JP2011180397A - 潤滑剤塗布装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転する感光体ドラムの線速変化に対して安定した潤滑剤の塗布を実現できる塗布装置と画像形成装置を提案する。
【解決手段】感光体の表面への潤滑剤供給量が変化する場合でも、感光体表面上の潤滑剤付着量の変化を少なくして、感光体表面上の潤滑剤付着量の不足や過多による不具合の発生を抑制するために、感光体に対して、クリーニングブレードより前で第２の潤滑剤供給手段を機能させる。第１の潤滑剤供給手段による固形潤滑剤の供給とは別に、少なくとも最も遅い線速の時に感光体１０の表面に潤滑剤を供給する第２の潤滑剤供給手段を配置する。第２の潤滑剤供給手段で用いる潤滑剤としては、脂肪酸金属塩に無機潤滑剤を添加したものとし、供給時には帯電手段による帯電の有無の状態は問わない。供給は、理想の潤滑剤消費量に足りない部分Ｄを作像前に第２の潤滑剤供給手段から感光体へ供給する。
【選択図】図９

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等の画像形成装置に用いる潤滑剤塗布装置に関する。

現在の画像形成装置（特に重合トナーを使用しているカラー画像形成装置）においては、以下の理由で感光体ドラム表面に、潤滑剤を塗布している場合が多い。
（１） ブレードクリーニングに不利である、重合トナーのクリーニング性能確保のため
（感光体表面の摩擦係数を下げることにより、クリーニング性能を確保できる）
（２） 帯電手段で交流電圧（電流）を重畳している場合、その交流電圧（電流）からの感光体表面の保護。
いずれの場合でも、潤滑剤が規定の量塗布されていないと問題が発生するが、（１）の場合にはクリーニング不良、感光体表面のフィルミングが発生し、（２）の場合には感光体ドラムの膜圧が急速に減少し、寿命が短くなるという問題が発生する。

しかしながら、多く塗布された場合にも、帯電ローラの表面に潤滑剤が付着し、帯電不足による地汚れが発生してしまう。
上述のようなことから、潤滑剤の安定塗布が重要となってくるが、この安定性に影響を与える１つの因子として、感光体ドラムの線速がある。一例として、６００ｄｐｉ普通紙の印字の線速：１２０ｍｍ／秒、１２００ｄｐｉ及び厚紙の印字の線速：６０ｍｍ／秒の機械の場合、同様の感光体ドラム回転数に対しての潤滑剤消費量は、グラフ１のようになり、感光体ドラム線速が遅いと潤滑剤の消費量（供給量）が少なくなるという結果が得られている。常に、一定速で印字を行う機械の場合には、その速度にあわせて、消費量（供給量）を決めていけば良いが、複数の線速を使用する機械においては、どちらかの線速にベストとなる設定（加圧力、ブラシローラ回転数、ブラシ密度等）をすることになるので、他の線速では、潤滑剤の過不足が生じることになる。

また、潤滑剤としては、固体潤滑剤に無機潤滑剤を添加したものを供給することで、固体潤滑剤のみで使用した場合よりも帯電工程による像担持体表面への電気的ストレスによる潤滑性の低下を抑えることができ、しかも像担持体表面全体に亘って潤滑剤の皮膜を形成して高い潤滑性を維持することができる、という報告もなされている。しかし、このような潤滑剤においても、やはり線速などの因子により供給量の過不足が生じるということが分かっている。

なお、特許文献１では、複数の感光体ドラム線速を有し、線速に応じてフィルミング除去モードを変化させている技術が開示されている。しかし、潤滑剤の供給問題については開示が無く、またフィルミング除去モード時には帯電の状態を気にする必要があるという問題がある。すなわち、潤滑剤の安定供給、それに伴う感光体摩擦係数の安定性や、クリーニング性といった点に問題がある。

そこで本発明は、潤滑剤の供給を、回転する感光体ドラムの線速に応じて変化させることにより、線速の変化に対して安定した潤滑剤の塗布を実現できる塗布装置と、これを用いた画像形成装置を提案することを目的とする。

本発明の潤滑剤塗布装置は、回転する感光体ドラムと、該感光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体ドラム表面に形成された画像を転写するための転写手段と該感光体ドラムとが当接する位置と前記転写手段より前記感光体ドラムの回転方向で後であって該感光体ドラム表面に残留している転写残トナーを除去するクリーニング手段との間に位置し、前記感光体ドラム回転時に常に該感光体ドラム表面に潤滑剤を供給する供給手段と、該供給手段に押圧される潤滑剤と、該潤滑剤を前記供給手段に押圧する加圧手段とを備え、前記感光体ドラムが複数の線速を有する作像ユニットに用いる潤滑剤塗布装置であって、前記感光体ドラムに対して、前記供給手段とは別に、少なくとも最も遅い線速の時に前記感光体ドラム表面に潤滑剤を供給する第２の供給手段を有し、前記潤滑剤には、脂肪酸金属塩に無機潤滑剤を添加したものを用い、前記帯電手段による前記感光体ドラムの帯電の有無の状態は問わないで前記第２の供給手段による潤滑剤の供給を行うことを特徴とする。

