JP2008129098A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置であって、特に、感光体ドラム、感光体ベルト、中間転写ベルト等の像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部が設置された画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine thereof, and in particular, supplies a lubricant onto an image carrier such as a photosensitive drum, a photosensitive belt, and an intermediate transfer belt. The present invention relates to an image forming apparatus provided with a lubricant supply unit.
従来から、複写機、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体上に付着する未転写トナー等の付着物をクリーニング装置でクリーニングするとともに、像担持体やクリーニングブレード等の磨耗を低減するために像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部(潤滑剤供給装置)を用いる技術が知られている(例えば、特許文献1〜特許文献3参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine or a printer, an adhering material such as non-transferred toner adhering to an image carrier such as a photosensitive drum is cleaned by a cleaning device, and an image carrier. A technique using a lubricant supply unit (lubricant supply device) for supplying a lubricant onto an image carrier in order to reduce wear of a cleaning blade or a cleaning blade is known (for example, see
詳しくは、転写工程後の像担持体上に残留する未転写トナーは、像担持体に当接するクリーニングブレード(クリーニング装置)によってすべて除去されるべきものである。しかし、クリーニングブレードが像担持体との当接によって経時劣化(磨耗)した場合には、未転写トナーが磨耗したクリーニングブレードと像担持体との隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。また、クリーニングブレードに劣化が生じていなくても、球形トナーや小粒径トナーを用いた場合には、そのトナーがクリーニングブレードと像担持体との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。さらに、トナーやトナー中に含まれる外添剤や紙粉等の付着物がクリーニングブレードと像担持体との隙間をすり抜けると、それが像担持体上に膜状に固着してフィルミングが生じることもあった。 Specifically, the untransferred toner remaining on the image carrier after the transfer process should be completely removed by a cleaning blade (cleaning device) that contacts the image carrier. However, when the cleaning blade deteriorates with time due to contact with the image carrier (abrasion), a cleaning failure may occur due to slipping through the gap between the cleaning blade where the untransferred toner is worn and the image carrier. Even when the cleaning blade is not deteriorated, when spherical toner or small-diameter toner is used, the toner enters a slight gap between the cleaning blade and the image carrier and eventually passes through the gap. A cleaning failure sometimes occurred. Furthermore, if toner or an external additive or paper dust contained in the toner slips through the gap between the cleaning blade and the image carrier, it adheres to the image carrier and forms a film. There was also.
このような問題に対して、像担持体上に潤滑剤を塗布することで、像担持体上の摩擦係数が低下してクリーニングブレードや像担持体の劣化が低減されるとともに、像担持体上に付着する未転写トナー等の付着物の離脱性が向上されるために、経時におけるクリーニング不良やフィルミングの発生を抑止することができる。 In response to such a problem, by applying a lubricant on the image carrier, the friction coefficient on the image carrier is reduced, so that deterioration of the cleaning blade and the image carrier is reduced. Since the removability of deposits such as untransferred toner adhering to the toner is improved, it is possible to suppress the occurrence of poor cleaning and filming over time.
具体的に、特許文献1等において、潤滑剤供給部(塗布部材)は、像担持体に摺接するブラシ状回転部材(ブラシ部)、ブラシ状回転部材に当接する固形潤滑剤(潤滑剤成型体)、固形潤滑剤をブラシ状回転部材に向けて付勢するスプリング、等で構成される。そして、所定方向に回転するブラシ状回転部材によって固形潤滑剤から潤滑剤が徐々に削り取られて、ブラシ状回転部材によって削り取られた潤滑剤が像担持体の表面に塗布(供給)される。
Specifically, in
上述した従来の画像形成装置は、クリーニングブレードのエッジ部(像担持体に当接する先端部である。)にトナーが多量に滞留したときに、潤滑剤供給部の機能が低下して、クリーニングブレードや像担持体の劣化や、クリーニング不良やフィルミングが発生していた。このような問題は、特に、球形トナーを用いた場合に無視できないものになっていた。 In the conventional image forming apparatus described above, when a large amount of toner stays at the edge portion of the cleaning blade (the tip portion that contacts the image carrier), the function of the lubricant supply portion is reduced, and the cleaning blade And image carrier deterioration, poor cleaning, and filming. Such a problem cannot be ignored particularly when spherical toner is used.
詳しくは、以下の通りである。
潤滑剤供給部によって像担持体上に供給された潤滑剤は、クリーニングブレードの当接位置を通過するときに、クリーニングブレードによって像担持体上に均一に薄層化される。しかし、画像面積率の高い画像が連続的にプリントされる場合等には、クリーニングブレードのエッジ部に多量のトナーが滞留して、その上流側にて像担持体上に供給された潤滑剤を像担持体表面から剥がしてしまっていた。そのため、像担持体上に供給される潤滑剤が不足して、像担持体表面の摩擦係数が上昇してしまっていた。そして、像担持体への潤滑剤の供給量が極端に少なくなった場合に、像担持体の表面にフィルミングが発生して出力画像上に白抜けが生じてしまったり、クリーニングブレードや像担持体の劣化が加速されたり、クリーニング不良が発生していた。
Details are as follows.
The lubricant supplied onto the image carrier by the lubricant supplier is uniformly thinned on the image carrier by the cleaning blade when passing through the contact position of the cleaning blade. However, when an image with a high image area ratio is printed continuously, a large amount of toner stays at the edge of the cleaning blade, and the lubricant supplied on the image carrier on the upstream side is removed. It was peeled off from the surface of the image carrier. Therefore, the lubricant supplied onto the image carrier is insufficient, and the coefficient of friction on the surface of the image carrier is increased. When the amount of lubricant supplied to the image carrier becomes extremely small, filming may occur on the surface of the image carrier, resulting in white spots on the output image, and a cleaning blade or image carrier. Deterioration of the body was accelerated and cleaning failure occurred.
ここで、像担持体に潤滑剤が供給されにくい状態に合わせて潤滑剤供給量を決定すると、クリーニングブレードのエッジ部にトナーが滞留しないようなときに、像担持体への潤滑剤供給量が過剰となってしまう。そのような場合には、固形潤滑剤の寿命が短くなってしまったり、クリーニングブレードをすり抜けた潤滑剤が帯電部を汚して像担持体が充分に帯電されずに黒スジ画像等が発生してしまう不具合が生じることになる。 Here, if the lubricant supply amount is determined in accordance with the state in which the lubricant is difficult to be supplied to the image carrier, the amount of lubricant supplied to the image carrier is reduced when the toner does not stay at the edge of the cleaning blade. It becomes excessive. In such a case, the life of the solid lubricant may be shortened, or the lubricant that has passed through the cleaning blade may contaminate the charged part and the image carrier may not be sufficiently charged, resulting in a black streak image or the like. Will cause a malfunction.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クリーニングブレードのエッジ部にトナーが多量に滞留した場合等であっても像担持体上に潤滑剤をムラなく安定的に供給して、クリーニングブレードや像担持体の劣化や、クリーニング不良やフィルミングの発生が確実に軽減される、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when a large amount of toner stays at the edge of the cleaning blade, the lubricant is stably and uniformly distributed on the image carrier. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which the deterioration of a cleaning blade and an image carrier, the occurrence of poor cleaning and filming are reliably reduced.
