JP2009058732A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】感光体11表面への帯電と露光による書き込みと潤滑剤側のバイアス印加による電位差によって感光体11長手方向に選択的に潤滑剤を、作像履歴情報に感光体11長手方向の積算書き込みドット面積とすることで、感光体11長手方向のトナー入力量バラツキ(ドット部/非ドット部)によって生じる長手方向の潤滑剤塗布ムラ(トナー入力が多い部分(ドット部)はトナーによる研磨効果により感光体11表面の潤滑剤が削り取られる)に応じて、必要なタイミングに潤滑剤塗布を行うことができる。
【選択図】 図6
Description
このような画像形成装置においては、近年、形成画像の信頼性、高画質化への要求度も高まっている。このため、効率よく高画質化を実現できるための工夫が求められるようになってきた。
例えば、現像剤を転写紙に定着させやすくしたり、高画質化のために現像剤の平均粒子の大きさを小さくすることが考えられる。ところが、形成画像の高画質化を図るためにトナー粒径を小さくすると、トナーの平均粒径が小さくなるに従って、現像剤の流動性が低下する傾向がある。そして、この流動性が低下したトナーを使用すると、トナーの帯電不良による地汚れや転写不良が発生しやすくなる。そこで、従来では、現像剤の流動性を高めるために、トナーにシリカなどの添加物を添加することが行われている。
これらを改善するために、従来、感光体表面とトナーとの間の付着力を低減させるため、感光体にステアリン酸亜鉛を塗布する方法が提案されており、既に実用化されている。
一般的に実用化されている方法としては、固形のステアリン酸亜鉛に接触させたファーブラシを回転駆動させてステアリン酸を削り取り、削り取った粉体状のステアリン酸亜鉛を感光体上に塗布して、ブレードで被膜を形成する方法がある。これにより、感光体表面の摩擦力を低下させることができるので、クリーニング部材の感光体表面での滑りが良くなるとともに、地肌汚れや転写性を改善させることができるとしている。また、感光体自身の経時的な摩耗をも防ぐこともできるとしている。
また、特許文献1では、トナーにシリカと共にステアリン酸亜鉛を添加した現像剤を提案している。この現像剤を用いる画像形成装置によれば、現像時にトナーと共にステアリン酸亜鉛を感光体上に移動させたり、感光体の地肌部にステアリン酸亜鉛を現像させたりして、感光体表面にステアリン酸亜鉛の被膜を形成する。この提案においては、現像剤にステアリン酸亜鉛が含有されているため、現像時にのみ、感光体にステアリン酸亜鉛が供給される。したがって、現像が開始されて以後は、ステアリン酸亜鉛の塗布を特別に行う必要はない点で有効である。特許文献2では、画像形成モードとは別に、感光体に担持され、トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電した上記ステアリン酸亜鉛を、感光体から現像剤ローラに向けて移動させる電界を感光体と現像ローラとの間に形成し、電界により像担持体上に移動させる、ステアリン酸亜鉛塗布モードを備えたことを特徴とするものである。しかし、これら発明では現像剤に潤滑剤を添加しているため、潤滑剤の塗布がトナー現像時には常に行われてしまう。また、印刷パターンによって潤滑剤の塗布ムラが発生し、潤滑剤を適時に均一に塗布することが困難である。
さらに、潤滑剤の塗布方法として、例えば、像担持体と潤滑剤側の電位差により潤滑剤を像担持体に適時に塗布する方法を挙げることができ、この方法では、露光による書き込みにより像担持体長手方向の像担持体の長手方向の塗布量を制御できる。また、像担持体への帯電極性を制御することで潤滑剤を塗布する像担持体を選択することができる。しかし、これらの技術では、どのような時に像担持体長手方向の潤滑剤の塗布量を制御することは困難であり、長手方向での潤滑剤塗布ムラの解決には至っていないという問題点がある。
この発明は上記の目的を達成するため、像担持体表面への帯電と露光による書き込みと潤滑剤側のバイアス印加による電位差によって像担持体長手方向に選択的に潤滑剤を塗布できる画像形成方法を用いて、潤滑剤の塗布の実行条件に作像履歴情報を使用する。具体的には、作像履歴情報に像担持体長手方向の積算書き込みドット面積とすることで、像担持体長手方向のトナー入力量バラツキ(ドット部/非ドット部)によって生じる長手方向の潤滑剤塗布ムラ(トナー入力が多い部分(ドット部)はトナーによる研磨効果により像担持体表面の潤滑剤が削り取られる)に応じて、必要なタイミングに潤滑剤塗布を行うことができる。
