JP2016164645A - Image formation apparatus - Google Patents
Image formation apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016164645A JP2016164645A JP2015216777A JP2015216777A JP2016164645A JP 2016164645 A JP2016164645 A JP 2016164645A JP 2015216777 A JP2015216777 A JP 2015216777A JP 2015216777 A JP2015216777 A JP 2015216777A JP 2016164645 A JP2016164645 A JP 2016164645A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toner
- image
- image carrier
- photosensitive drum
- forming apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
- Cleaning In Electrography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、記録紙上に画像を形成する画像形成装置に関し、特に、表面にトナー像が形成される像担持体に接触するクリーニング部材を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on recording paper, and more particularly to an image forming apparatus that includes a cleaning member that contacts an image carrier on which a toner image is formed.
プリンター、複写機、ファクシミリ或いはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置においては、電子写真感光体の一例である感光体ドラムと、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に接触して配置され且つ感光体ドラム表面に残留するトナーや外添剤を除去するクリーニング装置とを備えたものが知られている。 In an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, a facsimile, or a multifunction machine having these functions, a photosensitive drum as an example of an electrophotographic photosensitive member, a charging device that charges the surface of the photosensitive drum, and a photosensitive member A device is known that includes a cleaning device that is disposed in contact with the drum surface and removes toner and external additives remaining on the surface of the photosensitive drum.
上記のような画像形成装置において画像形成を行う場合、例えば感光体ドラムの表面を帯電装置によって帯電させた後、露光ユニットにより露光を行なって感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、静電潜像に対して現像装置からトナーを供給して感光体ドラムの表面にトナー像を形成し、その後、トナー像を転写・分離部により感光体ドラムから記録紙に転写する。 When performing image formation in the image forming apparatus as described above, for example, after charging the surface of the photosensitive drum with a charging device, exposure is performed by an exposure unit to form an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum, Toner is supplied from the developing device to the electrostatic latent image to form a toner image on the surface of the photosensitive drum, and then the toner image is transferred from the photosensitive drum to the recording paper by the transfer / separation unit.
そして、トナー像が転写された記録紙は定着部に導かれ、定着ローラーによってトナー像が記録紙上に定着される一方、転写後における感光体ドラムの表面に残留するトナーをクリーニング装置により除去し、その後、この感光体に対して除電装置から光を照射させる等の方法で、感光体ドラムの表面に残留する電位を除電する。 Then, the recording paper onto which the toner image has been transferred is guided to a fixing unit, and the toner image is fixed on the recording paper by a fixing roller, while the toner remaining on the surface of the photosensitive drum after transfer is removed by a cleaning device, Thereafter, the potential remaining on the surface of the photosensitive drum is neutralized by a method such as irradiating the photosensitive member with light from a static eliminator.
クリーニング装置としては、例えば、ウレタンゴム等の弾性材料で板状に形成されたクリーニングブレード(クリーニング部材)の端部を感光体ドラムの表面に圧接させてトナーを除去するようにしたものが広く利用されている。一方、感光体ドラムとしては、ドラム表面に感光層を有し、この感光層として、有機材料で構成された有機感光層や、セレンやアモルファスシリコン等の無機材料で構成された無機感光層が知られている。 As a cleaning device, for example, a device that removes toner by pressing the end of a cleaning blade (cleaning member) formed in a plate shape with an elastic material such as urethane rubber against the surface of the photosensitive drum is widely used. Has been. On the other hand, as a photosensitive drum, a photosensitive layer is provided on the drum surface. As this photosensitive layer, an organic photosensitive layer made of an organic material and an inorganic photosensitive layer made of an inorganic material such as selenium or amorphous silicon are known. It has been.
上記の画像形成装置において、感光体ドラムの表面を帯電装置によって帯電させたり、感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写・分離部によって転写・分離させたりするにあたっては、帯電装置や転写・分離部において行われる放電に伴ってオゾンや窒素酸化物等の親水性の高い放電生成物が生成し、生成した放電生成物が像担持体表面に付着する。 In the above image forming apparatus, when charging the surface of the photosensitive drum with a charging device or transferring / separating the toner image formed on the surface of the photosensitive drum with a transfer / separation unit, A discharge product with high hydrophilicity such as ozone or nitrogen oxide is generated with the discharge performed in the separation unit, and the generated discharge product adheres to the surface of the image carrier.
ここで、感光層が有機材料で構成された有機感光層の場合、感光層が比較的柔らかいため、トナー除去のためにクリーニング部材を感光体ドラムの表面に圧接させると、感光体ドラムの表面がクリーニング部材により徐々に削られて、付着した放電生成物が感光体ドラムの表面から除去される。 Here, in the case where the photosensitive layer is an organic photosensitive layer made of an organic material, the photosensitive layer is relatively soft. Therefore, when the cleaning member is pressed against the surface of the photosensitive drum to remove the toner, the surface of the photosensitive drum is The discharge product adhered by being gradually scraped by the cleaning member is removed from the surface of the photosensitive drum.
一方、感光層がアモルファスシリコンで構成される場合、感光層の表面硬度が高く、クリーニング部材による感光体ドラムの表面の削り量が少ないため、放電生成物がクリーニング部材によって除去されずに感光体ドラムの表面に残る。この放電生成物が残存する部分においては、感光体ドラムの表面の電気抵抗が低下し、静電潜像を形成した場合に電荷が流れてしまい、形成される画像に画像流れが生じるという問題がある。 On the other hand, when the photosensitive layer is made of amorphous silicon, the surface hardness of the photosensitive layer is high and the amount of scraping of the surface of the photosensitive drum by the cleaning member is small, so that the discharge product is not removed by the cleaning member. Remains on the surface. In the portion where the discharge product remains, there is a problem that the electric resistance of the surface of the photosensitive drum is lowered, and electric charges flow when an electrostatic latent image is formed, causing an image flow in the formed image. is there.
上記の問題点を解決するために、例えば特許文献1では、感光体の表面における凹凸を研摩することにより放電生成物を除去するものが提案されている。また、特許文献2では、感光体の表面粗さをその幅方向中央部よりも幅方向端部において大きくなるようにしたものが提案されている。特許文献2の方法では、感光体の幅方向(軸方向)中央部において表面粗さを小さくすることでクリーニング能力を高めると同時に、幅方向両端部において表面粗さを粗くしてクリーニング部材との摩擦力を下げることで、クリーニング部材が感光体の回転に伴って反転したり振動したりすることを抑制でき、さらに、感光体の表面に残留するトナーや表面に付着した静電生成物が、クリーニング部材によって感光体の表面から安定して除去されるようになり、良好な画像が安定して得られる旨が記載されている。
In order to solve the above problems, for example,
しかし、特許文献1に記載の方法では、感光体の表面における凹凸を小さくした場合、クリーニング部材と感光体との接触面積が大きくなって、感光体とクリーニング部材との間の摩擦力が増大する。これにより、感光体の回転に伴ってクリーニング部材が引っ張られ(引き込まれ)、クリーニング部材が反転したり振動したりして、クリーニング部材が傷ついたりすると共に、感光体の表面を十分にクリーニングすることができなくなるという問題点があった。また、感光体とクリーニング部材との隙間からトナー外添剤のすり抜けが発生し、帯電装置が汚染されるという問題点もあった。
However, in the method described in
また、特許文献2に記載の方法では、感光体の使用初期の状態においては成立するものの、長期間の耐久印字により感光層の表面が摩耗する。特に感光体の幅方向中央部では表面粗さが小さくなり、クリーニング部材との摩擦力が増大する。これにより、クリーニング部材の幅方向中央部が感光体側に引っ張られ(引き込まれ)、特許文献1と同様の問題が発生する。
In the method described in
本発明は、上記問題点に鑑み、クリーニング部材の反転や振動、磨耗を抑制し、長期間にわたって像担持体のクリーニングを安定して行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can suppress reversal, vibration, and wear of a cleaning member and can stably clean an image carrier over a long period of time.