この発明の請求項1記載の発明にかかる画像形成装置は、トナー像を担持した状態で所定方向に駆動される像担持体と、前記像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部と、前記像担持体に当接して当該像担持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードと、を備え、前記潤滑剤供給部によって前記像担持体上に潤滑剤を供給する前に、所定のタイミングで前記像担持体を前記所定方向に対して逆方向に駆動するものである。 An image forming apparatus according to a first aspect of the present invention includes an image carrier that is driven in a predetermined direction while carrying a toner image, and a lubricant supply unit that supplies a lubricant to the surface of the image carrier. And a cleaning blade that contacts the image carrier and cleans the surface of the image carrier, and before supplying the lubricant onto the image carrier by the lubricant supply unit, at a predetermined timing. The image carrier is driven in a direction opposite to the predetermined direction.
また、請求項2記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記潤滑剤供給部は、前記クリーニングブレードに対して前記逆方向の側に配設されたものである。 The image forming apparatus according to a second aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the lubricant supply section is disposed on the opposite side of the cleaning blade. is there.
また、請求項3記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記像担持体の前記逆方向の駆動距離をRaとして、前記クリーニングブレードと前記像担持体との当接位置から前記潤滑剤供給部と前記像担持体との対向位置までの距離をRbとしたときに、
Ra≧Rb
なる関係が成立するものである。
An image forming apparatus according to a third aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first or second aspect, wherein the cleaning blade and the image are driven with the reverse driving distance of the image carrier as Ra. When the distance from the contact position with the carrier to the position where the lubricant supply unit and the image carrier face each other is Rb,
Ra ≧ Rb
This relationship is established.
また、請求項4記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記像担持体上にトナー像を形成しない非作像時に、前記像担持体の前記逆方向の駆動をおこない、前記潤滑剤供給部によって前記像担持体上に潤滑剤を供給するものである。 An image forming apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the image is not formed when a toner image is not formed on the image carrier. The carrier is driven in the reverse direction, and the lubricant is supplied onto the image carrier by the lubricant supply unit.
また、請求項5記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記潤滑剤供給部は、前記像担持体上に摺接するブラシ毛が周設されたブラシ状回転部材と当該ブラシ状回転部材の当該ブラシ毛に当接する固形潤滑剤とを具備し、前記ブラシ状回転部材を回転させて前記像担持体上に潤滑剤を供給するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first to fourth aspects of the present invention, the lubricant supply section includes brush hairs that are in sliding contact with the image carrier. A brush-like rotating member provided around and a solid lubricant contacting the brush bristles of the brush-like rotating member, and supplying the lubricant onto the image carrier by rotating the brush-like rotating member It is.
また、請求項6記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項5に記載の発明において、前記ブラシ状回転部材に対して前記固形潤滑剤を200mN以上の圧力で押圧させたものである。 An image forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the fifth aspect, wherein the solid lubricant is pressed against the brush-like rotating member at a pressure of 200 mN or more.
また、請求項7記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項5又は請求項6に記載の発明において、前記ブラシ状回転部材と前記像担持体との摺接位置における前記ブラシ状回転部材に対する前記像担持体の線速比を0.8〜1.2の範囲に設定したものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth or sixth aspect, the brush-like rotating member at a sliding contact position between the brush-like rotating member and the image carrier. The linear velocity ratio of the image carrier with respect to is set in the range of 0.8 to 1.2.
また、請求項8記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記像担持体に当接する前記クリーニングブレードの線圧を0.1〜0.5N/cmの範囲に設定したものである。 An image forming apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the linear pressure of the cleaning blade in contact with the image carrier is 0.1 to 10. It is set in the range of 0.5 N / cm.
また、請求項9記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項8のいずれかに記載の発明において、前記トナー像に係わるトナーは、その平均円形度が0.93〜1.00になるように形成されたものである。 An image forming apparatus according to a ninth aspect is the invention according to any one of the first to eighth aspects, wherein the toner relating to the toner image has an average circularity of 0.93 to 1. .00.
また、請求項10記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項9のいずれかに記載の発明において、前記トナー像に係わるトナーは、形状係数SF−1が100〜180になり、形状係数SF−2が100〜180になるように形成されたものである。 An image forming apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the toner relating to the toner image has a shape factor SF-1 of 100 to 180. Thus, the shape factor SF-2 is formed to be 100 to 180.
また、請求項11記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項10のいずれかに記載の発明において、前記トナー像に係わるトナーは、長軸方向の長さをr1として、短軸方向の長さをr2として、厚さ方向の長さをr3としたときに、
0.5≦r2/r1≦1.0
0.7≦r3/r2≦1.0
r1≧r2≧r3
なる関係が成立するように形成されたものである。
An image forming apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to tenth aspects, wherein the toner associated with the toner image has a length in a major axis direction as r1. When the length in the minor axis direction is r2, and the length in the thickness direction is r3,
0.5 ≦ r2 / r1 ≦ 1.0
0.7 ≦ r3 / r2 ≦ 1.0
r1 ≧ r2 ≧ r3
It is formed so that the following relationship is established.
また、請求項12記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項11のいずれかに記載の発明において、前記トナー像に係わるトナーは、その母体粒子表面にシリカ微粒子が添加され、前記シリカ微粒子は、平均一次粒径が50〜300nmであって、嵩密度が0.3g/cm3以上になるように形成されたものである。 The image forming apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the toner relating to the toner image has silica fine particles added to the surface of the base particle. The silica fine particles are formed so as to have an average primary particle size of 50 to 300 nm and a bulk density of 0.3 g / cm 3 or more.
また、請求項13記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項12のいずれかに記載の発明において、前記トナー像に係わるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋又は/及び伸張反応させて形成されたものである。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, the toner relating to the toner image has at least a functional group containing a nitrogen atom. A toner material liquid in which a polyester prepolymer, polyester, a colorant, and a release agent are dispersed in an organic solvent is formed by crosslinking or / and stretching reaction in an aqueous medium.