この画像形成装置の一実施形態である複写機は、原稿を搬送する原稿搬送装置(ADF)500、原稿読み取り用のスキャナ部400と、このスキャナ部から出力されるデジタル信号を電気的に画像処理部で処理して、該画像処理部から出力されるデジタル信号に基づいて画像を転写紙上に形成するプリンタ部300からなっている。スキャナ部400においては、原稿載置台上に置かれた原稿の画像は、照射ランプ、ミラー、レンズを介してカラーCCD36によって読み取られ、そのデータが画像処理部に送られる。画像処理部においては、このデータに必要な処理が施され、画像信号に変換され、プリンタ部300へ送られる。
帯電装置12は、感光体11に対向配置される帯電ローラを接触させて所定の直流電圧(DC)を印加させて感光体11表面を均一帯電させる接触帯電方式であり、帯電ローラには弾性樹脂ローラを用いている。感光体回転方向において感光体表面での露光位置から現像位置の間の感光体表面に対向した位置に非接触型の電位センサを設置し、所定の帯電電位および潜像電位になるように帯電バイアス値および露光量を調整する。
次に、タンデム型画像形成装置100に備えられる現像装置13K〜13Cの配置順序について説明する。現像装置13K〜13Cには、それぞれ、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色トナーとキャリアからなる現像剤が収容されており、それぞれが、イエロー現像装置、シアン現像装置、マゼンタ現像装置、ブラック現像装置として、各感光体40上に、各色に対応した単色画像を形成する。なお、各色のトナーの並びはこれに限定されるものではない。本実施形態では、キャリアとトナーを混合させた二成分現像剤を用いた現像装置で説明している。特に二成分現像剤に限ったものではなく、キャリアを用いないトナーのみからなる一成分現像剤を用いて現像装置を使用してもよい。
画像作像ユニット10K〜10Cは、図中矢印A方向に回転する像担持体としての感光体11を備えている。感光体11は、アルミニウム基体の外周面に有機感光体からなる感光層を形成したものを用い、そのドラム表層がポリカーボネート製のものである。
この感光体11の周囲には、帯電手段としての帯電装置12と、現像手段としての現像装置13、クリーニング手段としてのクリーニング装置15、感光体の残電位を除電する除電装置17が配置されている。
現像装置13は、感光体11の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行うものである。この現像装置13は、現像剤担持体としての現像ローラ131と現像ローラ131にトナーを供給するトナー供給ローラ132を備えている。さらに現像装置の上部にはトナー充填部および廃トナー回収保持スペース部133を備えている。
あらかじめトナー充填部133に充填したトナーが自重によって現像装置13下部に補給され、補給されたトナーが回転するトナー供給ローラ132に供給され、トナー供給ローラ132によってトナーが現像ローラ131に供給され保持される。
現像ローラ131は、表面にトナーを担持しながら回転することによって、トナーを感光体11と対向する現像領域へ搬送する。現像ローラ131には、現像バイアス電源から現像バイアスが印加される。これにより、現像領域において、現像ローラ131表面の電位と感光体11表面の静電潜像部分における電位との間に電位差が生じ、この電位差によって形成される現像電界の作用を受けて、トナーが静電潜像へ付着する。これにより、感光体11上の静電潜像がトナー像になる。
本実施形態では、キャリアを用いないトナーのみからなる一成分現像剤を用いて説明している。特に一成分現像剤に限ったものでははなく、キャリアとトナーを混合させた二成分現像剤を用いた現像装置を使用してもよい。
クリーニング装置15は、転写されずに感光体11の表面に残留した転写残トナーを感光体11の表面から除去するものである。クリーニング装置15としては、感光体11表面上の転写残トナーを掻き取って除去するためのクリーニングブレード部材151を用いている。クリーニングブレード部材151は、ポリウレタンのブレード部材を金属支持体に貼り付けたものを用い、感光体11との当接方法は感光体11の回転方向Aに対してカウンタ方向に接触させる。クリーニング部材に関しては感光体11からのトナー除去のみならず、記録材として紙を使用したときの紙粉、帯電装置2によって感光体11を放電により生成する放電生成物、トナーに添加されている添加剤などの不純物を感光体11から除去する機能も有している。
感光体11から除去したトナーは、トナー搬送部材152により画像作像ユニット10の端部に搬送され、廃トナー回収保持スペース部133に搬送される。このとき除去したトナーは、一成分現像剤を用いた場合は再び現像するトナーとして使用しないが、二成分現像剤を用いた場合は再び現像トナーとして使用することが可能である。