本発明の潤滑剤塗布装置は、前記第２の供給手段による潤滑剤の供給は、作像前のみに行うことを特徴とする。

本発明の潤滑剤塗布装置は、前記第２の供給手段による潤滑剤の供給は、作像後のみに行うことを特徴とすることもできる。

本発明の潤滑剤塗布装置は、前記第２の供給手段による潤滑剤の供給は、前記感光体ドラムの線速が最高時に行うことを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、前記いずれかの潤滑剤塗布装置を搭載したことを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、連続印刷が行われる場合には、作像と作像の合間においても前記第２の供給手段による潤滑剤の供給を行うことを特徴とする。

本発明によれば、線速が変化しても潤滑剤の安定供給ができ、感光体摩擦係数やクリーニング性も安定する。

本発明の実施対象に係るプリンタの概略構成を示す図 画像ステーションの一つの概略構成を示す図 クリーニング位置に対して感光体の回転方向上流側で潤滑剤を供給する構成を示す図 図３に示した構成における潤滑剤供給メカニズムを説明するための模式図 潤滑剤供給部を拡大した模式図 高画像面積時における潤滑剤塗布メカニズムを説明するための模式図 出力枚数と感光体表面上の摩擦係数との関係を示すグラフを示す図 画像ステーションごとに感光体の単位回転数当たりの潤滑剤消費量を示したグラフを示す図 感光体の単位回転数当たりの潤滑剤の消費量が異なることで生じる差の部分を示す図 作像前の潤滑剤供給タイミングを示す図 第２の潤滑剤供給手段の一例を示す模式図

本発明は、２つの潤滑剤の供給手段を有し、片方の手段では常に潤滑剤を供給し、もう片方の手段による供給を感光体ドラム線速に応じて変化させることにより、線速の変化に対して安定した潤滑剤の塗布を実現できるシステムを提案するものである。
本発明では、回転する像担持体である感光体ドラムと、感光体を帯電させる帯電手段と、感光体ドラム表面に潤滑剤を供給する第１の潤滑剤供給手段と、第１の潤滑剤供給手段に押圧された潤滑剤と、潤滑剤を第１の潤滑剤供給手段に押圧する加圧手段と、感光体ドラム表面に潤滑剤を供給する第２の潤滑剤供給手段を有し、作像ユニットを構成している。
第１の潤滑剤供給手段は、転写手段と感光体ドラムが当接する位置と、転写後に感光体ドラム表面に残留している転写残トナーを除去するクリーニング手段との間に位置する。そして、感光体ドラム回転時に常に該感光体ドラム表面に潤滑剤を供給する。感光体ドラムは複数の線速で回転する。第２の潤滑剤供給手段は、この感光体ドラムに対して、第１の潤滑剤供給手段とは別に、少なくとも最も遅い線速の時に該感光体ドラム表面に潤滑剤を供給する。用いられる潤滑剤は脂肪酸金属塩に無機潤滑剤を添加したものであり、第１の潤滑剤供給手段による供給時には該帯電手段による帯電の有無の状態は問わない。これにより、感光体ドラムの回転線速が遅い時に第２の潤滑剤供給手段を機能させることにより、第１の供給手段からの潤滑剤の供給量の少なさをカバーできる。そのため、感光体ドラムの回転線速が変化しても潤滑剤の安定供給ができ、感光体ドラムの摩擦係数やクリーニング性も安定する。

本発明では、第２の潤滑剤供給手段２による潤滑剤の供給は、作像前のみに行うようにして、実際に潤滑剤の供給量が少なくなる遅い線速での作像時において、作像前に第２の潤滑剤供給手段を機能させることにより、塗布量が少なくなるのを未然に防止する。

一方、本発明では、第２の潤滑剤供給手段による潤滑剤の供給は、作像後のみに行ようにして、ユーザーに余計な待ち時間を与えることをなくすこともできる。

本発明では、潤滑剤の供給を感光体ドラムの回転が最高線速の時に行うようにして、潤滑剤塗布のための時間を短縮し、それによりユーザーの待ち時間を短くし、かつ省エネルギーにもなるようにし得る。

また本発明に係る潤滑剤塗布装置を搭載した画像形成装置は、感光体ドラムの回転線速が変化しても潤滑剤の安定供給ができ、感光体摩擦係数やクリーニング性も安定するため、より良い画質での画像形成を実現できる。

さらに本発明に係る画像形成装置においては、連続印刷が行われる場合には、作像と作像の合間においても第２の潤滑剤供給手段による潤滑剤の供給を行い、連続印刷（１度に多くの枚数を印刷）する場合でも、潤滑剤の安定供給ができるようにし得る。作像と作像の合間に潤滑剤塗布を行うのは、作像による転写残トナー、逆転写トナーが感光体ドラム上にない状態で潤滑剤を供給することにより、より、より多くの潤滑剤を供給できる（効率化）ためである。

以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下「プリンタ」という。）に適用した場合の一実施例について説明する。
図１は、本発明の実施対象に係るプリンタの概略構成を示す図である。プリンタ１００は、図１に示すように、装置本体１と転写紙Ｐを収納する引き出し可能な給紙カセット２とから構成されており、装置本体１の中央部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像を形成するための画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒用の部材であることを示し、これらに共通の説明については添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを省略することもある。

図２は、画像ステーションの一つ（Ｙ用の画像ステーション３Ｙ）の概略構成を示す図である。なお、画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋの構成は、使用するトナーが異なる点を除いて、同様の構成である。