また、請求項14記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項13のいずれかに記載の発明において、前記クリーニングブレードと前記潤滑剤供給部とが一体化されたクリーニング装置を備えたものである。 An image forming apparatus according to a fourteenth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the cleaning blade and the lubricant supply unit are integrated. It is provided.
また、請求項15記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項13のいずれかに記載の発明において、前記像担持体と前記クリーニングブレードと前記潤滑剤供給部とが一体化されたプロセスカートリッジを備えたものである。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, the image carrier, the cleaning blade, and the lubricant supply unit are integrated. The process cartridge is provided.
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部(現像装置)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部(クリーニング装置)とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。 In the present application, the “process cartridge” refers to a charging unit that charges the image carrier, a developing unit (developing device) that develops a latent image formed on the image carrier, and a cleaning on the image carrier. It is defined as a unit in which at least one of the cleaning unit (cleaning device) and the image carrier are integrated and detachably installed on the image forming apparatus main body.
本発明は、潤滑剤供給部によって像担持体上に潤滑剤を供給する前に所定のタイミングで像担持体を逆方向に駆動しているために、クリーニングブレードのエッジ部にトナーが多量に滞留した場合等であっても像担持体上に潤滑剤をムラなく安定的に供給して、クリーニングブレードや像担持体の劣化や、クリーニング不良やフィルミングの発生が確実に軽減される、画像形成装置を提供することができる。 In the present invention, since the image carrier is driven in the reverse direction at a predetermined timing before the lubricant is supplied onto the image carrier by the lubricant supplier, a large amount of toner stays at the edge of the cleaning blade. In this case, it is possible to stably supply the lubricant evenly on the image carrier even if it has occurred, etc., and reliably reduce the deterioration of the cleaning blade and image carrier, and the occurrence of poor cleaning and filming. An apparatus can be provided.
実施の形態.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
Embodiment.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置(現像部)、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング装置(クリーニング部)、を示す。
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is an apparatus main body of a color copying machine as an image forming apparatus, 2 is a writing section (exposure section) that emits laser light based on input image information, and 20Y, 20M, 20C, and 20BK are colors (yellow, magenta). , Cyan, and black), 21 is a photosensitive drum as an image carrier accommodated in each of the
また、27は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、28は中間転写ベルト27上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する第2転写バイアスローラ、29は中間転写ベルト27上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、30は4色カラーのトナー像が転写された記録媒体Pを搬送する搬送ベルト、32Y、32M、32C、32BKは各現像装置23Y、23M、23C、23BKに各色のトナーを補給するトナー補給部、51は原稿Dを原稿読込部55に搬送する原稿搬送部、55は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、61は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、66は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着部、を示す。
In addition, 27 is an intermediate transfer belt on which toner images of a plurality of colors are transferred in an overlapping manner, 28 is a second transfer bias roller for transferring the toner image formed on the
ここで、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング装置25(潤滑剤供給装置が内設されている。)が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、装置本体1に対して所定の交換サイクルにて交換される。同様に、各現像装置23Y、23M、23C、23BKも、装置本体1に対して所定の交換サイクルにて交換される。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
Here, each of the
Image formation of each color (yellow, magenta, cyan, black) is performed on the
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the
詳しくは、原稿読込部55は、コンタクトガラス53上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、所定方向(図1の時計方向である。)に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, each of the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
The laser beam corresponding to the yellow component is reflected by the
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー12〜14で反射された後に、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム212表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー15で反射された後に、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is reflected by the mirrors 9 to 11 and then irradiated to the surface of the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像装置23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像装置23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、フォトセンサ41(図2を参照できる。)との対向位置を通過した後に、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
そして、第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング装置25との対向位置に達する。そして、クリーニング装置25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surface of the
Thereafter, the surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト27表面は、図中の矢印方向に走行して、第2転写バイアスローラ28の位置に達する。そして、第2転写バイアスローラ28の位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト27上のフルカラーの画像が2次転写される(第2転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
Thereafter, the surface of the
ここで、第2転写バイアスローラ28位置の記録媒体Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P at the position of the second transfer bias roller 28 is transported from the
Specifically, the transfer paper P fed by the
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルト30により、定着部66に導かれる。定着部66では、加熱ローラ67と加圧ローラ68とのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the recording medium P after the fixing process is discharged as an output image by the
次に、図2にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
図2は作像部を示す断面図である。なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像装置及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
図2に示すように、プロセスカートリッジ20には、主として、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、クリーニング装置25とが、ケース26に一体的に収納されている。
Next, the image forming unit of the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the image forming unit. The four image forming units installed in the apparatus
As shown in FIG. 2, the
ここで、像担持体としての感光体ドラム21は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
図示は省略するが、感光体ドラム21は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、保護層(表面層)が順次積層されている。
Here, the
Although not shown, the
図2を参照して、帯電部22は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなる帯電ローラである。帯電ローラ22には不図示の電源部から所定の電圧が印加されて、これにより対向する感光体ドラム21の表面を一様に帯電する。
Referring to FIG. 2, the charging
現像装置(現像部)23は、主として、感光体ドラム21に対向する現像ローラ23aと、現像ローラ23aに対向する第1搬送スクリュ23bと、仕切部材23eを介して第1搬送スクリュ23bに対向する第2搬送スクリュ23cと、現像ローラ23aに対向するドクターブレード23dと、で構成される。現像ローラ23aは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ23a(スリーブ)上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ23a上に現像剤Gが担持されることになる。
The developing device (developing unit) 23 mainly faces the first conveying
現像装置23内には、キャリアCとトナーTとからなる2成分現像剤Gが収容されている。ここで、本実施の形態では、画質向上のために、略球形状のトナーT(球形トナー)が用いられている。
具体的に、トナーTは、その平均円形度が0.93〜1.00になるように形成されている。「平均円形度」は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(シスメックス社製)により計測したものである。詳しくは、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加えて、さらに測定試料(トナー)を0.1〜9.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理して、分散液濃度が3000〜10000個/μlとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
In the developing
Specifically, the toner T is formed so that the average circularity is 0.93 to 1.00. The “average circularity” is measured by a flow type particle image analyzer “FPIA-2000” (manufactured by Sysmex Corporation). Specifically, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant (preferably an alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of water from which impure solids have been removed in advance. About 0.1 to 9.5 g of a measurement sample (toner) is added. Thereafter, the suspension in which the toner is dispersed is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the dispersion liquid concentration is set to 3000 to 10000 / μl in the above-described analyzer. Then, the shape and distribution of the toner are measured.