除電装置17は、感光体11上に残留する転写後の残留電位を除電する為に存在する。この除電装置17は、LEDであり、クリーニング部材151を通過してきた感光体11の表面に光照射を行ない、表面を除電された感光体11は次の帯電等の画像形成動作に備える。除電を行うことで感光体11上の帯電電位がリフレッシュされ、前回の帯電履歴の影響を取り除かれる。除電装置17としては、LEDの他にもLD、除電針、除電ブラシ、除電ローラといったものが挙げられるが、感光体11の軸方向である長手方向に、分割して部分毎に除電するので、除電針、除電ブラシ、除電ローラでは、部分毎に離間動作をすることが可能にする。また、LED、LDの場合は、長手方向に部分毎に発光できるように制御する。
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り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、重合法により製造されたトナーなどを用いることができ、その製造方法に限定されない。
このような球形トナーにおいては、粉砕トナーを感光体11表面から除去するために用いられていた従来のクリーニングブレードあるいはクリーニングブラシでは、その球形トナーを感光体11表面から十分に除去しきれない。
図4は、本発明の画像形成装置に用いる潤滑剤塗布装置の構成を示す概略図である。
潤滑剤塗布装置22は、図中矢印E方向に回転するローラ形状の潤滑剤塗布部材221と、固形潤滑剤222と、固形潤滑剤222をローラ形状の潤滑剤塗布部材221に押圧する押圧部材223を有している。加圧部材3cは、板バネ、圧縮バネ等のバネ部材であることが好ましく、特に、圧縮バネが好適に用いられる。さらに、中間転写体21表面の残留トナーおよび不純物の除去すると同時に潤滑剤塗布部材221により塗布された粉体潤滑剤を中間転写体21に薄膜化するブレード部材224と、ブレード部材224を中間転写体2と接離させる接離手段(不図示)を有している。中間転写体21は駆動ローラ21aが図中矢印D方向に回転することにより、図中矢印B方向に移動する。固形潤滑剤222は潤滑剤塗布部材221によって削り取られ消耗し、経時的にその厚みが減少するが、加圧部材223で加圧されているので潤滑剤塗布部材221に当接している。潤滑剤塗布部材221は、回転しながら削り取った粉体状になった潤滑剤を感光体1表面に塗布する。
ブレード部材224は、ブレード状のエラストマーで形成されており、その反発弾性率は70%以下であることが好ましい。ここで、反発弾性率とは、JIS K6255で規定され、リュプケ式反発弾性試験装置にて測定した値である。ブレード部材224は、例えば金属、プラスチック、セラミック等からなる支持部材に貼着されて支持され、感光体11表面に対し、例えば、トレーディング方式で当接するように固定されている。
潤滑剤塗布部材221は固形潤滑剤222と接触するように設置され、潤滑剤塗布部材221が矢印E方向に回転することにより固形潤滑剤222をローラ表面部で削り取る。このとき、粉体となった粉体潤滑剤222は潤滑剤塗布部材221を構成するローラ表面に付着して保持され、中間転写体21に塗布される。
ローラ形状の潤滑剤塗布部材221は、金属からなる芯金に長さが、0.2〜20mmの範囲にし、好ましくは0.5〜10mmの範囲のブラシ毛が基布上に植毛されたブラシをスパイラル上に巻き付けて構成している。ブラシ毛の長さが、20mm以上では、中間転写体21の稼動時間とともに固形潤滑剤222およびブラシ部材221との繰り返し摺擦により、ブラシ体の逆方向の傾斜角が減少して倒毛し、固形潤滑剤222のかき取り性、中間転写体21への潤滑剤塗布性が低下する。ブラシの毛の長さが、0.2mm以下では、固形潤滑剤222に対する物理的な力が不足する。したがって、0.2〜20mmの範囲にし、好ましくは0.5〜10mmの範囲にすることが好ましい。
中間転写体21に塗布された粉体潤滑剤222は、潤滑剤塗布部材221が固形潤滑剤222をローラ表面部で削り取る際に、潤滑剤塗布部材221との摩擦帯電により帯電し極性を得る。この時の帯電量の大きさと極性は、潤滑剤塗布部材221と固形潤滑剤222の材料の組み合わせやその場の環境(温湿度)条件によって決まる。極性を備えた粉体潤滑剤222は、中間転写体21へ塗布され、ブレード部材224が当接している場合にはブレード部材224により中間転写体21上で薄膜化され、ブレード部材224を中間転写体21と接離させる接離手段(不図示)によってブレード部材224が離間している場合には中間転写体21によって図中矢印B方向に運ばれ、やがて各画像作像ユニット10K〜10Cの転写装置14に搬送される。また、画像作像ユニット10K〜10Cへの搬送の際に潤滑剤の帯電量を制御する電荷付与部材18により、潤滑剤の電荷を付与することで搬送中の粉体潤滑剤の帯電量を所望の値に均一化することで、各画像作像ユニット10K〜10Cへの転写の際の潤滑剤の塗布を均一に安定して実施することができる。