図１及び図２に示すように、画像ステーション３Ｙは、不図示の駆動源より駆動が伝達されて図２中矢印Ａ方向に回転駆動するドラム状の感光体１０Ｙを備えている。感光体１０Ｙは、アルミニウム製の円筒状基体と、その表面を覆う、例えばＯＰＣ（有機光半導体）感光層とから構成されている。画像ステーション３Ｙは、感光体１０Ｙの周囲に、感光体１０Ｙの表面を一様に帯電させる帯電手段としての帯電装置１１Ｙ、感光体１０Ｙに形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段としての現像装置１２Ｙ、感光体１０Ｙ上の転写残トナー等の不要トナーをクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置１３Ｙを備える。

帯電装置１１Ｙは、帯電手段としての帯電ローラ１１ａを感光体１０Ｙの表面に近接させることで、帯電ローラ１１ａに印加された帯電バイアスの作用により感光体１０Ｙの表面を一様に帯電するものである。帯電手段としては、一般に、非接触式であるスコロトロン方式及びコロトロン方式、中抵抗ゴムローラを用いる接触ローラ帯電方式、非接触ローラ帯電方式がある。本実施形態は、非接触ローラ帯電方式であるが、他の方式でもよい。接触式ローラ帯電方式、非接触ローラ帯電方式ともに、直流に対して交流を重畳する方法と、直流のみを印加する方法がある。

接触ローラ帯電方式及び非接触帯電ローラ方式において直流に交流を重畳する場合には、直流のみに比べて高画質を得ることができるが、感光体のフィルミング現象が生じやすい。また、交流を定電流制御すれば、環境変化による帯電ローラ１１ａの抵抗値変動によって与える感光体帯電電位への影響を小さくできるという利点がある反面、電源コストが高くなるし、交流高周波の音が問題となるおそれもある。一方で、直流のみを印加する場合には、環境変化による帯電ローラの抵抗値変動が感光体帯電電位に影響を与えるため、この影響を軽減するために環境変化に応じて帯電バイアスの補正する手段などの対策が必要となる。

接触帯電ローラ方式と非接触帯電ローラ方式とを比較すると、非接触帯電ローラ方式は、交流を定電流制御すると、感光体表面と帯電ローラとのギャップ変動の影響で画像にムラが生じやすい。そのため、この影響を軽減するために帯電バイアスの補正する手段などの対策が必要となる。一方、非接触帯電ローラ方式は、接触帯電ローラ方式に比べて、帯電ローラが感光体表面に接触していない分だけ、帯電ローラが汚れにくい。

帯電バイアスの補正する手段としては、帯電ローラ近傍の温度を検知して帯電バイアスを変化させる手段、感光体上の地汚れを定期的に検知して帯電バイアスを変化させる手段、帯電バイアスのフィードバック電流値によって帯電バイアスを変化させる手段などが挙げられる。また、帯電ローラ１１ａの駆動方式としては、感光体ギヤ等からの駆動力を帯電ローラに伝達して帯電ローラを回転駆動させる方式を採用できる。接触帯電ローラ方式であれば、帯電ローラ１１ａを感光体表面に圧接させ、感光体表面の移動により帯電ローラ１１ａを連れ回り回転させる方式を採用することも可能である。

帯電ローラ１１ａの表面が汚れた場合、汚れが付着した部分の帯電能力が落ち、感光体を狙いの電位に帯電させることができなくなり、帯電不良による異常画像が発生する。これを防止するため、本実施形態では、帯電ローラクリーナ（クリーニングローラ）１１ｂを帯電ローラ１１ａの表面に当接させている。この帯電ローラクリーナ１１ｂとしては、金属軸に繊維を静電植毛した植毛ローラや、金属軸の回りにメラミン樹脂を配したメラミンローラなどを用いることができるが、現状は長寿命を達成するためにメラミンローラを使用する場合が多い。帯電ローラクリーナ１１ｂと帯電ローラ１１ａとの間でスリップが発生すると、汚れを帯電ローラ表面に擦りつけてしまい、汚れによる異常画像の発生を加速させてしまう。よって、帯電ローラクリーナ１１ｂは、帯電ローラ１１ａに連れ回りする構成となっている。

現像装置１２Ｙは、感光体１０Ｙと対向する位置に、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体としての現像スリーブ１５Ｙが配置されている。現像スリーブ１５Ｙの下方には、トナーボトル７Ｙから後述するトナー補給装置によりトナー補給口１７Ｙを介して補給されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら循環搬送するための２つの搬送スクリュー１６ａ，１６ｂが設けられている。これらの搬送スクリュー１６ａ，１６ｂはその回転軸に沿って互いに逆方向へと現像剤を搬送し、一方の搬送スクリューにより端部まで搬送された現像剤は他方の搬送スクリューに受け渡されることで、現像剤が現像装置内を循環搬送する。そして、第２搬送スクリュー１６ｂによる搬送中の現像剤が現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられて担持された現像剤は、現像スリーブ１５Ｙの回転に伴って搬送され、現像剤規制部材としてのドクターブレード１４Ｙによって所定の層厚に規制された後、感光体１０との対向位置（現像領域）を通過する。そして、現像スリーブ１５Ｙに印加されている現像バイアスの作用により、現像領域において現像剤中のトナーが感光体表面上の静電潜像へ静電的に移動して付着する。これにより静電潜像が現像されてトナー像となる。なお、本実施例では、二成分現像方式の例について説明するが、本発明は一成分現像方式の現像装置を用いるものであってももちろん適用可能である。

