剤２５３によって潤滑剤塗布手段を構成し、感光体２１上に潤滑剤が塗布される。フリッカー２５４は先端部がブラシ毛２５２Ｂに接触しており、ブラシ毛２５２Ｂに付着したトナーを掻き落とす機能を有する。

ブラシ２５２は通常、図２に示すＸ方向に回転する。ブラシ２５２がＸ方向に回転すると、ブラシ毛２５２Ｂが固形潤滑剤２５３に接触し、固形潤滑剤２５３から掻き落とされた潤滑剤がブラシ毛２５２Ｂに付着する。この状態でブラシ２５２が回転すると、ブラシ毛２５２Ｂが感光体２１上に接触し、感光体２１上に潤滑剤が塗布されるのである。そして、ブラシ毛２５２Ｂがフリッカー２５４に接触し、ブラシ毛２５２Ｂからトナーが振り落とされる。

当該実施形態において、感光体２１が１０万回、回転すると、感光体２１上に塗布される潤滑剤の量は１ｍｇになるようブラシ２５２の回転速度等が設定されており、例えば感光体２１及びブラシ２５２の回転速度は３００ｍｍ／ｓｅｃである。ブラシ２５２がＸ方向に回転していると、ブラシ毛２５２Ｂの先端部が倒れ、ブラシ２５２が感光体２１に潤滑剤を塗布する力が弱まってくる。その結果として、ブラシ２５２が１回転する間の潤滑剤塗布量が低下してくる。このような問題を加味し、ブラシ２５２の回転方向を切り替えるようにした。

図３は、ブラシ２５２と駆動モータ２６を示したブロック図である。

ブラシ２５２には、ブラシ２５２を回転させる駆動モータ２６が接続されている。駆動モータ２６は回転方向が切り替わるようになっており、回転方向が切り替わると、ブラシ２５２はＸ方向又はＹ方向に回転することとなる。このようにブラシ２５２の回転方向が変わると、感光体２１とブラシ毛２５２Ｂとの接触方向が変わる。その結果として、ブラシ毛２５２Ｂの毛倒れが防止でき、潤滑剤塗布量の低下を防止することができる。なお、「駆動手段」としては駆動モータや駆動伝達部（駆動モータとブラシ２５２との間に介在する歯車やクラッチ等）を含み、本実施形態のように駆動モータ２６の回転方向を切り替えてブラシ２５２の回転方向を切り替えても良いが、クラッチ等の駆動伝達部を切り替えてブラシ２５２の回転方向を切り替えても良い。駆動モータ２６の切替動作の詳細については後述する。

図４は、画像形成装置における制御系のブロック図である。

ＣＰＵ（制御手段）１０１は画像形成装置１の動作を制御し、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムにより動作する。ＲＯＭ１０２は記憶手段としても機能するもので、プログラムのほかに操作部の表示用言語データ（文字フォント、テキスト、アイコン用ビットマップデータ）等が格納されている。ＲＡＭ１０３はプログラム実行用のワークメモリとなる。不揮発ＲＡＭ１２は画像形成装置１の電源が遮断されても保持する必要のある設定内容や機械状態を記憶している。

画像形成装置１にはホストコンピュータ２が接続されており、画像情報等の信号がホストコンピュータ２から送信される。画像形成装置１は送信されてきた画像データは、画像処理部１０５によって画像処理され、処理後の画像データを蓄積する機能を有する。感光体２１上に掲載される画像の印字率は算出手段１０６によって算出される。

ＣＰＵ１０１には感光体２１、ブラシ２５２等が接続されており、ＣＰＵ１０１が一連の画像形成動作を制御する。計測手段２１０は画像形成装置１における画像形成の動作時間を計測するものである。画像形成する際は感光体２１が回転するため、像担持体である感光体２１の回転時間をもって、画像形成の動作時間としても良い。図５に示すフローチャートにおいて、計測手段１０６は感光体２１の回転時間に相当する感光体２１の累積回転カウント値を計測している。駆動モータ２６は前述したようにブラシ２５２を回転させるものあり、制御手段であるＣＰＵ１０１に制御されて回転方向が切り替わる構成となっている。