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、像担持体と、駆動装置と、現像装置と、クリーニング部材と、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面にトナー像が形成される。駆動装置は、像担持体を回転駆動する。現像装置は、研磨粒子を含むトナーを付着させて像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。クリーニング部材は、像担持体の表面に接触するように配置され、像担持体の表面をクリーニングする。制御部は、現像装置から像担持体に吐出するトナー吐出量を制御可能である。画像形成装置は、非画像形成時に現像装置から像担持体にトナーを吐出し、クリーニング部材と像担持体の表面との摩擦抵抗を抑制する摩擦抵抗抑制処理を実行可能である。制御部は、像担持体の表面状態の推測結果に応じて摩擦抵抗抑制処理の実行時に現像装置から像担持体側へ吐出するトナー量を調整する。 In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention is an image forming apparatus including an image carrier, a driving device, a developing device, a cleaning member, and a control unit. A toner image is formed on the surface of the image carrier. The driving device rotationally drives the image carrier. The developing device develops the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier by attaching toner containing abrasive particles into a toner image. The cleaning member is disposed so as to contact the surface of the image carrier, and cleans the surface of the image carrier. The control unit can control the amount of toner discharged from the developing device to the image carrier. The image forming apparatus can execute a frictional resistance suppressing process for discharging the toner from the developing device to the image carrier during non-image formation and suppressing the frictional resistance between the cleaning member and the surface of the image carrier. The control unit adjusts the amount of toner discharged from the developing device to the image carrier side when executing the frictional resistance suppression process according to the estimation result of the surface state of the image carrier.
本発明の第1の構成によれば、像担持体の表面状態の推測結果に応じてクリーニング部材と像担持体との圧接部に溜まるトナー量を調整できるため、クリーニング部材と像担持体の圧接部からの外添剤のすり抜けを抑制したり、クリーニング部材と像担持体との摩擦力を低減したりすることができる。これにより、長期間にわたって像担持体のクリーニングを安定して行なうことができる。 According to the first configuration of the present invention, the amount of toner accumulated in the pressure contact portion between the cleaning member and the image carrier can be adjusted according to the estimation result of the surface state of the image carrier, so that the pressure contact between the cleaning member and the image carrier can be adjusted. It is possible to suppress slipping of the external additive from the portion, and to reduce the frictional force between the cleaning member and the image carrier. Thus, the image carrier can be stably cleaned over a long period of time.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置11の概略構成を示す摸式断面図である。図2は、図1に示す画像形成装置11の画像形成処理部15を含む要部の概略構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an
1.画像形成装置11の構成
(全体構成)
図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置11は、タンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置11は、プリンター本体12の内部に、記録紙(不図示)を収納する給紙カセット13と、給紙カセット13から記録紙を一枚ずつ給送する給紙部14と、給紙カセット13又は手差トレイ(不図示)から供給された記録紙に画像形成処理を行う画像形成処理部15と、給紙カセット13又は手差トレイから供給された記録紙を搬送する記録紙搬送経路16と、画像形成処理部15において形成されたトナー像を記録紙搬送経路16に沿って搬送される記録紙に転写する二次転写部17と、二次転写部17において転写されたトナー像を記録紙に定着する定着部18と、を備える。
1. Configuration of image forming apparatus 11 (overall configuration)
As shown in FIG. 1, the
(画像形成処理部15の構成)
画像形成処理部15は、例えば、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナー(現像剤)を用いて画像形成処理を行うタンデム方式が採用されている。なお、以下の説明では、特に色指定に関する場合にのみ、各算用数字の符号に括弧書きで(Y,M,C,K)の色を付し、共通の場合には算用数字のみの符号を付して説明する。
(Configuration of the image forming processing unit 15)
For example, the image forming
画像形成処理部15は、各色(Y,M,C,K)に対応して、補給用トナーを収納した複数のトナーコンテナ19と、パーソナルコンピューター等の外部接続機器から送信された印字データ(画像データ)に基づいて各色のトナー像を形成するための複数の感光体ドラム20と、各感光体ドラム20にトナーを供給する複数の現像装置21と、各感光体ドラム20に形成されたトナー像が一次転写される無端状の中間転写ベルト22と、中間転写ベルト22の回動移動方向最上流側の感光体ドラム20の上流側に配置されて中間転写ベルト22の表面に付着した残トナー等を除去するベルトクリーニング装置24と、各感光体ドラム20にビーム光を出射する露光ユニット25と、を備えている。
The image forming
(感光体ドラム20の構成)
感光体ドラム20は、支持体(基体)の表面に感光層が形成されてなる。ここでは、感光体ドラム20は、金属製の円筒状の素管と、素管表面に形成された感光層とからなる。素管を形成する金属としては、アルミニウム、鉄、チタン、マグネシウム等が挙げられる。感光層としては、有機光伝導体を利用した有機感光層や無機光電体を利用した無機感光層等を利用できるが、耐久性の高さからシランガス等の蒸着等により製膜されたアモルファスシリコン感光層が好ましい。各感光体ドラム20は、その表面に露光ユニット25から出射されたビーム光に基づいて各色のトナー像を担持して中間転写ベルト22にトナー像を転写するためのものであり、図1に示すように、現像装置21と共に中間転写ベルト22の下方に配置されている。なお、感光体ドラム20の使用初期における表面状態については後述する。
(Configuration of Photosensitive Drum 20)
The
また、図1及び図2に示すように、感光体ドラム20の周囲には帯電ローラー(帯電部材)26、露光ユニット25、現像装置21、クリーニング装置28、除電装置29が配置されており、中間転写ベルト22を挟んで一次転写ローラー27が感光体ドラム20に対向配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a charging roller (charging member) 26, an
感光体ドラム20と一次転写ローラー27との協働によって構成された各一次転写部で中間転写ベルト22上に転写されたトナー像は、給紙カセット13又は手差トレイから記録紙搬送経路16を通って搬送されてきた記録紙に対し二次転写部17で転写される。
The toner image transferred onto the
(現像装置21の構成)
各現像装置21は、基本的に同一構成のものが中間転写ベルト22の下方に回動移動方向に沿って列設されている。現像装置21は、二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が収納される現像容器31と、2本の撹拌スクリュー32a、32bと、磁気ローラー34と、現像ローラー35とを有する二成分現像式であり、磁気ローラー34の表面に起立する磁気ブラシを用いて現像ローラー35にトナー薄層を形成し、現像ローラー35にトナーと同極性(正)の現像バイアスを印加して感光体ドラム20の表面にトナーを飛翔させる。これにより、感光体ドラム20の表面の静電潜像をトナー像に現像する。
(Configuration of developing device 21)
Each developing
現像装置21は、非画像形成時に現像ローラー35上のトナーを感光体ドラム20側に供給(吐出)することが可能に構成されている。これにより、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との間の摩擦力低減や外添剤のすり抜け防止を目的に、クリーニングブレード42のエッジ周辺へとトナーを供給することができる。このトナー供給は、例えば所定枚数(本例では100枚単位)の印字後に行うようにしている。なお、感光体ドラム20側へ供給されたトナーは、クリーニング装置28のクリーニングブレード42によって除去される。トナーは、酸化チタン等の金属粒子からなるトナー外添剤(研磨粒子)を含む。
The developing
現像容器31は仕切壁31aによって区画されており、第1及び第2撹拌室31b、31cには第1及び第2撹拌スクリュー32a、32bが設けられている。第1及び第2撹拌スクリュー32a、32bは、トナーコンテナ19から供給されるトナー(正帯電トナー)をキャリアと混合して撹拌し、帯電させる。なお、第1及び第2撹拌室31b、31c内の現像液は、第1撹拌スクリュー32a及び第2撹拌スクリュー32bによって撹拌されつつ軸方向に搬送され、第1及び第2撹拌室31b、31c間を循環する。
The developing