クリーニング装置１３Ｙは、ウレタンゴムからなるクリーニングブレード１３ａを感光体１０Ｙの回転方向に対してカウンター方向から感光体表面に当接させ、そのエッジ部で感光体表面上の不要トナー等の付着物を堰き止めてクリーニングする構成である。図２に示すように、クリーニング装置１３Ｙは、クリーニングブレード１３ａによって感光体１０Ｙの表面から回収された回収トナーを搬送する回収トナー搬送装置１３０Ｙを備えている。クリーニングブレードによって堰き止められた不要トナー等は、クリーニング装置１３Ｙの内部に落下し、回収コイル１３１Ｙにより図中手前方向若しくは奥側方向に搬送され、廃トナータンクに収容される。カラー画像形成装置においては、回収したトナーの混色の問題があるので、再利用しないのが一般的である。

各画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋの下方には、それぞれの感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋにレーザー光Ｌを照射可能な潜像形成手段としての光学ユニット４を備えている。各画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋの上方には、各画像ステーションにより形成されたトナー像が転写される中間転写体としての中間転写ベルト２０を備えた中間転写手段としての中間転写ユニット５を備えている。この中間転写ベルト２０は、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなる。

また、中間転写ベルト２０に転写されたトナー像を転写紙Ｐに定着させる定着手段としての定着装置６も備えている。定着装置６は、内部にハロゲンヒータを有する加熱ローラと加圧ローラとの間に転写紙Ｐを挟み込んで熱と圧力とにより定着を行うものである。

また、装置本体１の上部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色の補給用トナーを収容するトナー収容器としてのトナーボトル７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋが配置されている。このトナーボトル７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋは、装置本体１の上部に形成される排紙トレイ８を開くことにより、装置本体１から脱着可能に構成されている。

光学ユニット４は、光源であるレーザーダイオードを備えたレーザー駆動部から発射させるレーザー光Ｌをポリゴンミラー等によって反射させ、各感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ上に照射しながら順次走査している。中間転写ユニット５の中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１、テンションローラ２２及び従動ローラ２３に掛け渡されており、所定タイミングで図中反時計回り方向に回転駆動される。また、中間転写ユニット５は、各感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋに形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に転写する転写部材としての一次転写ローラ２４Ｙ，２４Ｃ，２４Ｍ，２４Ｋを備えている。中間転写ユニット５は、中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像を転写紙Ｐに転写する二次転写ローラ２５、転写紙Ｐ上に転写されなかった中間転写ベルト２０上の転写残トナー等をクリーニングするベルトクリーニング装置２６なども備えている。

次に、本プリンタ１００において、カラー画像を形成するときの画像形成動作について説明する。
まず、各画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋにおいて、不図示の駆動源によって回転駆動される感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの表面が、帯電装置１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋの帯電ローラ１１ａによって一様に帯電される。その後、光学ユニット４により、各色の画像情報に基づきレーザー光Ｌが走査露光されて各感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの表面にそれぞれの色に対応した静電潜像が形成される。感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ上の静電潜像は、それぞれ、現像装置１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋの現像スリーブ１５上に担持された各色のトナーによって現像されてトナー像として可視像化される。このようにして感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ上に形成されたトナー像は、各一次転写ローラ２４Ｙ，２４Ｃ，２４Ｍ，２４Ｋに印加される一次転写バイアスの作用によって反時計回りに回転駆動される中間転写ベルト２０上で互いに重なり合うように順次静電的に転写される。一次転写終了後の感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋは、それぞれ、クリーニング装置１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｋのクリーニング部材であるクリーニングブレード１３ａが当接する部分において、その感光体表面に付着する不要トナーをクリーニングブレード１３ａで堰き止めることによりクリーニングされる。

給紙カセット２内の転写紙Ｐは、給紙カセット２の近傍に配設された給紙ローラ２７によって、装置本体１内に搬送され、レジストローラ対２８によって所定のタイミングで二次転写部に搬送される。そして、二次転写部において、中間転写ベルト２０上に形成された重ねトナー像が転写紙Ｐに転写される。重ねトナー像が転写された転写紙Ｐは、定着装置６を通過することで画像定着が行われ、排出ローラ２９によって排紙トレイ８に排出される。中間転写ベルト２０上に残った転写残トナー等は、中間転写ベルト２０に対して接触クリーニングを行うベルトクリーニング装置２６によってクリーニングされる。

トナーボトル７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋに充填されている補給用のトナーは、所定の補給タイミングで、必要に応じて図示しないトナー補給手段としてのトナー補給装置によりトナー搬送経路を通って各画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋの現像装置１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋ内に所定量補給される。なお、４つの画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ及びトナーボトル７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋの配列順は図１に示す例に限らず、どのような順番であってもよい。

また、図２に示すように、クリーニングブレード１３ａが感光体１０Ｙに当接する位置（以下「クリーニング位置」という。）に対して感光体１０Ｙの回転方向下流側には、感光体１０Ｙの表面に粉体状の潤滑剤を供給する第１の潤滑剤供給手段としての潤滑剤塗布装置１４０Ｙが配置されている。潤滑剤塗布装置１４０Ｙは、固形潤滑剤１４１Ｙと塗布ブラシローラ１４２Ｙとから成り、回転しながら感光体１０Ｙと潤滑剤塗布装置１４０Ｙとに接触する塗布ブラシローラ１４２Ｙが潤滑剤塗布装置１４０Ｙを削り取り、削り取った潤滑剤を感光体１０Ｙに塗布する構成である。感光体表面に塗布された潤滑剤は、潤滑剤均し手段としての潤滑剤均しブレード１４３Ｙによって均一な厚さに均され、感光体表面に定着する。