図５は、ブラシ２５２の回転方向を切り替える動作を説明したフローチャート図である。

まず、印刷ジョブが有るかどうか判断される（Ｓ１）。印刷ジョブが有ると、印刷ジョブ開始時における感光体２１の累積回転カウント値を計測手段２１０（図４参照）によって計測する（Ｓ２）。そして計測した累積回転カウント値が所定値に達しているかどうか判断する（Ｓ３）。累積回転カウント値が所定値に達していると判断すると、ブラシ２５２におけるブラシ毛２５２Ｂが倒れているとみなし、駆動モータ２６の回転方向を切り替えて駆動する（Ｓ４）。その後、累積回転カウント値を計測する計測手段２１０のカウンタをリセットし（Ｓ５）、次の切替動作に備える。一方、累積回転カウント値が所定値に達していないと判断すると、まだブラシ２５２におけるブラシ毛２５２Ｂが倒れていないとみなし、駆動モータ２６の回転方向を切り替えないで、当該印刷ジョブの前の回転方向と同じ回転方向で駆動する（Ｓ６）。そして、次頁の印刷ジョブが有るかどうか判断し（Ｓ７）、印刷ジョブがなければ終了となる。

ブラシ２５２の回転方向の切替動作を行った場合、潤滑剤の塗布量がどのようになるか図６を用いて説明する。図６は、ブラシ２５２の回転方向を切り替えた際の潤滑剤塗布量等を説明する図である。

図６で示す図の横軸は感光体２１の累積回転カウント値を表す。（ａ）の線はブラシ毛２５２Ｂの倒れ量を示したものであり、（ｂ）の線はブラシ２５２から感光体２１へ塗布される潤滑剤量を示したものであり、（ｃ）の線は感光体２１上に存在する潤滑剤量を示したものである。（ａ）〜（ｃ）の線は感光体２１の累積回転カウント値に対応して並列して表示したため、縦軸の絶対値は正確ではない。縦軸に関して説明すると、（ａ）の線は縦軸の上の値ほど、ブラシ毛２５２Ｂの倒れ量が多いことを意味する。また（ｂ）の線は縦軸の上の値ほど、ブラシ２５２から感光体２１へ塗布される潤滑剤量が多いことを意味する。また（ｃ）の線に縦軸の上の値ほど、感光体２１上に存在する潤滑剤量が多いことを意味する。

図５のフローチャートにおける累積回転カウント値の所定値を１０万回転とし、そのときの結果を図６は示している。感光体２１の累積回転カウント値が１０万回転毎に、駆動モータ２６の回転方向が切り替わっており、つまり１０万回転目、２０万回転目、３０万回転目、４０万回転目に、ブラシ２５２の回転方向が切り替わっている。（ａ）〜（ｃ）の線を詳細にみていくと、ブラシ２５２から感光体２１へ塗布される潤滑剤量は、初期の段階では一定であるが、１０万回転目に近づいてくると段々減少してくる（（ｂ）の線参照）。これはブラシ毛２５２Ｂの倒れ量が１０万回転目に近づくてくると増加してくるためである（（ａ）の線参照）。その結果として、感光体２１の累積回転カウント値が１０万回転目に近づいてくると、感光体２１上に存在する潤滑剤量は減少し、このままでは感光体２１上のトナーをクリーニング手段２５によって十分に除去することが出来ない。従って、感光体２１の累積回転カウント値が１０万回転目に到達すると、図５に示したフローチャートのように駆動モータ２６の回転方向を切り替える。切り替えた結果、ブラシ毛２５２Ｂの倒れ量は減少し（（ａ）の線参照）、ブラシ２５２から感光体２１へ塗布される潤滑剤量は増加する（（ｂ）の線参照）。その結果として、感光体２１上に存在する潤滑剤量は減少せず、破線で示す潤滑剤の量を適正値αに維持することが出来るのである。

以上、説明したように、ブラシ２５２の回転方向を切り替える制御を行うことによって、効率良く潤滑剤を感光体上に塗布することができる。また、画像形成の動作時間によって潤滑剤の塗布量が変化することから、画像形成の動作時間を計測して、画像形成の動作時間が所定時間に達すると駆動モータの回転方向を切り替えることによって、感光体２１上における潤滑剤の量を適正な値に維持できる。