現像容器31内であって第2撹拌スクリュー32bに対向する位置に磁気ローラー34が配置され、磁気ローラー34における第2撹拌スクリュー32bと反対側には現像ローラー35が配置されている。なお、現像ローラー35は、感光体ドラム20に対向している。
A
磁気ローラー34は、非磁性の回転スリーブ36と、回転スリーブ36内に配された複数の磁極を有する固定マグネット体37で構成されている。固定マグネット体37の磁極は、主極37a、規制極39、搬送極37c、剥離極37d及び汲上極37eの5極構成である。
The
現像容器31には規制ブレード38が磁気ローラー34の長手方向(図2の紙面表裏方向)に沿って取り付けられている。規制ブレード38は、磁気ローラー34の回転方向において、現像ローラー35と磁気ローラー34との対向位置(近接位置)よりも上流側に設けられている。
A regulating
現像ローラー35は、円筒状の現像スリーブ35aと、現像スリーブ35a内に固定された磁石部材35bで構成されている。磁石部材35bは、固定マグネット体37の対向する磁極(主極)37aと異極性である。
The developing
現像容器31内を循環する現像剤は、第2撹拌スクリュー32bによって磁気ローラー34に搬送される。規制ブレード38と固定マグネット体37の規制極37bとを対向させ、規制ブレード38として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード38の先端と回転スリーブ36との隙間に引き合う方向の磁界が発生する。この磁界により、規制ブレード38と回転スリーブ36との間に磁気ブラシが形成される。
The developer circulating in the developing
磁気ローラー34上の磁気ブラシは規制ブレード38によって層厚規制された後、現像ローラー35に対向する位置に移動すると、固定マグネット体37の主極37a及び現像ローラー35側の磁石部材35bにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー35表面に接触する。そして、磁気ローラー34に印加されるVmag(DC)と現像ローラー35に印加されるVslv(DC)との電位差ΔV、及び磁界によって現像ローラー35上にトナー薄層を形成する。現像ローラー35上のトナー層厚は、現像剤の抵抗や磁気ローラー34と現像ローラー35との回転速度差等によっても変化するが、ΔVによって制御することができる。具体的には、ΔVを大きくすると現像ローラー35上のトナー層は厚くなり、ΔVを小さくすると薄くなる。なお、現像装置21は上記の構成に限らず、従来公知のものを使用することができる。
When the thickness of the magnetic brush on the
(中間転写ベルト22の構成)
中間転写ベルト22は、プリンター本体12内で駆動ローラーと従動ローラーとに水平方向に張架された無端ベルトであり、ベルト駆動モーター(図示せず)による駆動ローラーの回転に伴い画像形成動作に伴って循環駆動される。
(Configuration of the intermediate transfer belt 22)
The
(トナー濃度検知センサー23の構成)
トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22のトナー像の反射濃度を測定し、その検知値をCPU51(図3参照)に出力する。なお、トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22の回動移動方向並びに回動移動方向と直交する幅方向のそれぞれに沿った複数箇所に設けることができる。この際、トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22の幅方向片側だけのトナー濃度を検知したのでは、例えば、中間転写ベルト22の幅方向両端側で濃度差が生ずる現象(片焼け現象)が発生した場合に対応できないため、幅方向両端付近に配置するのが好ましい。
(Configuration of toner density detection sensor 23)
The toner
(帯電ローラー26の構成)
帯電ローラー26は、例えば導電性ゴムで形成されており、感光体ドラム20に当接するように配置されている。そして、図2に示すように、感光体ドラム20が時計回り方向に回転すると、感光体ドラム20の表面に接触する帯電ローラー26が反時計回り方向に従動回転する。このとき、帯電ローラー26に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム20の表面が一様に帯電されることとなる。また、帯電ローラー26の回転に伴い、帯電ローラー26に接触する帯電クリーニングローラー(図示せず)が時計回り方向に従動回転して帯電ローラー26の表面に付着した異物を除去する。
(Configuration of charging roller 26)
The charging
(クリーニング装置28の構成)
クリーニング装置28は、記録紙幅方向(記録紙搬送方向に直交する方向)に奥行きのあるクリーニングハウジング40と、クリーニングハウジング40の内部下方寄りに配置されて図2において時計回り方向に回転することで記録紙幅方向の一方に回収トナーを搬送して廃トナー容器(図示せず)へと送り出す回収スパイラル41と、クリーニングハウジング40の外部下方寄りに取り付けられたクリーニングブレード42と、クリーニングハウジング40の内部上方寄りに配置されて感光体ドラム20の表面と接触する摺擦ローラー(クリーニングローラー)43と、摺擦ローラー43の上方に配置されて摺擦ローラー43の表面と接触するスクレーパー44とを備えている。
(Configuration of the cleaning device 28)
The
クリーニングブレード42は、ウレタンゴム等から構成されている。クリーニングブレード42は、感光体ドラム20の回転軸よりも下方から感光体ドラム20の表面に先端が当接するように配置されている。この際、クリーニングブレード42の先端は、感光体ドラム20の回転方向(図2の矢印参照)に対してカウンター方向に当接している。なお、クリーニングブレード42の端部と感光体ドラム20の表面との接触部分が「圧接部」である。
The
摺擦ローラー43は、感光体ドラム20の表面から廃トナーを回収すると共に、摺擦ローラー43の表面に付着した廃トナーによって感光体ドラム20の表面を研磨する。このため、摺擦ローラー43は、廃トナーの保持性を高く維持するために発泡ゴム(例えば、カーボン含有導電性発泡EPDM)を用いて記録紙幅方向に延びる円筒形状に構成され、クリーニングブレード42の先端よりも感光体ドラム20の回転方向上流側に配置される。また、摺擦ローラー43の回転方向は感光体ドラム20の回転方向とは逆方向である。スクレーパー44は、耐久性を確保した薄肉板金製のものが用いられており、摺擦ローラー43の表面付着トナーの付着量を均一にするために、摺擦ローラー43の回転方向下流側にカウンター方向で先端が当接している。
The rubbing
(除電装置29の構成)
除電装置29は、感光体ドラム20の回転方向に沿って、クリーニング装置28の下流側に配置されている。除電装置29にはLED(発光ダイオード)が用いられ、必要に応じて反射板が設けられる。除電装置29は、除電光(イレース光)を感光体ドラム20に照射することにより、その表面の帯電電荷を除去し、次回の画像形成動作時における帯電工程のための準備を整える。
(Configuration of static elimination device 29)
The
2.制御部
次に、本実施形態の画像形成装置11の制御について説明する。図3は、画像形成装置に用いられる制御部50の説明図である。画像形成装置11は、各装置の様々な制御がなされるため、装置全体の制御は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
2. Next, the control of the
制御部50は、主に、各感光体ドラム20の回転駆動を制御したり、現像装置21に印加する現像バイアス、一次転写ローラー27に印加する一次転写バイアスや帯電ローラー26に印加する帯電バイアスを制御したり、露光ユニット25から出射されるレーザー光P(図1参照)のパワー等を制御したり、除電装置29のイレース光量を制御したりする他、感光体ドラム20とクリーニングブレード42の圧接部との間に溜まるトナー量の調整を制御する。このトナー量の調整制御を、以下では「トナー量調整制御」とする。
The
制御部50は、トナー量調整制御において感光体ドラム20の表面の算術平均粗さRaが30nm以上又は10nm以下の場合は、算術平均粗さRaが10nmより大きく且つ30nmよりも小さい範囲内にある場合に比べて、トナーの供給量が多くなるように制御している。
When the arithmetic average roughness Ra of the surface of the
算術平均粗さRaが30nm以上の場合、即ち表面の凹凸が大きい場合にトナー量を増やして供給することで、感光体ドラム20上に存在する外添剤と供給されたトナーとの間に作用する粒子間力(ファンデルワールス力、線電気力)により外添剤がトナーに吸着される。その結果、感光体ドラム20とクリーニングブレード42の圧接部における外添剤の堰き止め効果が上昇し、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との隙間からの外添剤のすり抜けを防止することができる。従って、帯電ローラー26の汚染が抑制され、帯電ムラのない良好な画像が得られる。なお、算術平均粗さRaが30nm以上としているのは、20nm未満では感光体ドラム20とクリーニングブレード42の圧接部との隙間が小さく、圧接部での外添剤のすり抜けが生じ難くいためである。
When the arithmetic average roughness Ra is 30 nm or more, that is, when the unevenness of the surface is large, by supplying the toner in an increased amount, it acts between the external additive present on the
また、算術平均粗さRaが10nm以下の場合にトナー量を増やして供給することで、供給されたトナーが潤滑剤として機能し、圧接部での摩擦力を低下させることができる。なお、算術平均粗さRaが10nm以下としているのは、10nmより大きいと感光体ドラム20とクリーニングブレード42との摩擦力が小さく、クリーニングブレード42が反転したり、振動したりすることが少ないためである。
Further, when the arithmetic average roughness Ra is 10 nm or less, the toner amount is increased and supplied, whereby the supplied toner functions as a lubricant and the frictional force at the press contact portion can be reduced. Note that the arithmetic average roughness Ra is set to 10 nm or less because, if it is larger than 10 nm, the frictional force between the
制御部50は、中央演算処理手段としてのCPU51、読み出し専用の記憶部であるROM52、読み書き自在の記憶部であるRAM53、一時的に画像データ等を記憶するHDD54、カウンター55、感光体ドラム20等の駆動モーター48を駆動・制御するためのモーター駆動ドライバー56、駆動モーター48のトルクを検出するトルク検出部57、現像装置21に対して現像バイアスを印加する現像バイアス回路58、帯電ローラー26に対して帯電バイアスを印加する帯電バイアス回路59、一次転写ローラー27や二次転写部17に対して転写バイアスを印加する転写バイアス回路60等を有している。
The