また、トナーTは、形状係数SF−1が100〜180になり、形状係数SF−2が100〜180になるように形成されている。
ここで、形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、次式で表すことができる。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)
上式において、MXLNGはトナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長であって、AREAは図形面積である。SF−1の値が100の場合はトナーの形状が真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数SF−2は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、次式で表すことができる。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π)
上式において、PERIはトナーを2次元平面に投影してできる図形の周長である。SF−2の値が100の場合はトナー表面に凹凸が存在しない状態であって、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
なお、形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡「S−800」(日立製作所社製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置「LUSEX3」(ニレコ社製)にて解析して計算したものである。
トナーの形状係数SF−1、SF−2を100以上とすることで、クリーニングブレード25aと感光体ドラム21との僅かな隙間にトナーが入り込むのを軽減することができる。また、SF−1、SF−2を180以下とすることで、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下する不具合を抑止することができる。
The toner T is formed such that the shape factor SF-1 is 100 to 180 and the shape factor SF-2 is 100 to 180.
Here, the shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape, and can be expressed by the following equation.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4)
In the above equation, MXLNG is the maximum length of a shape formed by projecting toner onto a two-dimensional plane, and AREA is a graphic area. When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner is a true sphere, and becomes irregular as the value of SF-1 increases.
The shape factor SF-2 indicates the ratio of the unevenness of the toner shape, and can be expressed by the following equation.
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100 / 4π)
In the above equation, PERI is a perimeter of a figure formed by projecting toner onto a two-dimensional plane. When the value of SF-2 is 100, there is no unevenness on the toner surface, and as the value of SF-2 increases, the unevenness of the toner surface becomes more prominent.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope “S-800” (manufactured by Hitachi, Ltd.) and using the image analysis apparatus “LUSEX3” (manufactured by Nireco). Analyzed and calculated.
By setting the toner shape factors SF-1 and SF-2 to 100 or more, it is possible to reduce the amount of toner entering the slight gap between the
さらに、トナーTは、長軸方向の長さ(長軸)をr1として、短軸方向の長さ(短軸)をr2として、厚さ方向の長さ(厚さ)をr3としたときに、
0.5≦r2/r1≦1.0
0.7≦r3/r2≦1.0
r1≧r2≧r3
なる関係が成立するように形成されている。
長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるために、ドット再現性や転写効率が低下して高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)を1.0とすると、長軸を回転軸とする回転体となって、トナーの流動性を向上させることができる。なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定したものである。
Further, the toner T has a length (major axis) in the major axis direction as r1, a length (minor axis) in the minor axis direction as r2, and a length (thickness) in the thickness direction as r3. ,
0.5 ≦ r2 / r1 ≦ 1.0
0.7 ≦ r3 / r2 ≦ 1.0
r1 ≧ r2 ≧ r3
The relationship is established.
If the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is less than 0.5, the distance from the true spherical shape is lowered, so that the dot reproducibility and transfer efficiency are lowered and high quality image quality cannot be obtained. If the ratio of thickness to short axis (r3 / r2) is less than 0.7, the shape is close to a flat shape and a high transfer rate cannot be obtained. In particular, when the ratio of the thickness to the short axis (r3 / r2) is 1.0, a rotating body having the long axis as the rotation axis is obtained, and the fluidity of the toner can be improved. Note that r1, r2, and r3 were measured with a scanning electron microscope (SEM) while taking and observing photographs while changing the angle of field of view.
球形トナーとしては、従来から広く用いられている粉砕法によって形状が歪な異形のトナー(粉砕トナー)を加熱処理等して球形化したものや、懸濁重合法や乳化重合凝集法により製造されたもの等を用いることができる。
なお、本実施の形態におけるトナーの製造方法は、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋又は/及び伸張反応させてトナーを形成するものである。
Spherical toners are produced by heat-treating irregularly shaped toners (pulverized toners) whose shapes are distorted by a conventionally used pulverization method, or by suspension polymerization methods or emulsion polymerization aggregation methods. Can be used.
The toner manufacturing method in the present embodiment includes a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent is dispersed in an organic solvent. Among them, a toner is formed by crosslinking or / and extension reaction.
このような球形トナーを用いる場合、従来は、転写効率が向上する反面、クリーニングブレード25aと感光体ドラム21との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。しかし、本実施の形態では、潤滑剤供給装部25b、45〜47によって潤滑剤を感光体ドラム21表面に塗布して、感光体ドラ21上におけるトナー剥離性(除去性)を向上させるために、クリーニング不良やフィルミングの発生が抑止される。
When such a spherical toner is used, conventionally, transfer efficiency is improved, but a slight gap between the
また、本実施の形態では、トナーTの母体粒子表面にシリカ微粒子が添加されている。そして、そのシリカ微粒子は、平均一次粒径が50〜300nmであって、嵩密度が0.3g/cm3以上になるように形成されている。これにより、トナーが良好に帯電されて、転写効率が向上して、ホタル画像等の異常画像も抑止され、高品位で安定した画像品質が得られる。 In this embodiment, silica fine particles are added to the surface of the base particles of the toner T. The silica fine particles are formed so that the average primary particle size is 50 to 300 nm and the bulk density is 0.3 g / cm 3 or more. As a result, the toner is charged well, the transfer efficiency is improved, abnormal images such as firefly images are also suppressed, and high-quality and stable image quality can be obtained.
また、本実施の形態にて用いられるトナーTは、体積平均粒径が3〜8μmであって、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にある小粒径で粒径分布も狭いトナーである。小粒径のトナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる。また、粒径分布を狭くすることで、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができるとともに、転写効率を高くすることができる。
なお、小粒径のトナーを用いる場合、従来は、クリーニングブレード25aと感光体ドラム21との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。しかし、本実施の形態では、潤滑剤供給装部25b、45〜47によって潤滑剤を感光体ドラム21表面に塗布して、感光体ドラ21上におけるトナー剥離性(除去性)を向上させるために、クリーニング不良やフィルミングの発生が抑止される。
The toner T used in the present embodiment has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm, and a ratio (Dv / Dn) between the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn). The toner has a small particle size in the range of 1.00 to 1.40 and a narrow particle size distribution. By using a toner having a small particle diameter, the toner can be densely attached to the latent image. Further, by narrowing the particle size distribution, the toner charge amount distribution becomes uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the transfer efficiency can be increased.