潤滑剤は、主として、感光体表面とこれに接触するトナー、クリーニングブレード等の接触物との間の摩擦係数を下げるためのものである。摩擦係数を下げることで、感光体表面にフィルミング現象が発生するのを抑制したり、クリーニング性を向上させたりすることができる。また、潤滑剤は、交流を含む帯電バイアスによる感光体表面の劣化を抑制する機能も果たしている。

潤滑剤として用いられるものは、ＺｎＳｔ（ステアリン酸亜鉛）が最も一般的であるが、本発明としては脂肪酸金属塩、すなわち金属石鹸に無機潤滑剤を添加したものが好ましい。また、塗布ブラシローラ１４２Ｙの材質としては、絶縁性ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、導電性ＰＥＴ、アクリル繊維などを用いることができる。これらの中でも、塗布ブラシローラ１４２Ｙと感光体表面との間の摩擦帯電の影響による異常画像を回避するために、導電性のブラシを用いるのが好ましい。また、固形潤滑剤１４１Ｙを塗布ブラシローラ１４２Ｙに向けて押圧する手段としては、圧縮スプリングによる押圧、錘による押圧、引っ張りスプリングとカムによる押圧等の手段が知られているが、圧縮スプリングよる押圧が、機能、スペース、コストのバランスから最もよく用いられている。

図２に示した画像ステーションは、クリーニング位置に対して感光体１０Ｙの回転方向下流側で潤滑剤を供給する構成であるが、図３に示すように、クリーニング位置に対して感光体１０Ｙの回転方向上流側で潤滑剤を供給する構成であってもよい。この場合、クリーニングブレード１３ａは、感光体表面上に塗布された粉体状の潤滑剤を薄く引き伸ばして均す潤滑剤均し手段としても機能する。感光体表面に潤滑剤を塗布する場合、感光体表面にトナー等の付着物が付着していると、その付着物に邪魔されて、付着物が付着している部分に対する潤滑剤塗布量は付着物が付着していない部分に対する潤滑剤塗布量よりも少なくなる。したがって、潤滑剤塗布量の安定化の観点からは、図２に示した構成の方が好ましい。一方で、図３に示した構成は、クリーニングブレード１３ａを潤滑剤均し手段として利用することができるので、潤滑剤均しブレード１４３Ｙを別途設ける図２に示した構成よりも低コストであるという利点がある。

また、画像ステーション３Ｙは、感光体１０Ｙと、帯電装置１１Ｙ、現像装置１２Ｙ、クリーニング装置１３Ｙ、潤滑剤塗布装置１４０Ｙの少なくとも１つとが一体的に支持され、装置本体１から着脱自在なプロセスカートリッジを構成している。なお、他の３つの画像ステーション３Ｃ，３Ｍ，３Ｋも同様の構成で、プロセスカートリッジとして装置本体１から着脱自在な構成である。

本実施形態のプリンタ１００は、いわゆるタンデム式のカラー画像形成装置であり、その転写方式は中間転写体を用いた中間転写方式であるが、これに限らず、各感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋから直接転写紙Ｐへトナー像を転写する直接転写方式であってもよい。もちろん、タンデム式以外のカラー画像形成装置であってもよいし、モノクロ画像形成装置であってもよい。

次に、感光体表面への潤滑剤供給メカニズムについて概説する。
図４は、図３に示した構成における潤滑剤供給メカニズムを説明するための模式図、図５は、潤滑剤供給部を拡大した模式図である。なお、図示の例は、黒用の画像ステーション３Ｋについてのものであり、これを例に説明する。また、以下の説明は、中間転写方式の例であるが直接転写方式であっても同様であるし、上流側に画像ステーションが存在している画像ステーション３Ｃ，３Ｍについても同様である。

黒用の画像ステーション３Ｋは、他の画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍよりも中間転写ベルト２０の表面移動方向下流側に位置している。そのため、カラー画像形成時において、黒用の画像ステーション３Ｙの感光体１０Ｋと一次転写ローラ２４Ｋとの間に形成される一次転写部（ニップ）に進入する中間転写ベルト２０の表面部分には、他の画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍで転写されたトナー像ＴＹＣＭが付着している。そして、このトナー像ＴＹＣＭに重なるように、黒用の画像ステーション３Ｙの感光体１０Ｋの表面には、黒用のトナー像ＴＫが形成され、一次転写部においてトナー像ＴＫがトナー像ＴＹＣＭと重なるように中間転写ベルト２０上に転写される。

この転写の際、電気的な力によって、既に中間転写ベルト２０上に転写されているトナー像ＴＹＣＭの一部が、黒用の画像ステーション３Ｋの感光体１０Ｋの表面上に逆転写される。一方、感光体１０Ｋ上のトナー像ＴＫもそのすべてが中間転写ベルト２０へ転写されるわけではなく、その一部が一次転写部を通過する。そのため、一次転写部の感光体表面移動方向下流側における感光体１０Ｋの表面部分は、トナー像ＴＫの転写残トナーとトナー像ＴＹＣＭの逆転写トナーとが混在した不要トナーＴ’ＹＣＭＫが付着した状態となっている。