ROM52には、画像形成装置11の制御用プログラムや、制御上の必要な数値、データ等が収められている。RAM53には、画像形成装置11の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置11の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。ROM52、RAM53またはHDD54の記憶部には、後述するトナー吐出量調整制御に用いるトナー供給量等が格納されている。
The
3.画像形成手順
次に、画像形成装置11の画像形成手順について説明する。パーソナルコンピューター等の外部接続機器から画像データが入力されると、CPU51は、先ず、帯電バイアス回路59を介して帯電ローラー26に帯電バイアスを印加し、帯電ローラー26によって感光体ドラム20の表面を一様に帯電させる。次いで露光ユニット25によって感光体ドラム20の表面にレーザー光Pを照射する。これにより、受け付けたジョブの画像データに対応した静電潜像が各感光体ドラム20上に形成される。
3. Image Forming Procedure Next, an image forming procedure of the
CPU51は、現像バイアス回路58を介して、磁気ローラー34と現像ローラー35に電位差のあるバイアス電圧を印加する。これにより、現像ローラー35にトナー薄層が形成される。そして、現像ローラー35と感光体ドラム20との電位差により現像ローラー35上のトナーが感光体ドラム20側に飛翔し、感光体ドラム20の表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。現像装置21には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置21内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ19から各現像装置21にトナーが補給される。
The
一方、画像形成処理部15でのトナー像の形成タイミングに合わせて給紙カセット13(又は手差しトレイ)から記録紙が給送され、記録紙搬送経路16を通ってレジストローラー対30aに搬送される。
On the other hand, the recording paper is fed from the paper feed cassette 13 (or the manual feed tray) in accordance with the toner image formation timing in the image forming
そして、CPU51は、転写バイアス回路60を介して一次転写ローラー27にトナーと逆極性(正帯電トナーを用いる場合は負極性)の転写バイアスを印加する。これにより、一次転写ローラー27と各感光体ドラム20との間に所定の電界が付与され、各感光体ドラム20上のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト22上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。次に、CPU51は、転写バイアス回路60を介して二次転写部17に負極性の転写バイアスを印加する。これにより、中間転写ベルト22上のトナー像がレジストローラー対30aから搬送されてくる記録紙に転写される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム20の表面に残留したトナー等がクリーニング装置28により除去される。また、感光体ドラム20表面の残留電荷が除電装置29により除去される。
Then, the
中間転写ベルト22が図1の反時計回り方向に回転を開始すると、記録紙がレジストローラー対30aから中間転写ベルト22に隣接して設けられた二次転写部17へ所定のタイミングで搬送され、中間転写ベルト22上のフルカラー画像が記録紙上に二次転写される。トナー像が二次転写された記録紙は定着部18へと搬送される。なお、中間転写ベルト22の表面に付着した残トナー等はベルトクリーニング装置24により除去される。
When the
定着部18に搬送された記録紙は、加熱及び加圧されてトナー像が記録紙の表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された記録紙は記録紙搬送経路16の終端部へと案内され、排出ローラー対30bによってプリンター本体12の上面を兼ねる排出トレイ12a上に排出される。
The recording paper conveyed to the fixing
<第1実施形態>
本発明の画像形成装置11は、低印字率での印字が所定枚数連続して行われたとき等、クリーニングブレード42と感光体ドラム20の表面との摩擦抵抗が上昇した場合に、現像装置21内の現像ローラー35上のトナーを感光体ドラム20側に強制吐出して、クリーニング装置28のクリーニングブレード42に供給し、クリーニングブレード42と感光体ドラム20の表面との摩擦を抑制する摩擦抵抗抑制処理を実行可能に構成されている。以下、本発明の第1実施形態に係る画像形成装置11の摩擦抵抗抑制処理及びそれに関連する制御について説明する。
<First Embodiment>
The
(1)感光体ドラム20の駆動トルク検出
CPU51は、モーター駆動ドライバー56を介して感光体ドラム20を回転させる駆動モーター(駆動装置)48を制御すると共に、駆動モーター48のトルクを検出するトルク検出部57からの検出値に取得する。本実施形態においては、トルク検出部57は、駆動モーター48の出力電流値を検出している。つまり、トルクの指標として駆動モーター48の出力電流値を用いる。なお、駆動モーター48のトルクを検出する手段は、駆動モーター48に過剰な負荷がかかって駆動モーター48が破損するのを防ぐために、画像形成装置11には通常備えられている。
(1) Drive Torque Detection of
(2)感光体ドラム20の使用初期における表面状態
本実施形態の画像形成装置11に用いられる感光体ドラム20は、使用初期における感光層表面の算術平均粗さRaが20[nm]以上100[nm]以下の範囲内にあり、十点平均粗さRzが0.2[μm]以上1.0[μm]以下の範囲内にあり、凹凸の平均間隔Smが20[μm]以下であり、凹凸の平均間隔Sm[μm]に対する算術平均粗さRa[nm]の比(Ra[nm]/Sm[μm])が3以上、スキューネスRskが0.3以上である表面粗さを有することが好ましい。なお、本明細書において、感光体ドラム20の使用初期とは、耐久印字前の新品の状態をいう。また、上記の表面状態は、少なくとも感光体ドラム20の使用初期(使用開始時の状態であり、換言すると、工場出荷後の状態である。)に有していればよい。算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、平均間隔Smは触針式2次元粗さ測定器を用いて1994年版のJISB0601で規定されている表面粗さ測定法により測定される。
(2) Surface State of
(2−1)算術平均粗さRa
算術平均粗さRaが20[nm]より小さい場合、長期間の使用によりクリーニングブレード42が摩耗し、画像不良に至る外添剤のすり抜け量が多くなる。算術平均粗さRaが100[nm]より大きい場合、初期より外添剤のすり抜け量が多く、耐久印字の比較的早い段階から帯電ローラー26の汚染が始まってしまい、長期間の使用が困難となる。従って、使用初期における感光層表面の算術平均粗さRaは、20[nm]以上100[nm]以下の範囲内にあることが好ましい。
(2-1) Arithmetic average roughness Ra
When the arithmetic average roughness Ra is smaller than 20 [nm], the
(2−2)十点平均粗さRz
感光体ドラム20の使用初期における感光層表面の算術平均粗さRaが、20[nm]以上100[nm]以下の範囲にある場合、感光体ドラム20の使用初期における感光層表面の十点平均粗さRzは、0.2[μm]以上1.0[μm]以下の範囲にあることが好ましい。
(2-2) Ten-point average roughness Rz
When the arithmetic average roughness Ra of the photosensitive layer surface in the initial use of the
これは、算術平均粗さRaが上記範囲内にあっても、大きな凹凸が存在する場合、クリーニングブレード42はある程度変形するものの感光ドラム20表面に追従できず、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との間に生じる隙間が大きくなる傾向にあり、これを防ぐための規定である。なお、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との間隔が大きくなると、外添剤等のすり抜けが発生する。
Even if the arithmetic average roughness Ra is within the above range, if there are large irregularities, the
換言すると、大きな凸部分が感光体ドラム20の表面に存在して、この凸部分の先端がクリーニングブレード42に接触してしまうと、大きな凸部分の間に位置する凹部分がクリーニングブレード42と接触しないことになり、算術平均粗さRaの大きさを規定した意味がなくなるからである。つまり、感光体ドラム20の表面は、突飛的な凹凸が存在せず、微小な凹凸が存在するのが好ましく、この条件を十点平均粗さRzと算術平均粗さRaとで規定している。なお、突飛的な凹凸が存在しないことを十点平均粗さRzで規定している。
In other words, if a large convex portion exists on the surface of the
(2−3)凹凸の平均間隔Sm
算術平均粗さRaや十点平均粗さRzが上記範囲内にあったとしても、大きな凸部分が離れて存在する場合、クリーニングブレード42は大きな凸部分に接触する(支持される)ことになる。ここでは、大きな凸部分が離れているか否かの判断に凹凸の平均間隔Smを利用している。
(2-3) Average spacing Sm between the irregularities
Even if the arithmetic average roughness Ra and the ten-point average roughness Rz are within the above ranges, the
クリーニングブレード42は、弾性変形可能であり、大きな凸(部分)間では感光体ドラム20に接触するように変形する。特に、凸部分の間隔が広い場合はクリーニングブレード42と感光体ドラム20との接触面積が増大することとなる。接触面積が増大すると、クリーニングブレード42との摩擦により感光体ドラム20の駆動トルクが増大すると共に、クリーニングブレード42の摩耗がひどくなり、やがて、クリーニングブレード42のスティックスリップを生じ、外添剤のすり抜けが生じたり、クリーニングブレード42のエッジが欠損したりする。なお、クリーニングブレード42のエッジが欠損すると、良好な画像が得られないのは言うまでもない。
The
また、平均間隔Smが大きくなると、凸部分(山)が大きく(山の裾が広く)なり、長期使用により凸部分の頂部が摩耗すると、頂部に広い平坦部分が生じ、クリーニングブレード42との接触面積が増大してしまう。従って、感光体ドラム20の使用初期における感光層表面の算術平均粗さRaが20[nm]以上100[nm]以下の範囲であり、十点平均粗さRzが0.2[μm]以上1.0[μm]以下の範囲にある場合、凹凸の平均間隔Smは20[μm]以下であることが好ましい。
Further, when the average interval Sm is increased, the convex portion (mountain) is increased (the crest of the peak is wide), and when the top portion of the convex portion is worn due to long-term use, a wide flat portion is formed at the top portion and contact with the