ところで図５及び図６における当該実施形態では画像形成の動作時間として、感光体２１の回転時間である累積回転カウント値をもとに駆動モータ２６の切替動作を行っているが、例えば、ブラシ２５２の累積回転カウント値を計測したり、記録材の通紙枚数を計測することによって、画像形成の動作時間とみなすということもあり得る。また、ブラシ２５２がＸ方向（図２参照）に回転する時間と、Ｙ方向（図２参照）に回転する時間を図６に示すよう同一の長さとしたり、場合によっては異なる長さとしても良い。異なる長さとする理由としては感光体２１の回転方向とブラシ２５２の回転方向の関係から、潤滑剤の塗布性能が異なる場合もあり得るためである。

次に、図７を用いて画像の印字率によってブラシ２５２の回転速度（スピード）を変化させることを説明する。画像の印字率が高いとそれだけ感光体２１上にトナーが多く付着することになる。トナーが多く付着すると潤滑剤をより多く塗布させなければ十分にトナーを感光体２１上から除去することが出来ない。そこで画像の印字率を算出することにより駆動モータ２６の回転速度を変化させることによりブラシ２５２の回転速度を変化させ、潤滑剤の塗布量を増加させる必要が生じる。

図７のフローチャートを説明すると、まず、印刷ジョブが有るかどうか判断される（Ｓ１）。印刷ジョブが有ると、１頁目の画像の印字率を算出手段（図４参照）によって算出する（Ｓ２）。算出した画像の印字率が６０％未満であると、潤滑剤を多く塗布する必要はないと判断し、駆動モータ２６の回転スピードを通常のＶ１で駆動する（Ｓ４）。一方算出した画像の印字率が６０％以上であると、潤滑剤を多く塗布する必要があると判断し、駆動モータ２６の回転スピードを通常のＶ１よりも早いＶ２の速度で駆動する（Ｓ５）。このようにすることによって、ブラシ２５２から感光体２１上へ塗布される潤滑剤量が多くなり、トナーを十分に除去できるのである。そして次頁の印刷ジョブがあると、次頁の画像の印字率を算出して同様に印字率６０％を境にして駆動モータ２６の回転スピードを制御する。

なお、本発明は当該実施形態に限定されることがないことはいうまでもない。

画像形成装置の全体構成を示す説明図である。 クリーニング手段２５周辺の詳細図である。 ブラシ２５２と駆動モータ２６を示したブロック図である。 画像形成装置における制御系のブロック図である。 ブラシ２５２の回転方向を切り替える動作を説明したフローチャート図である。 ブラシ２５２の回転方向を切り替えた際の潤滑剤塗布量等を説明する図である。 画像の印字率によって駆動モータ２６の回転スピードを変更する動作を説明したフローチャート図である。 感光体上に潤滑剤を塗布するブラシの従来例を示した図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０１ ＣＰＵ（制御手段）
１０５ 画像処理部
１０６ 算出手段
２１ 感光体（像担持体）
２１０ 計測手段
２３ 現像手段
２５ クリーニング手段
２５１ クリーニングブレード
２５２ ブラシ
２５２Ａ 金属ローラ
２５２Ｂ ブラシ毛
２６ 駆動モータ

Claims (4)

1. 像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により顕像化する現像手段と、
   像担持体上に残存した現像剤を除去するクリーニング手段と、
   潤滑剤が塗布されたブラシが回転し、前記ブラシが像担持体上に接触することによって像担持体上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記ブラシを回転させる駆動手段と、
   前記ブラシの回転方向を切り替えるよう駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成装置における画像形成の動作時間を計測する計測手段を有し、
   前記計測手段によって計測した動作時間が所定時間に達すると前記ブラシの回転方向を切り替えるよう前記制御手段が前記駆動手段を制御する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記動作時間が像担持体の回転時間である請求項２に記載の画像形成装置。
4. 像担持体上に形成される画像の印字率を算出する算出手段を有し、
   前記算出手段により算出した画像の印字率が所定の印字率である場合、前記ブラシの回転速度を変化させるよう前記制御手段が前記駆動手段を制御する請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。

Images