図３に示す構成では、クリーニング前の感光体表面に対して潤滑剤を塗布するので、不要トナーＴ’ＹＣＭＫが付着した状態の感光体表面に対して潤滑剤を塗布することになる。塗布ブラシローラ１４２Ｋは、固形潤滑剤１４１Ｋから削り取った粉体状の潤滑剤Ｊ１をブラシ部分に保持し、そのブラシ部分を感光体表面に接触させることで、粉体状の潤滑剤Ｊ１を感光体表面に供給する。このとき、塗布ブラシローラ１４２Ｋは、感光体表面に存在している不要トナーＴ’ＹＣＭＫの一部を回収する。一方、固形潤滑剤１４１Ｋから削り取られた粉体状の潤滑剤Ｊ１の一部は、塗布ブラシローラ１４２Ｋと感光体表面との当接部（潤滑剤供給部）を塗布ブラシローラ１４２Ｋに付着したまま通過する。本実施形態では、塗布ブラシローラ１４２Ｋに付着した不要トナーＴ’ＹＣＭＫをブラシから回収するために、フリッカー１４３Ｋが設けられている。このフリッカー１４３Ｋは図示しないフレームと一体に形成したり、金属の軸を用いたりする場合が多く、またＰＥＴシートを用いる場合も多い。どれにするかは、塗布ブラシローラ１４２Ｋの毛の太さ、密度、設置スペース等の条件によって選定することになる。このフリッカー１４３Ｋにより、不要トナーＴ’ＹＣＭＫが塗布ブラシローラ１４２Ｋから落とされるが、潤滑剤供給部を通過した潤滑剤Ｊ１も落とされる。これにより、固形潤滑剤１４１Ｋには常に潤滑剤があまり付着していないブラシ部分を当接させることができ、固形潤滑剤１４１Ｋからの潤滑剤削り量を安定化させることができる。

感光体表面に供給された粉体状の潤滑剤Ｊ１は、供給直後は未だ感光体表面との間の付着力が弱いが、クリーニングブレード１３ａのエッジ部に堰き止められ、これにより徐々に薄層化されてより細かい粉体状の潤滑剤Ｊ２となり、ブレードエッジ部を通過していく。この通過時に、潤滑剤は感光体表面に強く押し付けられ、感光体表面との付着力が増し、定着する。感光体表面に定着した潤滑剤Ｊ２は、交流の帯電バイアスに曝されたり、現像部でストレスを受けたりすることによって徐々に破壊されるが、その分は塗布ブラシローラ１４２Ｋから新たな潤滑剤Ｊ１が補充される。なお、粉体状の潤滑剤Ｊ１の粒径は、数十μｍ〜数百μｍ程度であり、本実施形態ではトナーの粒径と比較して大きいものである。

図６は、高画像面積時における潤滑剤塗布メカニズムを説明するための模式図である。図３に示すように、クリーニング位置よりも感光体表面移動方向上流側で潤滑剤を供給する構成だと、高画像面積の画像形成時には潤滑剤を感光体表面に供給しにくくなる、すなわち、潤滑剤供給量が少なくなるという欠点がある。これは、高画像面積の画像形成時には潤滑剤供給部へ入力される不要トナーＴ’ＹＣＭＫの量が多くなるので、その不要トナーＴ’ＹＣＭＫにより潤滑剤の感光体表面への付着が邪魔される量が多くなるためである。よって、高画像面積の画像形成時には、クリーニング不良、フィルミング現象、ブレードの鳴き（ビビリ）といった問題を引き起こしやすい。したがって、例えば高画像面積時でも潤滑剤供給量が不足しないように潤滑剤供給量を多めに設定すると、低画像面積時における潤滑剤供給量が過多となる。潤滑剤供給量が過多になると、例えば帯電装置の帯電ローラ１１ａを潤滑剤で過剰に汚染してしまい、帯電不良を引き起こすおそれがある。また、高湿環境下だと、感光体表面上の多量の潤滑剤が吸湿して導電性を帯び、感光体表面上の静電潜像を乱して像流れあるいは画像ボケといった画質劣化を引き起こすおそれもある。逆に、例えば低画像面積時でも潤滑剤供給量が過多とならないように潤滑剤供給量を少なめに設定すると、高画像面積時に潤滑剤供給量が不足し、上述したようにクリーニング不良、フィルミング現象、ブレードの鳴き（ビビリ）といった問題を引き起こしやすい。

図７は、画像面積率が標準的な文字画像を印字する場合の画像面積率である５％の場合と写真画像を印字する場合のように高画像面積率である約２５％の場合について、出力枚数と感光体表面上の摩擦係数との関係を示すグラフである。このグラフより明らかなように、画像面積率が５％である場合すなわち低高画像面積の場合には、出力を繰り返すことで感光体表面上の摩擦係数が徐々に上昇しているが、それほど大きな上昇を伴わず、安定して潤滑剤の効果が発揮されていることがわかる。一方、画像面積率が約２５％である場合すなわち高画像面積の場合には、出力の繰り返しにより急激に感光体表面上の摩擦係数が上昇しており、すぐに潤滑剤の効果が発揮されない状態になってしまっている。これは、上述したように不要トナーに邪魔されて潤滑剤の供給量が少ないためである。

図８は、感光体の線速（表面移動速度）が１２０［ｍｍ／秒］である場合と６０［ｍｍ／秒］である場合について、画像ステーションごとに単位回転数当たりの潤滑剤消費量を示したグラフである。感光体を１２０［ｍｍ／秒］の線速で駆動するのは、６００ｄｐｉで普通紙に画像形成する場合である。一方、感光体を６０［ｍｍ／秒］の線速で駆動するのは、１２００ｄｐｉで普通紙に画像形成する場合や厚紙に画像形成する場合である。図８に示すグラフからわかるように、感光体の単位回転数当たりにおける潤滑剤の消費量は、グラフ２のようになり、感光体線速が遅いほど少なくなる。したがって、感光体線速が遅いほど感光体表面に供給される単位面積当たりの潤滑剤供給量が少なくなる。よって、感光体を遅い線速で駆動して画像形成を行う動作を繰り返すと、感光体表面上の摩擦係数が上昇し、潤滑剤の効果が発揮されない状態になり、その結果、クリーニング不良、フィルミング現象、ブレードの鳴き（ビビリ）といった問題を引き起こしやすくなる。