表面粗さが上記範囲を満たすような凹凸を、感光層表面に感光体ドラム20の軸方向及び周方向に不規則的に形成することで、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との摩擦を低減し、感光体ドラム20の駆動トルク及びクリーニングブレード42のエッジの摩耗の低減を達成することができる。特に、Ra[nm]/Sm[μm]≧3を満たすことで、平均間隔Smに対して3倍以上の高さ(深さ)を有する凹凸形状となるため、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との接触面積が減少し、摩擦が効果的に低減される。上記範囲を満たすような感光層表面の凹凸は、例えば、支持体としてのアルミ等の金属筒(アルミ素管等)の外周面に、ブラスト加工等により粗面化処理を行った後、その表面にアモルファスシリコン層(感光層)を形成することにより調整することができる。
By forming irregularities on the surface of the photosensitive layer irregularly in the axial direction and the circumferential direction so that the surface roughness satisfies the above range, friction between the
(2−4)スキューネスRsk
また、スキューネスRsk≧0.3を満たすことで、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との接触面積が減少し、摩擦が効果的に低減される。スキューネスRskが0.3以上である表面粗さを有する。算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、平均間隔Smの測定方法は第1、第2実施形態と同様である。
(2-4) Skewness Rsk
Further, by satisfying the skewness Rsk ≧ 0.3, the contact area between the
ここで、スキューネスRskとは表面粗さの強弱を表すパラメーターの一つであり、平均線を中心としたときの山部と谷部の対称性(凹凸のゆがみ度)を表し、以下の式(1)のように二乗平均平方根高さRqの三乗によって無次元化した基準長さにおいて、Z(x)の三乗平均で表される。
・・・(1)
Here, the skewness Rsk is one of the parameters representing the strength of the surface roughness, and represents the symmetry (degree of distortion of the irregularities) between the peak and valley when the average line is the center, and the following formula ( In the reference length made dimensionless by the cube of the root mean square height Rq as in 1), it is represented by the root mean square of Z (x).
... (1)
Rskが0より大きいときは、図4に示すように凹凸は平均線Lに対して下側に偏った形状となる 。一方、Rskが0より小さいときは、図5に示すように凹凸は平均線に対して上側に偏った形状となる。つまり、感光層のスキューネスRskが0より大きい方がクリーニングブレード42に対してより点接触となるため、接触面積が減少すると考えられる。
When Rsk is larger than 0, the unevenness is in a shape biased downward with respect to the average line L as shown in FIG. On the other hand, when Rsk is smaller than 0, as shown in FIG. 5, the unevenness has a shape biased upward with respect to the average line. In other words, it is considered that when the skewness Rsk of the photosensitive layer is larger than 0, the contact area is reduced because the contact with the
(2−5)DUH硬度
感光体ドラム20の使用初期における感光層のDUH硬度が500[kgf/mm2]以上1200[kgf/mm2]以下の範囲にあることが好ましい。DUH硬度が500[kgf/mm2]より小になると、クリーニングブレード42や摺擦ローラー43との接触により、感光体ドラム20の感光層が摩耗しやすく、長期間の使用ができないからである。この観点からは、DUH硬度が高い方が好ましい。このため、DUH硬度の上限は、現在使用することができる最も硬度の高い感光層の硬度で規定されている。なお、DUH硬度とは、ダイナミック超微小硬度計(DUHシリーズ、島津製作所社製)により測定された押しこみ硬度(マルテンス硬度)を指す。
(2-5) DUH Hardness It is preferable that the DUH hardness of the photosensitive layer in the initial use of the
(2−6)凹凸の形態
ドラム表面の凹凸は、感光体ドラム20の軸方向及び周方向に不規則的に存在するのが好ましい。不規則的とは、ある面内の任意の一方向で凹凸を見たときに、凹凸の存在に一定の規則性がないことをいう。
(2-6) Form of Unevenness It is preferable that unevenness on the drum surface is present irregularly in the axial direction and the circumferential direction of the
(2−7)領域
算術平均粗さRa、十点平均粗さRz及び平均間隔Smは、感光体ドラム20の表面における画像形成領域の全域において、上記範囲であることが好ましい。
(2-7) Area The arithmetic average roughness Ra, the ten-point average roughness Rz, and the average interval Sm are preferably in the above ranges over the entire image forming area on the surface of the
(2−8)トナー外添剤
トナーには外添剤として導電性研磨微粒子である酸化チタンやシリカが外添されているが、感光層表面の算術平均粗さRaが大きい場合は、クリーニングブレード42が追従できない凹凸の隙間から外添剤がすり抜けていく。そのため、本実施形態の感光体ドラム20に用いるトナーの外添剤は平均一次粒子径が10nm以上であることが好ましい。
(2-8) External toner additive Toner is externally added with conductive abrasive fine particles such as titanium oxide and silica as an external additive. If the arithmetic average roughness Ra of the photosensitive layer surface is large, a cleaning blade is used. The external additive slips through the concavo-convex gap that 42 cannot follow. For this reason, it is preferable that the toner external additive used in the
(3)感光体ドラム20表面へのトナー吐出
現像装置21から感光体ドラム20へトナー吐出を行う場合、制御部50は、上記の画像形成と同様な制御を行うが、感光体ドラム20上のトナー画像が中間転写ベルト22に転写されないように転写バイアス回路60を制御する。具体的には、CPU51は、一次転写ローラー27にトナーと同極性(ここでは正極性)の転写バイアスを印加するように転写バイアス回路60に指示している。
(3) Toner discharge onto the surface of the
感光体ドラム20に吐出されるトナー像の形状(トナー吐出パターン)は、特に限定するものでないが、例えば、感光体ドラム20の周方向に所定の幅を有する帯状に供給される。このトナー吐出パターンは、感光体ドラム20に形成される静電潜像の形状を帯状とすることで実施できる。
The shape (toner discharge pattern) of the toner image discharged onto the
(4)トナー吐出量調整制御
本実施形態においては、CPU51は、感光体ドラム20の表面状態に応じて摩擦抵抗抑制処理の実行時に感光体ドラム20に吐出するトナー量を調整する。感光体ドラム20の表面状態は、トルク検出部57により検出される駆動モーター48のトルクに基づいて推測している。これは、感光体ドラム20の使用により、表面の凸部分が研磨されて平滑化し、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との摩擦によりトルクが増加するからである。なお、感光体ドラム20の表面状態(表面の算術平均粗さRa)と、駆動モーター48のトルクとの関係は予め試験等を行うことで把握できる。
(4) Toner discharge amount adjustment control In the present embodiment, the
ここでは、トルク検出部57が検出する駆動モーター48のトルクとトナー吐出量との関係は予め設定されており、RAM53やHDD54等の記憶部に格納されている。なお、本実施形態では、印字枚数が100枚に達する毎に摩擦抵抗抑制処理が実行されるようにしており、摩擦抵抗抑制処理が実行される毎にトナー吐出量調整制御も実行される。
Here, the relationship between the torque of the
感光体ドラム20の表面の算術平均粗さRa、駆動モーター48のトルクとトナー吐出量との対応関係の一例を表1に示す。表1は実験結果に基づいて作成されており、ここでは、帯状のトナー吐出パターンの感光体ドラム20の周方向における長さ(トナー吐出長B[mm])をトナー吐出量の指標としている。
Table 1 shows an example of a correspondence relationship between the arithmetic average roughness Ra of the surface of the
表1に示すように、トルクTが12mNm未満(Raが30nm以上)の場合にトナー吐出長Bを15mmとし、トルクTが12mNm以上20mNm未満の場合および20mNm以上30mNm未満(Raが10nm以上30nm未満)の場合に、それぞれトナー吐出長Bを5mmおよび10mmとし、トルクが30mNm以上(Raが10nm未満)の場合にトナー吐出長を15mmとしている。CPU51は、トルク検出部57から検出されたトルクに対応したトナー吐出長Bで感光体ドラム20にトナーを吐出するように現像装置21、露光ユニット25、帯電ローラー26等を制御する。
As shown in Table 1, when the torque T is less than 12 mNm (Ra is 30 nm or more), the toner discharge length B is 15 mm. ), The toner discharge length B is 5 mm and 10 mm, respectively, and when the torque is 30 mNm or more (Ra is less than 10 nm), the toner discharge length is 15 mm. The
図6は、本実施形態の画像形成装置11における摩擦抵抗抑制処理の処理内容を示すフローチャートである。なお、画像形成装置11全体を制御する不図示のメインルーチンがあり、図6に示すフローは当該メインルーチンのサブルーチンである。図6に示す摩擦抵抗抑制処理のサブルーチンは、画像形成装置11の電源がオンになるとスタートする。