In the case of using a toner having a small particle diameter, conventionally, the toner enters the slight gap between the
また、本実施の形態において用いられるキャリアCは、芯材として平均粒径が50μmの球形フェライト粒子を用い、コート材としてアミノシラン系カップリング剤を分散したシリコーン樹脂を用いたものである。詳しくは、アミノシラン系カップリング剤とシリコーン樹脂とをトルエンに分散させて、その分散液を調整した後に加温状態にて芯材にスプレーコートを施す。さらに、焼成・冷却した後に、平均コート樹脂膜の厚みが0.2μmのキャリア粒子を作製する。 The carrier C used in the present embodiment uses spherical ferrite particles having an average particle diameter of 50 μm as a core material, and a silicone resin in which an aminosilane coupling agent is dispersed as a coating material. Specifically, an aminosilane coupling agent and a silicone resin are dispersed in toluene, and after the dispersion is prepared, the core material is spray-coated in a heated state. Further, after firing and cooling, carrier particles having an average coat resin film thickness of 0.2 μm are prepared.
図2を参照して、クリーニング装置25は、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25a、感光体ドラム21に摺接するブラシ毛が周設されたブラシ状回転部材としてのブラシ状ローラ25b、ブラシ状ローラ25bに当接する固形潤滑剤45、固形潤滑剤45をブラシ状ローラ25bに向けて付勢する圧縮スプリング46、ブラシ状ローラ25bに当接するスクレーパ47、等で構成される。
Referring to FIG. 2, the
クリーニングブレード25aは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム21表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム21上に付着する未転写トナー等の付着物が機械的に掻き取られてクリーニング装置25内に回収されることになる。
The
ブラシ状回転部材としてのブラシ状ローラ25bは、芯金の外周にブラシ毛を巻装したものであって、そのブラシ毛が感光体ドラム21表面に当接した状態で、図2の時計方向に回転する。これにより、固形潤滑剤からブラシ状ローラ25bを介して感光体ドラム21上に潤滑剤が供給される。このように、ブラシ状ローラ25b、固形潤滑剤45、圧縮スプリング46は、潤滑剤供給部(潤滑剤供給装置)として機能することになる。
The brush-
他方、ブラシ状ローラ25bは、感光体ドラム21上に付着する未転写トナー等の付着物を掻き取るクリーニングブラシとしても機能することになる。詳しくは、感光体ドラム21上に付着する未転写トナー等の付着物は、ブラシ状ローラ25bに掻き取られた後に、スクレーパ47によって掻き落されてクリーニング装置25内に回収される。ここで、感光体ドラム21上に付着する付着物としては、未転写トナーの他に、記録媒体P(用紙)から生じる紙粉、帯電部22による放電時に感光体ドラム21上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等がある。
なお、本実施の形態では、潤滑剤供給部25b、45〜47によって感光体ドラム21上に潤滑剤を供給する前に所定のタイミングで感光体ドラム21を逆方向(図2の反時計方向である。)に回転駆動して、クリーニングブレード25aのエッジ部に滞留したトナーを除去している。
潤滑剤供給部25b、45〜47の構成・動作については、後でさらに詳しく説明する。
On the other hand, the brush-
In this embodiment, the
The configuration and operation of the
図2にて、先に述べた作像プロセスをさらに詳しく説明する。
現像ローラ23aは、図2中の矢印方向に回転している。現像装置23内の現像剤Gは、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの矢印方向の回転によって、トナー補給部32からトナー補給口23fを介して補給されたトナーTとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2の紙面垂直方向である。)。
The image forming process described above will be described in more detail with reference to FIG.
The developing
そして、摩擦帯電してキャリアCに吸着したトナーTは、キャリアCとともに現像ローラ23a上に担持される。現像ローラ23a上に担持された現像剤Gは、その後にドクターブレード23dの位置に達する。そして、現像ローラ23a上の現像剤Gは、ドクターブレード23dの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム21との対向位置(現像領域である。)に達する。
Then, the toner T that is frictionally charged and adsorbed on the carrier C is carried on the developing
その後、現像領域において、現像剤G中のトナーTが、感光体ドラム21(図2の時計方向に回転駆動されている。)の表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ23aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界によって、トナーTが潜像に付着する。
Thereafter, in the development region, the toner T in the developer G adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 21 (rotated in the clockwise direction in FIG. 2). Specifically, the toner T is latently exposed by the electric field formed by the potential difference (development potential) between the latent image potential (exposure potential) of the image area irradiated with the laser light L and the development bias applied to the
その後、現像工程にて感光体ドラム21に付着したトナーTは、そのほとんどが中間転写ベルト27上に転写される。そして、感光体ドラム21上に残存した未転写のトナーTが、クリーニングブレード25a及びブラシ状ローラ25bによってクリーニング装置25内に回収される。
Thereafter, most of the toner T adhering to the
ここで、装置本体1に設けられたトナー補給部32は、交換自在に構成されたトナーボトル33と、トナーボトル33を保持・回転駆動するとともに現像装置23に新品トナーTを補給するトナーホッパ部34と、で構成されている。また、トナーボトル33内には、新品のトナーT(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収容されている。また、トナーボトル33の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。
Here, a
なお、トナーボトル33内の新品トナーTは、現像装置23内のトナーT(既設のトナーである。)の消費にともない、トナー補給口23fから現像装置23内に適宜に補給されるものである。現像装置23内のトナーTの消費は、感光体ドラム21に対向する反射型フォトセンサ41と、現像装置23の第2搬送スクリュ23cの下方に設置された磁気センサ40と、によって間接的又は直接的に検知される。