逆に、粉体潤滑剤Luを感光体11長手方向の転写させない部分には、帯電装置12により、−550Vに帯電した感光体11に光書き込みを行わず除電を行わないことで、−300Vに印加された転写装置14と感光体11との電位差により粉体状潤滑剤Luは中間転写体21上に留まることになる。これは下流側の下流側の画像作像ユニット10K〜10Cまで潤滑剤を搬送する場合にも適応される。この場合、転写装置14にプラスのバイアスを印加すると転写装置14と粉体状潤滑剤Luの間で静電的な引力が働き、感光体ドラムに粉体状潤滑剤Luを転写させることなく下流側へ搬送することができる。
このようにして、帯電装置12によりマイナス帯電した感光体11に光書き込みすることによって、粉体潤滑剤Luを感光体11の長手方向に選択的に転写することができる。
また、中間転写体18から感光体ドラム1の潤滑剤の転写/未転写の一連の動作を行う際に除電装置17を動作させる。除電装置17は感光体上の残留電位を除去し、繰り返し帯電の帯電ムラを抑制することができる。除電装置17による除電が無い場合には、繰り返し帯電による帯電履歴が影響して感光体11表面に所望の帯電量が得られなくなり、潤滑剤の転写ムラが発生しやすくなる。
これらの動作は、転写装置14に備えられるクリーニングブレード151を離間する必要があることから非作像時に行われる。クリーニングブレード151を離間して作像時に動作を行った場合、転写残トナーと粉体潤滑剤Luが転写部材上で混在してしまう。
クリーニング部材151は感光体11上の残留トナー、不純物を除去するものであるが、本発明では粉状潤滑剤Lu1を薄膜化する手段を兼ねている。クリーニング部材151は上述したように、短冊形状の弾性体であるゴム部材を用いる。ゴム部材を用いることにより、感光体11にある量食込ませて(押し込んで)接触させることができ、クリーニング部材151と感光体11はニップを形成することができる。粉状潤滑剤Lu1はトナーと同じようにクリーニング部材151のニップ部に滞留し、クリーニング部材151からの圧力によって感光体11表面に薄膜潤滑剤Lu2となって通過する。
潤滑剤塗布装置22により塗布される粉体状の潤滑剤Luは、微粉であるほどクリーニング部材151により感光体11表面上に分子膜レベルで薄膜化できる。潤滑剤Luの皮膜化が進行することで潤滑剤Luは、その潤滑性を十分に発揮できるようになる。逆に潤滑剤Luが粗い粉状態でクリーニング部材151のニップ部に進入してくると感光体11上に膜化する量以上の余った潤滑剤Luが残留してしまい、やがてニップ部を粉状体Lu1で擦り抜けて感光体11に付着し、帯電装置12の汚染の原因となってしまう。さらには、感光体11表面の潤滑膜ムラが発生し、現像、転写、クリーニングに対して悪影響が発生する。
本発明では、上述したように感光体11は図中矢印A方向に回転し、クリーニング部材151であるゴム部材は回転方向Aに対してカウンタで接触するように配置している。カウンタで接触させたほうがクリーニング部材151とのニップ部で均一に圧力が加わり、潤滑剤を感光体11に効果的に薄膜状態となって付着させることができる。ここで、感光体11への潤滑剤塗布領域が感光体回転方向長さの整数倍でないと、感光体11の回転方向で塗りムラとなるために、塗布領域が整数倍となるようにバイアスの印加タイミングを制御した。
本実施形態で用いている固形潤滑剤222としては、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、十分な潤滑性があるものを用いる。
ステアリン酸亜鉛は膜状になると、ラメラ結晶構造を形成する。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おり、剪断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすくなる。
感光体11に付着したステアリン酸亜鉛膜は、上記で説明した作用により少量であっても剪断力を受けて低摩擦係数化につながり、感光体11表面を覆うことが出来る。この低摩擦係数化によって、クリーニング装置15としてのブレード部材がそのクリーニング性能を発揮することができる。同様に中間転写体21のブレード部材224もクリーニング性能を発揮することができる。
200 給紙装置
300 画像形成本体
400 スキャナ部
500 原稿自動搬送装置(ADF)
10 作像ユニット
11 感光体
12 帯電装置
13 現像装置
131 現像ローラ
132 供給ローラ
133 トナー充填部および廃トナー回収保持スペース部
14 転写ローラ
141 バイアス印加部材
15 クリーニング装置
151 クリーニングブレード
152 トナー搬送部材
17 除電ランプ