FIG. 6 is a flowchart showing the processing content of the frictional resistance suppression processing in the
CPU51は、先ず、印字枚数を示す変数「N」の0クリアを行い(ステップS1)、プリントジョブを受け付けたかどうかを監視する(ステップS2)。プリントジョブの受け付けは、画像形成装置11の操作パネルを介したユーザーからの入力や、LANやインターネット等の通信回線を介して接続されたPC等からの入力により行われる。プリントジョブを受け付けていない場合は(ステップS2でNo)、そのまま監視を継続する。
First, the
プリントジョブを受け付けた場合には(ステップS2でYes)、CPU51は、変数Nに1を加算したものを、新たな「N」とする(ステップS3)。その後、印字枚数が100枚以上に到達したか否かを判定する(ステップS4)。印字枚数が100枚未満である場合は(ステップS4においてNo)、ステップS2に戻る。一方、印字枚数が100以上になった場合は(ステップS4においてYes)、CPU51はトルク検出部57から感光体ドラム20を駆動する駆動モーター48のトルクTを取得する(ステップS5)。
When the print job is received (Yes in step S2), the
次にCPU51は、取得したトルクTが12mNm未満であるか否かを判定する(ステップS6)。トルクTが12mNm未満の場合は(ステップS6でYes)、トナー供給量の指標であるトナー吐出長Bを15mmに設定する(ステップS7)。トルクTが12mNm未満でない場合は(ステップS6でNo)、トルクTが12mNm以上20mNm未満であるか否かを判定する(ステップS8)。トルクTが12mNm以上20mNm未満である場合(ステップS8でYes)、トナー吐出長Bを5mmに設定する(ステップS9)。
Next, the
トルクTが12mNm以上20mNm未満でない場合は(ステップS8でNo)、トルクTが20mNm以上30mNm未満であるか否かを判定する(ステップS10)。トルクTが20mNm以上30mNm未満である場合は(ステップS10でYes)、トナー吐出長Bを10mmに設定する(ステップS11)。トルクTが20mNm以上30mNm未満でない場合、即ち30mNm以上である場合は(ステップS10でNo)、トナー吐出長Bを15mmに設定する(ステップS12)。 When the torque T is not 12 mNm or more and less than 20 mNm (No in step S8), it is determined whether or not the torque T is 20 mNm or more and less than 30 mNm (step S10). When the torque T is 20 mNm or more and less than 30 mNm (Yes in step S10), the toner discharge length B is set to 10 mm (step S11). If the torque T is not 20 mNm or more and less than 30 mNm, that is, if it is 30 mNm or more (No in step S10), the toner discharge length B is set to 15 mm (step S12).
CPU51は、プリントジョブが終了したか否かを判断し(ステップS13)、プリントジョブが終了している場合は(ステップS13でYes)ステップS7、S9、S11、S12で設定されたトナー吐出長Bで感光体ドラム20上にトナーを吐出する(ステップS14)。吐出されたトナーは感光体ドラム20の回転によりクリーニングブレード42及び摺擦ローラー43に供給される。
The
その後、ステップS1に戻って印字枚数を示す変数「N」の0クリアを行い、以下同様の手順を繰り返す(ステップS1〜S13)。なお、図6のフローにおいて、ステップS5〜ステップS12をトナー吐出量調整制御と捉えることもできる。 Thereafter, returning to step S1, the variable “N” indicating the number of prints is cleared to 0, and the same procedure is repeated thereafter (steps S1 to S13). In the flow of FIG. 6, Steps S5 to S12 can be regarded as toner discharge amount adjustment control.
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置11によると、感光体ドラム20の表面状態に応じて感光体ドラム20の表面の研磨に必要な最小限のトナーをクリーニングブレード42、摺擦ローラー43に供給可能となるため、無駄にトナーを消費することなく感光体ドラム20表面の研磨性を向上させることができる。
As described above, according to the
また、本実施形態では、感光体ドラム20を駆動する駆動モーター48のトルクを用いて感光体ドラム20の表面状態を推測し、推測結果に基づいてトナー吐出量を決定する。具体的には、トルクが所定値T1(図6ではT1=12mNm)未満である場合、および所定値T2(T2>T1、図6ではT2=30mNm)以上である場合のトナー吐出量を、トルクがT1以上T2未満である場合のトナー吐出量に比べて増加させる。
In this embodiment, the surface state of the
これにより、表面の凹凸が残存しており、クリーニングブレード42との摩擦が小さくなっている(トルクが小さくなっている)感光体ドラム20の使用初期にトナー吐出量が増加されるため、外添剤がファンデルワールス力や静電気力によって供給されたトナーに付着する。その結果、感光体ドラム20の表面とクリーニングブレード42との隙間からの外添剤のすり抜けを抑制することができ、帯電ローラー26への外添剤の付着による画質低下も抑制することができる。また、感光体ドラム20表面に放電生成物が付着して粗面化し、クリーニングブレード42との摩擦が小さくなっている(トルクが小さくなっている)場合にもトナー吐出量が増加されるため、感光体ドラム20の表面への放電生成物の付着による像流れ現象を抑制することができる。
As a result, unevenness on the surface remains, and friction with the
一方、感光体ドラム20表面の凹凸が削られて平滑化し、クリーニングブレード42との摩擦が大きくなってくる(トルクが大きくなってくる)と、トルクの上昇に応じてトナー吐出量を増加させるため、供給されたトナーが滑剤として機能し、クリーニングブレード42のビビリ、欠損、スティックスリップの発生を効果的に抑制することができる。さらに、新たな装置を備えることなく感光体ドラム20の表面状態を判定することができ、コスト抑制に資することができる。
On the other hand, when the unevenness of the surface of the
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る画像形成装置11の摩擦抵抗抑制処理及びそれに関連する制御について説明する。感光体ドラム20の使用初期における表面状態や、感光体ドラム20表面へのトナー吐出方法については第1実施形態と同様である。第2実施形態では、感光体ドラム20の表面状態を感光体ドラム20の使用初期からの累積印字枚数により推測している。これは、感光体ドラム20の使用により、表面の凸部分が記録紙等により研磨されて平滑化するためである。なお、感光体ドラム20の表面状態(表面の算術平均粗さRa)と累積印字枚数との関係は予め試験等を行うことで把握できる。
Second Embodiment
A frictional resistance suppressing process and related control of the
具体的には、カウンター55がカウントする累積印字枚数とトナー供給量との関係は予め設定されており、RAM53やHDD54等の記憶部に格納されている。なお、第2実施形態においても、第2実施形態と同様にトナー量調整制御は印字枚数が100枚に達する毎に行うようにしている。
Specifically, the relationship between the cumulative number of prints counted by the
感光体ドラム20の表面の算術平均粗さRa、累積印字枚数とトナー供給量との対応関係の一例を表2に示す。表2は、実験結果に基づいて作成されており、第1実施形態の表1と同様に、帯状のトナー吐出パターンの感光体ドラム20の周方向における長さ(トナー吐出長B[mm])をトナー吐出量の指標としている。
Table 2 shows an example of a correspondence relationship between the arithmetic average roughness Ra of the surface of the
表2に示すように、累積印字枚数Pが10,000枚未満(Raが30nm以上)の場合にトナー吐出長Bを15mmとし、累積印字枚数Pが10,000枚以上50,000枚未満の場合および累積印字枚数Pが50,000枚以上500,000枚Nm未満(Raが10nm以上30nm未満)の場合に、それぞれトナー吐出長Bを5mmおよび10mmとし、累積印字枚数Pが500,000枚以上(Raが10nm未満)の場合にトナー吐出長を15mmとしている。CPU51は、カウンター55によりカウントされた累積印字枚数に対応したトナー吐出長Bで感光体ドラム20にトナーを吐出するように現像装置21、露光ユニット25、帯電ローラー26等を制御する。
As shown in Table 2, when the cumulative number of printed sheets P is less than 10,000 (Ra is 30 nm or more), the toner ejection length B is 15 mm, and the cumulative number of printed sheets P is 10,000 or more and less than 50,000. And when the cumulative number of printed sheets P is 50,000 or more and less than 500,000 Nm (Ra is 10 nm or more and less than 30 nm), the toner discharge length B is 5 mm and 10 mm, respectively, and the cumulative number of printed sheets P is 500,000 sheets. In the above case (Ra is less than 10 nm), the toner discharge length is 15 mm. The
図7は、本実施形態の画像形成装置11における摩擦抵抗抑制処理の処理内容を示すフローチャートである。なお、画像形成装置11全体を制御する不図示のメインルーチンがあり、図7に示すフローは当該メインルーチンのサブルーチンである。図7に示す摩擦抵抗抑制処理のサブルーチンは、画像形成装置11の電源がオンになるとスタートする。
FIG. 7 is a flowchart showing the processing content of the frictional resistance suppression processing in the