The new toner T in the
ここで、本実施の形態では、トナー濃度(TC)が所定の範囲内になるように制御されている。具体的には、磁気センサ40や反射型フォトセンサ41の検知結果が上述したトナー濃度(現像剤G中のトナーTの割合である。)の範囲に対応する出力値になるように、トナー補給部32からトナー補給口23fを介して現像装置23にトナーが補給される。
Here, in the present embodiment, the toner density (TC) is controlled to be within a predetermined range. Specifically, toner replenishment is performed so that the detection results of the
以下、本実施の形態における潤滑剤供給装置25b、45〜47の構成・動作について詳しく説明する。
図2に示すように、潤滑剤供給部25b、45〜47(潤滑剤供給装置)は、クリーニング装置25に一体的に設置されている。潤滑剤供給装置は、感光体ドラム21に摺接するブラシ毛が周設されたブラシ状回転部材としてのブラシ状ローラ25b、ブラシ状ローラ25bに当接する固形潤滑剤45、固形潤滑剤45をブラシ状ローラ25bに向けて付勢する圧縮スプリング46、ブラシ状ローラ25bに当接するスクレーパ47、等で構成される。なお、クリーニングブレード25aは、本来のクリーニング機能の他に、ブラシ状ローラ25bによって感光体ドラム21に塗布された潤滑剤を薄膜化する機能も有している。
Hereinafter, the configuration and operation of the
As shown in FIG. 2, the
ブラシ状ローラ25bは、図2の時計方向に回転する感光体ドラム21に対してカウンタ方向で接触するように回転する(図2の時計方向の回転である。)。また、ブラシ状ローラ25bは、固形潤滑剤45と感光体ドラム21とに摺接するように配置されていて、ブラシ状部材25bが回転することによって固形潤滑剤45から潤滑剤を掻き取り、その潤滑剤を感光体ドラム21上に塗布する。ブラシ状ローラ25bの回転駆動は、感光体ドラム21の回転駆動をおこなう駆動源によっておこなわれる。すなわち、ブラシ状ローラ25bの回転駆動は、単一の駆動源によって感光体ドラム21の回転駆動に連動しておこなわれる。
固形潤滑剤45の後方部には,ブラシ状ローラ25bと固形潤滑剤45との接触ムラをなくすために圧縮スプリング46が配置されていて、固形潤滑剤45をブラシ状ローラ25bに付勢している。
なお、本実施の形態では、ブラシ状ローラ25bの回転方向を図2の時計方向としたが、ブラシ状ローラ25bの回転方向を図2の反時計方向としてもよい。また、ブラシ状ローラ25bの駆動源を感光体ドラム21の駆動源としたが、ブラシ状ローラ25bの駆動源と感光体ドラム21の駆動源とを別々に設けることもできる。
The brush-
A
In the present embodiment, the rotation direction of the
本実施の形態では、固形潤滑剤45をステアリン酸亜鉛で形成している。詳しくは、固形潤滑剤45は、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶解したもので、塗りすぎによる副作用がなく、充分な潤滑性があるものが好適である。
ステアリン酸亜鉛は、代表的なラメラ結晶紛体である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有していて、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。したがって、感光体ドラム21表面を低摩擦係化することができる。すなわち、せん断力を受けて均一に感光体ドラム21表面を覆っていくラメラ結晶によって、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム21表面を覆うことができる。
In the present embodiment, the
Zinc stearate is a typical lamellar crystal powder. A lamellar crystal has a layered structure in which amphiphilic molecules are self-organized, and when a shearing force is applied, the crystal breaks along the layers and is slippery. Therefore, the surface of the
なお、固形潤滑剤45としては、ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸バリウム、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ュウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸基を有するものを用いることができる。また、同じ脂肪酸基であるオレイン酸亜鉛、オレイン酸バリウム、オレイン酸鉛、以下、ステアリン酸と同様の化合物や、パルチミン酸亜鉛、パルチミン酸バリウム、パルチミン酸鉛、以下、ステアリン酸と同様の化合物を使用して良い。他にも、脂肪酸基として、カプリル酸、リノレン酸、コリノレン酸等を使用することができる。さらに、カンデリラワックス、カンルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、おおば油、みつろう、ラノリン等のワックスを使用することもできる。これらは有機系の固形潤滑剤となりやすく、トナーとの相性が良い。
In addition to the zinc stearate, the
固形潤滑剤45をブラシ状ローラ25bを介して感光体ドラム21表面に塗布すると、感光体ドラム21表面には粉体状の潤滑剤が塗布されるが、この状態のままでは潤滑性は充分に発揮されないため、クリーニングブレード25aが潤滑剤を均一化する部材として機能することになる。クリーニングブレード25aにより、感光体ドラム21上での潤滑剤の皮膜化がおこなわれて、潤滑剤はその潤滑性を充分に発揮することになる。
このとき、ブラシ状ローラ25bにより塗布する粉体状の潤滑剤は微粉であるほど、クリーニングブレード25aにより感光体ドラム21上に分子膜レベルで薄膜化される。
When the
At this time, the finer the powdery lubricant applied by the
ここで、本実施の形態では、圧縮スプリング46によって、ブラシ状ローラ25bに対して固形潤滑剤45を200mN以上の圧力で押圧させている。これにより、感光体ドラム21の表面の摩擦係数が0.4以下になって、安定したクリーニング性を得ることができる。
なお、ブラシ状ローラ25bに対する固形潤滑剤45の圧力(押圧力)が大きくなると、ブラシ状ローラ25bが固形潤滑剤45から掻き取る潤滑剤の量が多くなって、感光体ドラム21表面への塗布量も多くなる。そして、押圧力が大きすぎると感光体ドラム21表面に必要以上の潤滑剤が供給されて、感光体ドラム21表面の摩擦係数が必要以上に低下したり、固形潤滑剤45の消費が早まったりする。そのため、ブラシ状ローラ25bに対する固形潤滑剤45の圧力は、3000mN以下に設定することが好ましい。
Here, in the present embodiment, the
Note that when the pressure (pressing force) of the
なお、感光体ドラム21の摩擦係数の測定には、オイラーベルト方式が用いられる。オイラーベルト方式は、中厚の上質紙をベルトとして紙すきが長手方向になるようにして感光体ドラムの全周のうち1/4の範囲に張架する。そして、ベルトの一端に0.98N(100g)の荷重を掛けて、他端にフォースゲージを設置してフォースゲージを引っ張る。そして、ベルトが移動した時点での荷重を読み取って、次式に代入して摩擦係数を算出する。
摩擦係数μs=2/π×1n(F/0.98)
ただし、上式において、μは静止摩擦係数であって、Fは測定値である。
Note that the Euler belt method is used to measure the friction coefficient of the
Friction coefficient μs = 2 / π × 1n (F / 0.98)
In the above equation, μ is a coefficient of static friction and F is a measured value.