したがって、このように感光体の線速を切り換えて画像形成する構成においては、例えば感光体を遅い線速で駆動するときでも潤滑剤供給量が不足しないように潤滑剤供給量を多めに設定すると、感光体を速い線速で駆動するときに潤滑剤供給量が過多となる。潤滑剤供給量が過多になると、例えば帯電装置の帯電ローラ１１ａを潤滑剤で過剰に汚染してしまい、帯電不良を引き起こすおそれがある。また、高湿環境下だと、感光体表面上の多量の潤滑剤が吸湿して導電性を帯び、感光体表面上の静電潜像を乱して像流れあるいは画像ボケといった画質劣化を引き起こすおそれもある。逆に、例えば感光体を速い線速で駆動するときでも潤滑剤供給量が過多とならないように潤滑剤供給量を少なめに設定すると、感光体を遅い線速で駆動するときに潤滑剤供給量が不足し、上述したようにクリーニング不良、フィルミング現象、ブレードの鳴き（ビビリ）といった問題を引き起こしやすい。

そこで、本実施例では、上述のように感光体１０の表面への潤滑剤供給量が変化する場合でも、この変化による感光体表面上の潤滑剤付着量の変化を少なくして、感光体表面上の潤滑剤付着量の不足や過多による不具合の発生を抑制する構成を採用している。すなわち、感光体に対して、クリーニングブレード１３ａより前で第２の潤滑剤供給手段を機能させるものとなっている。

具体的には、上述した第１の潤滑剤供給手段である塗布ブラシローラ１４２Ｋと固形潤滑剤１４１Ｋとは別に、少なくとも最も遅い線速の時に感光体１０の表面に潤滑剤を供給する第２の潤滑剤供給手段を配置する。図示は省略するが、この第２の潤滑剤供給手段も第１の潤滑剤供給手段と同様の構成であっても良いが、例えば潤滑剤を収容したボトルを供給手段として設けても良い。ただし、用いる潤滑剤としては、脂肪酸金属塩に無機潤滑剤を添加したものとし、供給時には帯電手段による帯電の有無の状態は問わないものとする。

そして、事前に理想の潤滑剤消費量を例えばプリンタ１００の制御装置へ入力しておき、理想量に足りない部分を作像前に第２の潤滑剤供給手段から感光体１０へ供給することとする。

例えば、１２０ｍｍ／秒と６０ｍｍ／秒の２つの線速を持つ画像形成装置であった場合で、理想の潤滑剤消費量は１２０ｍｍ／秒で通紙した時の消費量だとした場合の制御について説明する。図９に示したように、１２０ｍｍ／秒と６０ｍｍ／秒の２つの線速においては、感光体１０の単位回転数当たりの潤滑剤の消費量が異なるので、その差の部分（図中に符号Ｄで示す斜線部分）に相当する量の潤滑剤を作像前に第２の供給手段によって供給する。

つまり、以前のこの動作時から今回の動作時の間に、６０ｍｍ／秒で感光体１０が回転した累積回数を記録しておき、それに感光体１０の単位回転数あたりで足りない潤滑剤の量（図中の符号Ｄの部分に相当する量）を乗じて、必要な潤滑剤の量を算出し、その潤滑剤量を供給できるだけの時間、例えば潤滑剤を入れたボトル（第２の潤滑剤供給手段）を回転させることとする。

すると、図１０に示すように、作像前の潤滑剤供給時（図では供給時間は最初の１０時間）のみ最高線速（本例では１２０ｍｍ／秒）で行い、その後は作像時の線速（本例では６０ｍｍ／秒）で動作するような制御を行える。なお、第２の潤滑剤供給手段からの潤滑剤供給を上述の説明では作像後のみに行うものとしているが、作像間のみに行っても良い。第２の潤滑剤供給手段から潤滑剤を供給することについての考え方は作像後のみに行う場合と同様である。

図１１は、第２の潤滑剤供給手段の一例を示す模式図である。この例の第２の潤滑剤供給手段は、トナー補給手段としてのトナー補給装置７０Ｋを用いて、潤滑剤収容器である潤滑剤ボトル９Ｋ内に予め粉体状態で収容されている潤滑剤を現像装置１２Ｋへ供給し、その潤滑剤を現像装置１２Ｋによりトナーとともに感光体１０Ｋの表面へ供給するものである。ここでは、黒用の画像ステーション３Ｋにおける構成を例に挙げて説明するが、多色の画像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍにおいても同様である。