先ず、印字枚数を示す変数「N」の0クリアを行ってから、プリントジョブを受け付けたかどうかを監視し、プリントジョブを受け付けた場合には変数Nに1を加算したものを新たな「N」とし、印字枚数が100枚以上に到達したか否かを判定するまでのステップ(ステップS1〜S4)は図6と同様である。 First, after clearing the variable “N” indicating the number of prints to 0, it is monitored whether or not a print job has been accepted. If a print job is accepted, a value obtained by adding 1 to the variable N and adding a new “N”. Steps (steps S1 to S4) until it is determined whether or not the number of printed sheets has reached 100 or more are the same as in FIG.
印字枚数が100枚未満である場合は(ステップS4においてNo)、ステップS2に戻る。一方、印字枚数が100以上になった場合は(ステップS4においてYes)、CPU51はカウンター55から累積印字枚数Pを取得する(ステップS105)。
If the number of printed sheets is less than 100 (No in step S4), the process returns to step S2. On the other hand, when the number of printed sheets reaches 100 or more (Yes in step S4), the
次にCPU51は、取得した累積印字枚数Pが10,000枚未満であるか否かを判定する(ステップS106)。累積印字枚数Pが10,000枚未満の場合は(ステップS106でYes)、トナー供給量の指標であるトナー吐出長Bを15mmに設定する(ステップS107)。累積印字枚数Pが10,000枚未満でない場合は(ステップS106でNo)、累積印字枚数Pが10,000枚以上50,000枚未満であるか否かを判定する(ステップS108)。累積印字枚数Pが10,000枚以上50,000枚未満である場合(ステップS108でYES)、トナー吐出長Bを5mmに設定する(ステップS109)。
Next, the
累積印字枚数Pが10,000枚以上50,000枚未満でない場合は(ステップS108でNo)、累積印字枚数Pが50,000枚以上500,000枚未満であるか否かを判定する(ステップS110)。累積印字枚数Pが50,000枚以上500,000枚未満である場合は(ステップS110でYes)、トナー吐出長Bを10mmに設定する(ステップS111)。累積印字枚数Pが50,000枚以上500,000枚未満でない場合、即ち500,000枚以上である場合は(ステップS110でNo)、トナー吐出長Bを15mmに設定する(ステップS112)。 If the cumulative number of printed sheets P is not 10,000 or more and less than 50,000 (No in Step S108), it is determined whether or not the cumulative number of printed sheets P is 50,000 or more and less than 500,000 (Step S108). S110). When the cumulative number P of prints is 50,000 or more and less than 500,000 (Yes in step S110), the toner discharge length B is set to 10 mm (step S111). If the cumulative number of printed sheets P is not 50,000 or more and less than 500,000, that is, 500 or more (No in step S110), the toner discharge length B is set to 15 mm (step S112).
CPU51は、プリントジョブが終了したか否かを判断し(ステップS113)、プリントジョブが終了している場合は(ステップS113でYes)ステップS107、S109、S111、S112で設定されたトナー吐出長Bで感光体ドラム20上にトナーを吐出する(ステップS114)。吐出されたトナーは感光体ドラム20の回転によりクリーニングブレード42及び摺擦ローラー43に供給される。
The
その後、ステップS1に戻って印字枚数を示す変数「N」の0クリアを行い、以下同様の手順を繰り返す(ステップS1〜S114)。なお、図7のフローにおいて、ステップS105〜ステップS112をトナー吐出量調整制御と捉えることもできる。 Thereafter, returning to step S1, the variable “N” indicating the number of printed sheets is cleared to 0, and the same procedure is repeated thereafter (steps S1 to S114). In the flow of FIG. 7, steps S105 to S112 can be regarded as toner discharge amount adjustment control.
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置11によると、第1実施形態と同様に感光体ドラム20の表面状態に応じて感光体ドラム20の表面の研磨に必要な最小限のトナーをクリーニングブレード42、摺擦ローラー43に供給可能となるため、無駄にトナーを消費することなく感光体ドラム20表面の研磨性を向上させることができる。
As described above, according to the
また、本実施形態では、感光体ドラム20の使用初期からの累積印字枚数を用いて感光体ドラム20の表面状態を推測し、推測結果に基づいてトナー吐出量を決定する。具体的には、累積印字枚数が所定枚数P1(図7ではP1=10,000枚)未満である場合、および所定枚数P2(P2>P1、図7ではP2=500,000枚)以上である場合のトナー吐出量を、累積印字枚数がP1以上P2未満である場合のトナー吐出量に比べて増加させる。
In the present embodiment, the surface state of the
これにより、累積印字枚数が少なく、感光体ドラム20表面の凹凸が残存している場合にトナー吐出量を増加させることで、外添剤をファンデルワールス力や静電気力によって供給されたトナーに付着させることができる。その結果、感光体ドラム20の表面の凹凸とクリーニングブレード42との隙間からの外添剤のすり抜けを抑制することができ、帯電ローラー26への外添剤の付着による画質低下も抑制することができる。
As a result, when the cumulative number of printed sheets is small and the surface of the
一方、累積印字枚数が多く、感光体ドラム20表面の凹凸が記録紙により削られて平滑化し、クリーニングブレード42との摩擦が大きくなっている場合にトナー吐出量を増加させることで、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との摩擦力を低減することができる。その結果、感光体ドラム20の表面への放電生成物の付着による像流れ現象や、表面摩擦抵抗の上昇による中間転写ベルト22への転写(一次転写)効率の低下、クリーニングブレード筋による画像劣化、クリーニングブレード42のビビリ、欠損、スティックスリップの発生が効果的に抑制される。さらに、新たな装置を備えることなく感光体ドラム20の表面状態を判定することができ、コスト抑制に資することができる。
On the other hand, when the accumulated number of printed sheets is large, the unevenness on the surface of the
<変形例>
以上、本発明の画像形成装置11について実施形態を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、以下のような変形例であってもよい。また、実施形態と変形例、変形例同士を組み合わせたものであってもよい。また、実施形態に記載していていない例や、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。
<Modification>
As described above, the embodiment of the
(変形例1)駆動モーター36のトルクを検出する方法は、駆動モーター36の出力電流値の検出に限られず、トルクセンサーにより駆動モーター36の回転軸のトルクを直接検出してもよい。
(変形例2)累積印字枚数を計数する方法は、カウンター55による計数に限られるものではなく、例えば、RAM53等でその回数を記憶するようにしてもよい。
(変形例3)摩擦抵抗抑制処理において感光体ドラム29上に形成するトナー吐出パターンは、感光体ドラム20の軸方向に延びる帯状に限定するものではなく、例えば、ジグザグ状をした帯状、複数列の千鳥状に配されたドット状、複数列の帯状であってもよい。
(変形例4)トナー吐出量調整制御におけるトナー吐出量の調整は、帯状をしたトナー吐出パターンの吐出長でおこなっているが、例えば、トナー像の厚みを調整することで行ってもよい。この場合、磁気ローラー34に印加するVmag(DC)と現像ローラー35に印加するVslv(DC)とを調節することで実施できる。
(変形例5)摩擦抵抗抑制処理は、印字枚数100枚毎に行っているが、例えば、所定の駆動時間経過後や連続印字動作の終了時、画像形成装置のセットアップ時やスリープモード(省電力モード)からの復帰時に行うようにしてもよい。
(変形例6)像担持体は、円筒状の支持体の表面に感光層が形成されてなる感光体ドラム20に限定するものでなく、例えば、板状の支持体の表面に感光層が形成されたものを利用することもできる。また、クリーニング部材は、平板状のクレーニングブレード42に限定するものでなく、例えば、柱状であってもよい。
(Modification 1) The method of detecting the torque of the
(Modification 2) The method of counting the cumulative number of printed sheets is not limited to the counting by the
(Modification 3) The toner discharge pattern formed on the
(Modification 4) The adjustment of the toner discharge amount in the toner discharge amount adjustment control is performed by the discharge length of the belt-like toner discharge pattern, but may be performed by adjusting the thickness of the toner image, for example. In this case, the adjustment can be performed by adjusting Vmag (DC) applied to the
(Modification 5) The frictional resistance suppression process is performed for every 100 printed sheets. For example, after a predetermined drive time has elapsed or when the continuous printing operation has been completed, the image forming apparatus is set up, or in sleep mode (power saving). You may make it perform at the time of return from mode.