また、本実施の形態では、ブラシ状ローラ25bと感光体ドラム21との摺接位置における、ブラシ状ローラ25bに対する感光体ドラム21の線速比((感光体ドラムの線速)/(ブラシ状ローラの線速))を、0.8〜1.2の範囲に設定している。これにより、感光体ドラム21上の転写残トナーを効率よく回収できるとともに、潤滑剤を感光体ドラム21に効率よく供給することができる。
In the present embodiment, the linear velocity ratio of the
また、本実施の形態では、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25aの線圧を0.1〜0.5N/cmの範囲に設定している。クリーニングブレード25aの線圧が0.1N/cmよりも小さいとクリーニング不良が発生し、クリーニングブレード25aの線圧が0.5N/cmよりも大きいと感光体ドラム21の磨耗が激しくなって寿命が短くなってしまう。
In the present embodiment, the linear pressure of the
以下、図3〜図7を用いて、本実施の形態における潤滑剤供給部25b、45〜47の特徴的な動作について説明する。
先に説明したように、ブラシ状ローラ25bの回転駆動は、感光体ドラム21の所定方向(図3の矢印方向である。)の回転駆動に連動しておこなわれる。したがって、感光体ドラム21上でトナー像の形成がおこなわれる作像時には、ブラシ状ローラ25bの回転駆動によって感光体ドラム21に潤滑剤が供給されることになる。
Hereinafter, characteristic operations of the
As described above, the rotational drive of the brush-
さらに、本実施の形態では、非作像時(感光体ドラム21上でトナー像の形成をおこなわないときである。)にも、ブラシ状ローラ25b(及び感光体ドラム21)を回転駆動して感光体ドラム21上に潤滑剤を積極的に供給している。この非作像時における潤滑剤供給動作のタイミングとしては、装置本体1の起動時ごとの実施とすることもできるし、所定枚数(又は所定時間)のプリントが終了するごとの実施とすることもできる。また、プリントした出力画像の画像面積を記憶手段によって累積して、累積した画像面積が所定値に達するごとに潤滑剤供給動作をおこなってもよい。さらに、画像面積率の高い画像が所定枚数プリントされるごとに潤滑剤供給動作をおこなってもよい。
なお、非作像時に潤滑剤供給動作をおこなうときには、帯電部22による感光体ドラム21の帯電をおこなわないことが好ましい。これにより、感光体ドラム21や感光体ドラム21に塗布された潤滑剤に与えるダメージを軽減することができる。
Further, in the present embodiment, the brush-
When performing the lubricant supply operation during non-image formation, it is preferable not to charge the
そして、潤滑剤供給部25b、45〜47によって感光体ドラム21上に潤滑剤を供給する前に(ブラシ状ローラ25bを回転駆動する前に)、感光体ドラム21を逆方向(図4の矢印方向である。)に回転駆動する。これにより、クリーニングブレード25aのエッジ部(先端部)に滞留したトナーを除去して、感光体ドラム21上への潤滑剤の供給不良を抑止することができる。
Then, before supplying the lubricant onto the
詳しくは、画像面積率の高い画像が連続的にプリントされた場合等には、図3に示すように、クリーニングブレード25aのエッジ部に多量のトナーTが滞留してしまう。このような状態が生じた後に、直ちに潤滑剤供給部25b、45〜47によって感光体ドラム21上に潤滑剤を供給してしまうと(ブラシ状ローラ25bを回転駆動してしまうと)、図7に示すように、感光体ドラム21上に供給された潤滑剤Sが、クリーニングブレード25aの位置で滞留したトナーTによって感光体ドラム21上から剥がされてしまう(図7の破線矢印方向の移動である。)。
Specifically, when an image with a high image area ratio is continuously printed, a large amount of toner T stays at the edge of the
ところが、本実施の形態では、図3のような状態になっても、感光体ドラム21が逆方向(図4の矢印方向である。)に回転駆動される。これにより、図4に示すように、クリーニングブレード25aのエッジ部に滞留したトナーTが感光体ドラム21の逆方向の回転にそってクリーニングブレード25aの当接位置から移動する。その後、クリーニングブレード25aのエッジ部から除去されたトナーTは、ブラシ状ローラ25bと感光体ドラム21との摺接位置(対向位置)を通過して、感光体ドラム21の駆動停止にともないブラシ状ローラ25bの上流側の位置(図5に示す位置である。)に達する。
However, in this embodiment, even when the state shown in FIG. 3 is reached, the
すなわち、図5に示すように、潤滑剤供給部(ブラシ状ローラ25b)は、クリーニングブレード25aに対して、上述した逆方向の側(感光体ドラム21の正回転方向の上流側である。)に配設されている。
そして、感光体ドラム21の逆方向の駆動距離をRaとして、クリーニングブレード25aと感光体ドラム21との当接位置から潤滑剤供給部(ブラシ状ローラ25b)と感光体ドラム21との対向位置までの距離をRbとしたときに、
Ra≧Rb
なる関係が成立するように構成されている。
これにより、クリーニングブレード25aのエッジ部から除去されたトナーTを、ブラシ状ローラ25bの上流側の位置(図5に示す位置である。)に確実に移動させることができる。
That is, as shown in FIG. 5, the lubricant supply part (brush-
The driving distance in the reverse direction of the
Ra ≧ Rb
The relationship is established.
Thus, the toner T removed from the edge portion of the
その後、潤滑剤供給動作が開始されると(ブラシ状ローラ25bの回転駆動が開始されると)、図6に示すように、感光体ドラム21上に潤滑剤Sが供給される。そして、感光体ドラム21上に供給された潤滑剤Sは、クリーニングブレード25aの位置を通過した後に、感光体ドラム21上に均一に薄層化された潤滑剤層S‘となる。
一方、クリーニングブレード25aのエッジ部から除去されたトナーTは、クリーニングブラシとしても機能するブラシ状ローラ25bによって感光体ドラム21上から除去された後、ブラシ状ローラ25b上に担持されスクレーパ47によってクリーニング装置25内に回収される(図6の破線矢印方向の移動である。)。
以上説明したように、本実施の形態では、クリーニングブレード25aのエッジ部にトナーTが滞留した場合であっても、その滞留トナーを確実に除去して、感光体ドラム21上への潤滑剤Sの供給不良を抑止することができる。
Thereafter, when the lubricant supply operation is started (when the rotational driving of the
On the other hand, the toner T removed from the edge portion of the
As described above, in this embodiment, even when the toner T stays at the edge portion of the
本願発明者は、上述した実施の形態における効果を確認するために、本実施の形態における画像形成装置を用いて、以下の実験をおこなった。 The inventor of the present application conducted the following experiment using the image forming apparatus according to the present embodiment in order to confirm the effects of the above-described embodiment.
実験1.
実験1では、潤滑剤供給動作前に感光体ドラム21の逆回転動作をおこなうことによる感光体ドラム21表面の摩擦係数の変化を確認した。具体的に、クリーニングブレード25aへのトナー入力量を多くするために画像面積率が100%の黒ベタ画像を100枚連続でプリントして、感光体ドラム21の逆回転動作をおこなわなかった場合とおこなった場合とで、潤滑剤供給動作を実行した後の感光体ドラム21上の摩擦係数をそれぞれ測定した。潤滑剤供給動作は、非作像時に帯電部22をオフして感光体ドラム21を5秒間回転動作させておこなった。
In
その他の条件は、次の通りである。
作像部:ブラック用の作像部
ブラシ状ローラ: 材質 PET
密度 3万本/インチ
ブラシ毛の太さ 10デニール
ブラシ径 12.0mm
固形潤滑剤: 材質 ステアリン酸亜鉛
初期重量 約37g(板金含む)
圧縮スプリング押圧力 550mN(×2本)
感光体ドラム径: 300mm
ブラシ状ローラ/感光体ドラム線速比: 1.05
潤滑剤供給動作: 実行時間 5秒
逆回転距離Ra 7mm
プリント条件: 画像面積率 100%(A4サイズ)
プリント枚数 100枚(連続プリント)
Other conditions are as follows.