本例においては、図示しないトナー濃度センサにより現像装置１２Ｋ内の現像剤中のトナー濃度を検知しており、その検知結果に応じてトナーが現像装置１２Ｋへ補給される。補給用トナーを収容しているトナーボトル７Ｋは一般的なスクリューボトルであり、図中矢印方向へ回転することによって、ボトル内のトナーを紙面垂直方向へと搬送することができ、その搬送先に設けられるボトル排出口からトナーが排出される。トナーボトル７Ｋから排出されたトナーは、トナー補給装置７０Ｋのトナー搬送路７２Ｋ内に落下し、トナーを回転軸方向に搬送する補給スクリュー７１Ｋによってトナー搬送路７２Ｋ内を図中右斜め上方へと搬送される。その搬送先のトナー搬送路７２Ｋには、現像装置１２Ｋのトナー補給口１７Ｋに連通した落下孔が設けられており、補給スクリュー７１Ｋによって搬送されたトナーはこの落下孔からトナー補給口１７Ｋを介して現像装置１２Ｋ内に供給される。

一方、現像装置１２Ｋへの潤滑剤供給の構成について説明すると、潤滑剤ボトル９Ｋも、トナーボトルと同様に一般的なスクリューボトルである。よって、潤滑剤ボトル９Ｋが図中矢印方向へ回転することによって、ボトル内の粉体状の潤滑剤を紙面垂直方向へと搬送することができ、その搬送先に設けられるボトル排出口から潤滑剤が排出される。潤滑剤ボトル９Ｋから排出された潤滑剤は、トナー補給装置７０Ｋのトナー搬送路７２Ｋ内における上記落下孔の上方から落下するので、そのまま、この落下孔からトナー補給口１７Ｋを介して現像装置１２Ｋ内に供給される。したがって、本構成例１においては、潤滑剤ボトル９Ｋの回転駆動を制御することで、現像装置１２Ｋを介した感光体表面への潤滑剤供給をコントロールすることができる。

現像装置１２Ｋ内に落下したトナーや潤滑剤は、第１搬送スクリュー１６ａにより現像剤と攪拌されながら搬送され、第２搬送スクリュー１６ｂ側へと受け渡される。そして、第２搬送スクリュー１６ｂの搬送中、現像剤とともに現像スリーブ１５Ｋに汲み上げられ、現像領域において感光体１０Ｋの表面へ供給される。

本例においては、上述のような潤滑剤供給の考え方の下に、潤滑剤ボトル９Ｋの回転駆動をＯＮ／ＯＦＦ制御して、潤滑剤ボトル９Ｋから潤滑剤を供給するタイミングをコントロールし、潤滑剤塗布装置１４０Ｋによる潤滑剤の定常供給では潤滑剤供給量が不足するときの不足分を補う。

なお、第２の潤滑剤供給手段の構成については上述したもの以外にも種々採用でき、図示のものには限定されない。また供給タイミングの制御手段についても、種々公知の手段、装置を採用できるので、説明を省略する。

１ プリンタの装置本体
２ 給紙カセット
３ 画像ステーション
４ 光学ユニット
５ 中間転写ユニット
７ トナーボトル
９ 潤滑剤ボトル
１０ 感光体
１１ 帯電装置
１２ 現像装置
１３ クリーニング装置
１３ａ クリーニングブレード
２０ 中間転写ベルト
２４ 一次転写ローラ
４０ 画像メモリ部
４１ レーザー駆動部
４２ 潜像ドットカウント部
４３ 画像ドット数演算部
４４ 制御部
４５ 潤滑剤ボトル回転駆動部
４６ 感光体駆動トルク検出部
７０ トナー補給装置
７１ 補給スクリュー
７２ トナー搬送路
７３ サブホッパ
７４ 攪拌パドル
１００ プリンタ
１４０ 潤滑剤塗布装置
１４１ 固形潤滑剤
１４２ 塗布ブラシローラ
１５０ 第２潤滑剤塗布装置
１５１ ケース
１５２ 塗布ブラシローラ
１５３ 塗布ブレード
２５０ 潤滑剤供給装置
Ｐ 転写紙
Ｄ 潤滑剤の消費量の差の部分

特開２００６−１５４４１２号公報

Claims (6)

1. 回転する感光体ドラムと、
   該感光体を帯電させる帯電手段と、
   前記感光体ドラム表面に形成された画像を転写するための転写手段と該感光体ドラムとが当接する位置と前記転写手段より前記感光体ドラムの回転方向で後であって該感光体ドラム表面に残留している転写残トナーを除去するクリーニング手段との間に位置し、前記感光体ドラム回転時に常に該感光体ドラム表面に潤滑剤を供給する供給手段と、
   該供給手段に押圧される潤滑剤と、
   該潤滑剤を前記供給手段に押圧する加圧手段とを備え、
   前記感光体ドラムが複数の線速を有する作像ユニットに用いる潤滑剤塗布装置であって、
   前記感光体ドラムに対して、前記供給手段とは別に、少なくとも最も遅い線速の時に前記感光体ドラム表面に潤滑剤を供給する第２の供給手段を有し、
   前記潤滑剤には、脂肪酸金属塩に無機潤滑剤を添加したものを用い、
   前記帯電手段による前記感光体ドラムの帯電の有無の状態は問わないで前記第２の供給手段による潤滑剤の供給を行うことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
2. 請求項１記載の潤滑剤塗布装置において、
   前記第２の供給手段による潤滑剤の供給は、作像前のみに行うことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
3. 請求項１の潤滑剤塗布装置において、
   前記第２の供給手段による潤滑剤の供給は、作像後のみに行うことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置において、
   前記第２の供給手段による潤滑剤の供給は、前記感光体ドラムの線速が最高時に行うことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５記載の画像形成装置において、
   連続印刷が行われる場合には、作像と作像の合間においても前記第２の供給手段による潤滑剤の供給を行うことを特徴とする画像形成装置。