18 電荷付与部材
20 露光装置
21 中間転写ベルト
21a 駆動ローラ
21b、21c 支持ローラ
22 潤滑材塗布装置
221 潤滑材塗布ブラシローラ
222 固形潤滑剤
223 加圧部材
224 均し部材
23 2次転写ローラ
24 搬送ベルト
25 定着装置
30 読取CCD
40 給紙カセット
42 ピックアップローラ
45 搬送ローラ
49 レジストローラ
P 記録紙
Lu 潤滑剤
Lu1 粉体潤滑剤
Lu2 薄膜潤滑剤
Claims (11)
- 少なくとも、静電潜像を形成する像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
像担持体に静電潜像を露光により形成する書き込み手段と、
表面に現像剤を担持し該像担持体との対向部である現像領域に該現像剤を搬送する現像剤担持体で像担持体の静電潜像を現像する現像手段と、
該像担持体上の顕像を転写材に転写する転写手段と、
該像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、
該像担持体上に残留した現像剤を除去するクリーニング手段とを有する画像形成方法において、
前記画像形成方法は、該像担持体表面への帯電と露光による書き込みと潤滑剤側のバイアス印加による電位差によって、潤滑剤が塗布される
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1に記載の画像形成方法において、
前記画像形成方法は、潤滑剤の塗布が作像履歴情報を基に、像担持体長手方向に分割された部分に選択的に潤滑剤を塗布される
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1又は2に記載の画像形成方法において、
前記潤滑剤の塗布は、像担持体長手方向に分割された部分の積算書き込みドット面積がある一定の値を超えた部分に選択的に行われる
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記画像形成方法は、複数の現像手段を有し、複数のトナーでカラー画像を形成する画像形成方法であって、
前記潤滑剤の塗布は、下流側の像担持体は上流側の積算書き込みドット面積を基に潤滑剤が塗布される
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1に記載の画像形成方法において、
前記画像形成方法は、作像回数を基に潤滑剤が塗布される
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項5の画像形成方法において、
前記画像形成方法は、作像回数による潤滑剤塗布の塗布領域は像担持体長手方向全域である
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記画像形成方法は、像担持体への潤滑剤塗布の前に潤滑剤の電荷を制御する電荷付与部材を備える
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記画像形成方法は、像担持体回転方向への潤滑剤塗布領域は像担持体回転方向長さの整数倍である
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし8のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛である
ことを特徴とする画像形成方法。 - 少なくとも、静電潜像を形成する像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
像担持体に静電潜像を露光により形成する書き込み装置と、
表面に現像剤を担持し該像担持体との対向部である現像領域に該現像剤を搬送する現像剤担持体で像担持体の静電潜像を現像する現像装置と、
該像担持体上の顕像を転写材に転写する転写装置と、
該像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置と、
該像担持体上に残留した現像剤を除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、
前記潤滑剤塗布装置は、該像担持体表面への帯電と露光による書き込みと潤滑剤側のバイアス印加による電位差によって、潤滑剤が塗布される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項2ないし9のいずれかに記載の画像形成方法を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
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