Image forming part: Image forming part for black Brush roller: Material PET
Density 30,000 / inch
Brush diameter 12.0mm
Solid lubricant: Material Zinc stearate
Initial weight about 37g (including sheet metal)
Compression spring pressing force 550mN (× 2)
Photoconductor drum diameter: 300 mm
Brush roller / photosensitive drum linear speed ratio: 1.05
Lubricant supply operation: Execution time 5 seconds
Reverse rotation distance Ra 7mm
Printing conditions: Image area ratio 100% (A4 size)
Number of prints 100 (continuous print)
また、本実験において、潤滑剤供給動作後の感光体ドラム21上の摩擦係数が0.4以下であるときには判定結果を○として、摩擦係数が0.4を超えるときには判定結果を×とした。
その結果、感光体ドラム21の逆回転動作をおこなわなかった場合には、感光体ドラム21上の摩擦係数が0.42であって、判定結果が×であった。これに対して、感光体ドラム21の逆回転動作をおこなった場合には、感光体ドラム21上の摩擦係数が0.30であって、判定結果が○であった。この結果から、潤滑剤供給動作前に感光体ドラムの逆回転動作を実行することで、感光体ドラムの摩擦係数が充分に低下することがわかる。
In this experiment, when the friction coefficient on the
As a result, when the reverse rotation operation of the
実験2.
実験2では、感光体ドラム21の逆回転距離Raが変化したときの感光体ドラム21表面の摩擦係数の変化を確認した。実験2では、感光体ドラム21の逆回転距離Raを5mmとして、その他の実験条件を実験1のものと同じにした。なお、クリーニングブレード25aとブラシ状ローラ25bとの距離Rbは5mmとした。
In
その結果、感光体ドラム21の逆回転距離Raを5mmにした場合には、感光体ドラム21上の摩擦係数が0.38であって、判定結果が○であった。これに対して、感光体ドラム21の逆回転距離Raを7mmにした場合(実験1の条件である。)には、感光体ドラム21上の摩擦係数が0.30であって、判定結果が○であった。この結果から、Ra≧Rbなる条件を満足すれば、感光体ドラム21の逆回転距離Raが長い方が、感光体ドラム21上に潤滑剤が効率よく塗布されることがわかる。
As a result, when the reverse rotation distance Ra of the
以上説明したように、本実施の形態によれば、潤滑剤供給部25b、45〜47によって感光体ドラム21(像担持体)上に潤滑剤Sを供給する前に所定のタイミングで感光体ドラム21を逆方向に駆動しているために、クリーニングブレード25aのエッジ部にトナーTが多量に滞留した場合等であっても、感光体ドラム21上に潤滑剤Sをムラなく安定的に供給して、クリーニングブレード25aや感光体ドラム21の劣化や、クリーニング不良やフィルミングの発生を確実に軽減することができる。
As described above, according to the present embodiment, the photosensitive drum is supplied at a predetermined timing before the lubricant S is supplied onto the photosensitive drum 21 (image carrier) by the
なお、本実施の形態では、クリーニング装置25を、感光体ドラム21及び帯電部22と一体化してプロセスカートリッジ20を構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。
なお、クリーニング装置25を、プロセスカートリッジの構成部材とせずに、単体で装置本体1に交換自在に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像装置23が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像装置23が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
さらに、本実施の形態では、像担持体としての感光体ドラムに潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置に対して本発明を適用したが、像担持体としての感光体ベルトや中間転写ベルトに潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
In the present embodiment, the
In addition, the
In the present embodiment, the present invention is applied to an image forming apparatus equipped with a two-component developing
Furthermore, in the present embodiment, the present invention is applied to a lubricant supply device that supplies a lubricant to a photosensitive drum as an image carrier. However, the photosensitive belt or intermediate transfer belt as an image carrier is lubricated. Naturally, the present invention can also be applied to a lubricant supply device that supplies a lubricant.
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like suitable for implementing the present invention can be achieved.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、 22 帯電部、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像装置(現像部)、
25 クリーニング装置(クリーニング部、潤滑剤供給部)、
25a クリーニングブレード、
25b ブラシ状ローラ(ブラシ状回転部材)、
45 固形潤滑剤、
46 圧縮スプリング、 47 スクレーパ、
S 潤滑剤、 T トナー。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20, 20Y, 20M, 20C, 20BK Process cartridge,
21 photosensitive drum (image carrier), 22 charging unit,
23, 23Y, 23M, 23C, 23BK Developing device (developing unit),
25 Cleaning device (cleaning part, lubricant supply part),
25a Cleaning blade,
25b brush-like roller (brush-like rotating member),
45 solid lubricant,
46 compression springs, 47 scrapers,
S lubricant, T toner.
Claims (15)
前記像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部と、
前記像担持体に当接して当該像担持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードと、を備え、
前記潤滑剤供給部によって前記像担持体上に潤滑剤を供給する前に、所定のタイミングで前記像担持体を前記所定方向に対して逆方向に駆動することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier that is driven in a predetermined direction while carrying a toner image;
A lubricant supply unit for supplying a lubricant to the surface of the image carrier;
A cleaning blade that contacts the image carrier and cleans the surface of the image carrier,
An image forming apparatus, wherein the image carrier is driven in a direction opposite to the predetermined direction at a predetermined timing before the lubricant is supplied onto the image carrier by the lubricant supply unit.
Ra≧Rb
なる関係が成立することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。 The reverse drive distance of the image carrier is Ra, and the distance from the contact position between the cleaning blade and the image carrier to the position where the lubricant supply unit and the image carrier are opposed is Rb. sometimes,
Ra ≧ Rb
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the following relationship is established.
0.5≦r2/r1≦1.0
0.7≦r3/r2≦1.0
r1≧r2≧r3
なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の画像形成装置。 The toner related to the toner image has a length in the major axis direction as r1, a length in the minor axis direction as r2, and a length in the thickness direction as r3.
0.5 ≦ r2 / r1 ≦ 1.0
0.7 ≦ r3 / r2 ≦ 1.0
r1 ≧ r2 ≧ r3
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is formed so as to satisfy the following relationship.
前記シリカ微粒子は、平均一次粒径が50〜300nmであって、嵩密度が0.3g/cm3以上になるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の画像形成装置。 In the toner relating to the toner image, silica fine particles are added to the surface of the base particle,
The silica fine particles have an average primary particle size of 50 to 300 nm and are formed so as to have a bulk density of 0.3 g / cm 3 or more. The image forming apparatus described.
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