(Modification 6) The image carrier is not limited to the
本発明は、表面にトナー像が形成される像担持体を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、クリーニング部材の反転や振動、磨耗を抑制し、長期間にわたって像担持体のクリーニングを安定して行うことができる画像形成装置を提供することができる。 The present invention is applicable to an image forming apparatus including an image carrier on which a toner image is formed on the surface. By utilizing the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing the reversal, vibration, and wear of the cleaning member and stably cleaning the image carrier over a long period of time.
11 画像形成装置
20 感光体ドラム(像担持体)
21 現像装置
26 帯電ローラー(帯電部材)
28 クリーニング装置
42 クリーニングブレード(クリーニング部材)
43 摺擦ローラー(クリーニング部材)
48 駆動モーター(駆動装置)
50 制御部
52 ROM
54 HDD
55 カウンター(印字枚数カウント部)
57 トルク検出部
11
21 Developing
28
43 Rub roller (cleaning member)
48 Drive motor (drive device)
50
54 HDD
55 Counter (Number of printed pages)
57 Torque detector
Claims (8)
前記像担持体を回転駆動する駆動装置と、
研磨粒子を含むトナーを付着させて前記像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
前記像担持体の表面に接触するように配置され、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部材と、
前記現像装置から前記像担持体に吐出するトナー吐出量を制御可能な制御部と、
を備え、
非画像形成時に前記現像装置から前記像担持体にトナーを吐出し、前記クリーニング部材と前記像担持体の表面との摩擦抵抗を抑制する摩擦抵抗抑制処理を実行可能な画像形成装置において、
前記制御部は、前記像担持体の表面状態の推測結果に応じて前記摩擦抵抗抑制処理の実行時に前記現像装置から前記像担持体側へ吐出するトナー量を調整することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which a toner image is formed on the surface;
A driving device for rotationally driving the image carrier;
A developing device that develops an electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier by attaching toner containing abrasive particles into a toner image;
A cleaning member arranged to contact the surface of the image carrier and cleaning the surface of the image carrier;
A control unit capable of controlling the amount of toner discharged from the developing device to the image carrier;
With
In the image forming apparatus capable of executing a frictional resistance suppressing process for discharging a toner from the developing device to the image carrier during non-image formation and suppressing a frictional resistance between the cleaning member and the surface of the image carrier.
The control unit adjusts an amount of toner discharged from the developing device to the image carrier side during execution of the frictional resistance suppression process according to an estimation result of a surface state of the image carrier. .
前記制御部は、前記トルク検出部により検出されたトルクに基づいて前記像担持体の表面の算術平均粗さRaを推測することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 A torque detector for detecting the torque of the driving device when the image carrier is rotationally driven;
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the control unit estimates an arithmetic average roughness Ra of the surface of the image carrier based on the torque detected by the torque detection unit.
前記制御部は、前記印字枚数カウント部によりカウントされた累積印字枚数に基づいて前記像担持体の表面の算術平均粗さRaを推測することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 A print number counting unit for counting the number of accumulated prints from the initial use of the image carrier,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the control unit estimates an arithmetic average roughness Ra of the surface of the image carrier based on the cumulative number of printed sheets counted by the number of printed sheet counting unit.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015036859 | 2015-02-26 | ||
JP2015036859 | 2015-02-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016164645A true JP2016164645A (en) | 2016-09-08 |
JP6390590B2 JP6390590B2 (en) | 2018-09-19 |
Family
ID=56876632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015216777A Expired - Fee Related JP6390590B2 (en) | 2015-02-26 | 2015-11-04 | Image forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6390590B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018112581A (en) * | 2017-01-06 | 2018-07-19 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
JP2018200351A (en) * | 2017-05-25 | 2018-12-20 | キヤノン株式会社 | Image forming apparatus |
JP2019128458A (en) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | キヤノン株式会社 | Image forming apparatus |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1115330A (en) * | 1997-06-19 | 1999-01-22 | Minolta Co Ltd | Image forming device |
JP2003263073A (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Canon Inc | Image forming device |
US20060120773A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Akihiko Itami | Image forming method and image forming apparatus |
JP2006201686A (en) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Canon Inc | Electrophotographic photoreceptor, process cartridge, and electrophotographic apparatus |
JP2011027884A (en) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
JP2013117624A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Canon Inc | Electrophotographic device |
-
2015
- 2015-11-04 JP JP2015216777A patent/JP6390590B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1115330A (en) * | 1997-06-19 | 1999-01-22 | Minolta Co Ltd | Image forming device |
JP2003263073A (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Canon Inc | Image forming device |
US20060120773A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Akihiko Itami | Image forming method and image forming apparatus |
JP2006201686A (en) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Canon Inc | Electrophotographic photoreceptor, process cartridge, and electrophotographic apparatus |
JP2011027884A (en) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
JP2013117624A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Canon Inc | Electrophotographic device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018112581A (en) * | 2017-01-06 | 2018-07-19 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
JP2018200351A (en) * | 2017-05-25 | 2018-12-20 | キヤノン株式会社 | Image forming apparatus |
JP2019128458A (en) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | キヤノン株式会社 | Image forming apparatus |
JP7098339B2 (en) | 2018-01-24 | 2022-07-11 | キヤノン株式会社 | Image forming device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6390590B2 (en) | 2018-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9618871B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP5386922B2 (en) | Lubricant coating apparatus and image forming apparatus | |
JP4614332B2 (en) | Developer deterioration detecting method, developer deterioration detecting device, developing device, image forming apparatus, and image forming method | |
JP2003330320A (en) | Image forming device | |
JP2007155844A (en) | Cleaning apparatus and image forming apparatus | |
JP2008191597A (en) | Image forming apparatus | |
JP6390590B2 (en) | Image forming apparatus | |
US9507287B2 (en) | Image forming apparatus with charging member that electrostatically charges image carrier | |
JP2018084800A (en) | Image forming apparatus | |
JP5381230B2 (en) | Two-component developing device, process cartridge, and image forming apparatus | |
US8532545B2 (en) | Image forming apparatus and image forming method | |
JP6380335B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP6452464B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP5822573B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP5259566B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP2008268664A (en) | Image forming apparatus | |
JP6406295B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP6414110B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2010122249A (en) | Image forming apparatus | |
JP2009192568A (en) | Image forming apparatus, and control program for image forming processing | |
JP6380336B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2020129049A (en) | Image forming apparatus | |
JP6496660B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2020129050A (en) | Image forming apparatus | |
JP2006126268A (en) | Image forming apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170824 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180516 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180522 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180614 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180724 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180806 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6390590 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |