JP2020067570A - Image forming apparatus and solid lubricant - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置及び固形潤滑剤に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus and a solid lubricant.
電子写真方式の画像形成装置では、トナー像が形成される像担持体(例えば、感光体ドラム等)の表面上にクリーニングブレード等を摺接させることにより、像担持体の表面上に付着した残留トナー等の付着物を除去(クリーニング)している。像担持体のクリーニングにおいて、像担持体へのトナーの付着力を低減させ、クリーニング性能を上げるために、像担持体に潤滑剤を塗布する技術が用いられている。 In an electrophotographic image forming apparatus, a cleaning blade or the like is slidably brought into contact with the surface of an image carrier (for example, a photosensitive drum) on which a toner image is formed, so that the residue attached on the surface of the image carrier is retained. Adhesive substances such as toner are removed (cleaned). In cleaning the image bearing member, a technique of applying a lubricant to the image bearing member is used in order to reduce the adhesive force of the toner to the image bearing member and improve the cleaning performance.
像担持体の表面上における潤滑剤の付着量は、クリーニング性能に大きな影響を与えることが知られている。例えば、潤滑剤の付着量が枯渇状態になると、像担持体の表面上に残留トナー等が付着しやすい状態となるため、クリーニングしにくくなり、クリーニングブレードをトナーがすり抜けたり、クリーニングブレードのエッジ部分が像担持体の移動方向(回転方向)に引き込まれ、めくれ上がったりする。一方、潤滑剤の付着量が過剰状態になると、像担持体の表面が鏡面化し、像担持体の表面とクリーニングブレードの先端部との密着性が高くなることにより、先端部が引き込まれる量が増えるため、クリーニングブレードのエッジの摩耗が進む。 It is known that the amount of the lubricant adhered on the surface of the image carrier greatly affects the cleaning performance. For example, when the amount of lubricant adhered is exhausted, residual toner or the like tends to adhere to the surface of the image carrier, which makes it difficult to clean the toner, the toner slips through the cleaning blade, or the edge portion of the cleaning blade. Are drawn in the moving direction (rotational direction) of the image carrier and turn up. On the other hand, when the amount of the lubricant adhered becomes excessive, the surface of the image carrier becomes a mirror surface, and the adhesion between the surface of the image carrier and the tip of the cleaning blade becomes high, so that the amount of the tip pulled in is increased. As a result, the edge of the cleaning blade is worn more.
そこで、像担持体を駆動するモーターのトルクの大小に応じて、像担持体に供給する潤滑剤の量を調整する画像形成装置が提案されている(特許文献1参照)。
また、潤滑剤を像担持体に塗布する回転ブラシの回転トルクを検知し、回転トルクから回転ブラシの回転数を制御する画像形成装置が提案されている(特許文献2参照)。
Therefore, an image forming apparatus has been proposed in which the amount of the lubricant supplied to the image carrier is adjusted according to the magnitude of the torque of the motor that drives the image carrier (see Patent Document 1).
Further, there is proposed an image forming apparatus that detects the rotation torque of a rotating brush that applies a lubricant to an image carrier and controls the rotation speed of the rotating brush from the rotation torque (see Patent Document 2).
また、画像形成装置では、クリーニングブレードの摩耗によるクリーニング不良を検知してクリーニングブレードの寿命(使用限界)を予測したり、感光体の感光層の寿命を判断したりしている。近年、各部品の長寿命化が進んでいるため、最初に交換時期に達するのが潤滑剤となる。従来は、使用期間を長くするために潤滑剤を大きくしたり、予め定められた枚数分の画像を形成したことで潤滑剤がなくなったと判断し、潤滑剤を交換したりしていた。 In addition, the image forming apparatus detects a cleaning failure due to abrasion of the cleaning blade to predict the life (use limit) of the cleaning blade, and determines the life of the photosensitive layer of the photoconductor. In recent years, the life of each component has been extended, and the lubricant reaches the replacement time first. Conventionally, the lubricant is increased in order to prolong the period of use, or it is judged that the lubricant has run out by forming a predetermined number of images, and the lubricant is replaced.
また、回転体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置において、潤滑剤を介して回転体と潤滑剤ホルダとの間に流れる電流値に基づいて、潤滑剤の残量を判定する技術が利用されている(特許文献3参照)。
また、潤滑剤を保持する保持部材において回動可能に支持された1対の回動部材が所定の位置まで回動したことを検知して、潤滑剤の交換時期を検知する潤滑剤供給装置が提案されている(特許文献4参照)。
Further, in a lubricant applying device that applies a lubricant to the surface of a rotating body, there is a technique for determining the remaining amount of the lubricant based on the value of a current flowing between the rotating body and the lubricant holder via the lubricant. It is used (see Patent Document 3).
In addition, a lubricant supply device that detects when a pair of rotating members, which are rotatably supported by a holding member that holds a lubricant, has rotated to a predetermined position, and detects the replacement timing of the lubricant, is provided. It has been proposed (see Patent Document 4).
しかしながら、潤滑剤を大きくするには、スペースの制約があり、予め定められた枚数で潤滑剤の寿命を判断すると、誤差が大きく、寿命に達していないうちに潤滑剤を交換することになったり、寿命と判断する前に潤滑剤が枯渇して、クリーニング不良による画像不良やブレードめくれが発生したりする等の問題が生じていた。 However, in order to make the lubricant large, there is a space limitation, and if the life of the lubricant is judged with a predetermined number of sheets, there will be a large error, and the lubricant will have to be replaced before it reaches the end of its life. However, there is a problem that the lubricant is exhausted before it is judged to be the end of life, and an image defect due to poor cleaning or blade flipping occurs.
例えば、特許文献2では、像担持体上の潤滑剤を適切な塗布量にするために、回転ブラシの回転数を制御しているが、カバレッジや環境に応じてブラシの回転数が変化し、像担持体上に供給する潤滑剤の量が変化するため、予め定められたテーブル等を用いた寿命の判断では誤差が大きかった。
また、特許文献1に記載の技術は、潤滑剤の寿命を検出するものではない。
For example, in
Further, the technique described in
また、特許文献3のように、回転体と潤滑剤ホルダとの間に流れる電流値を検出する方法では、ホルダに流れる電流を検出する手段が別途必要となるほか、潤滑剤が使用限界に達する直前まで使用状況を把握することができず、潤滑剤の途中の使用量の情報としては不足していた。
また、特許文献4に記載の技術では、バネで潤滑剤を押圧するだけでなく、別途回動部材を設ける必要がある上、潤滑剤の途中の使用量に関しては情報がほとんどなく、使用限界が近付かないと検知することができなかった。
Further, in the method of detecting the current value flowing between the rotating body and the lubricant holder as in
Further, in the technique described in
本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、潤滑剤の使用量や交換時期を予測可能とすることを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems in the conventional art, and an object thereof is to make it possible to predict the amount of lubricant used and the replacement time.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、回転可能な像担持体と、前記像担持体の回転軸方向に延在する固形潤滑剤と、前記像担持体の回転軸と平行な回転軸を有し、前記固形潤滑剤及び前記像担持体に当接された状態で回転することにより、前記固形潤滑剤から削り取った潤滑剤を前記像担持体に供給する潤滑剤供給部材と、前記潤滑剤供給部材を回転させるモーターと、前記像担持体上の潤滑剤の量を制御する制御手段と、を備える画像形成装置であって、前記固形潤滑剤は、前記固形潤滑剤の使用量に応じて、所定条件における前記潤滑剤供給部材のトルクに変動が生じるように構成されており、前記所定条件で前記潤滑剤供給部材のトルク変動により変化する値を検出する検出手段を備える。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記固形潤滑剤は、前記潤滑剤供給部材により削り取られて小さくなっていく方向に沿って、硬度が異なる複数の潤滑剤の層で構成されている。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the solid lubricant has a plurality of lubricants having different hardness along a direction in which the solid lubricant is scraped off by the lubricant supply member and becomes smaller. It is composed of layers of agents.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記固形潤滑剤は、前記潤滑剤供給部材により削り取られて小さくなっていく方向に沿って、前記潤滑剤供給部材との接触面積が変化するように構成されている。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the solid lubricant is provided with the lubricant supply member along a direction in which the solid lubricant is scraped off by the lubricant supply member and becomes smaller. Is configured so that the contact area thereof changes.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の画像形成装置において、前記固形潤滑剤は、前記固形潤滑剤の延在方向の一部又は全部の位置での当該延在方向と直交する前記固形潤滑剤の断面において、前記潤滑剤供給部材により削り取られて小さくなっていく方向に沿って、当該方向と直交する前記固形潤滑剤の幅が異なるように構成されている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third aspect, the solid lubricant is orthogonal to the extending direction of the solid lubricant at some or all positions in the extending direction. In the cross section of the solid lubricant, the width of the solid lubricant that is orthogonal to the direction is different along the direction in which the solid lubricant is scraped off by the lubricant supply member and becomes smaller.
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記検出手段は、前記モーターの電流値、又は、当該電流値から求められる前記潤滑剤供給部材のトルクを検出する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the detecting unit supplies a current value of the motor or the lubricant supply obtained from the current value. Detect the torque of the member.
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記像担持体に供給する潤滑剤を調整することで、前記像担持体上の潤滑剤の量を制御する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the control unit adjusts the lubricant supplied to the image bearing member, thereby performing the image bearing. Controls the amount of lubricant on the body.
請求項7に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記像担持体上の潤滑剤の厚さを調整することで、前記像担持体上の潤滑剤の量を制御する。 According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the control unit adjusts the thickness of the lubricant on the image carrier, Control the amount of lubricant on the image carrier.
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記潤滑剤供給部材の回転数を調整することで、前記像担持体上の潤滑剤の量を制御する。 According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the control unit adjusts the number of rotations of the lubricant supply member, thereby the image carrier. Control the amount of lubricant on.
請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記検出手段により検出された値から前記固形潤滑剤の使用量又は残量を算出し、前記固形潤滑剤の使用量又は残量を通知する通知手段を備える。 According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the usage amount or the remaining amount of the solid lubricant is calculated from the value detected by the detection unit, A notification unit for notifying the usage amount or the remaining amount of the solid lubricant is provided.
請求項10に記載の発明は、請求項1から9のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記所定条件で前記潤滑剤供給部材のトルク変動により変化する値を説明変数の一つとし、前記固形潤滑剤の使用量又は残量を目的変数として機械学習させた機械学習結果が予め用意されており、前記検出手段により検出された値に基づいて、前記機械学習結果から前記固形潤滑剤の使用量又は残量を取得し、前記固形潤滑剤の交換時期を予測する予測手段を備える。 According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to ninth aspects, a value that changes due to a torque fluctuation of the lubricant supply member under the predetermined condition is one of the explanatory variables. , A machine learning result obtained by machine learning using the usage amount or the remaining amount of the solid lubricant as an objective variable is prepared in advance, and based on the value detected by the detecting means, the solid lubricant is obtained from the machine learning result. And a predicting means for predicting the replacement time of the solid lubricant.
請求項11に記載の発明は、請求項1から10のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記検出手段が前記所定条件で前記潤滑剤供給部材のトルク変動により変化する値を検出するモードが設けられている。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the detection unit detects a value that changes due to a torque fluctuation of the lubricant supply member under the predetermined condition. Mode is provided.
請求項12に記載の発明は、潤滑剤供給部材の回転軸方向に延在し、当該潤滑剤供給部材に当接された状態で、当該潤滑剤供給部材が回転することにより、潤滑剤が削り取られる固形潤滑剤であって、前記固形潤滑剤の使用量に応じて、所定条件における前記潤滑剤供給部材のトルクに変動が生じるように構成されている。 According to a twelfth aspect of the present invention, the lubricant is scraped off by rotating the lubricant supply member in a state of extending in the rotation axis direction of the lubricant supply member and being in contact with the lubricant supply member. The solid lubricant to be used is configured such that the torque of the lubricant supply member varies under a predetermined condition depending on the amount of the solid lubricant used.
本発明によれば、潤滑剤の使用量や交換時期を予測することができる。 According to the present invention, it is possible to predict the amount of lubricant used and the replacement time.
[第1実施形態]
以下、本発明に係る画像形成装置の第1実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the illustrated example.
図1は、第1実施形態に係る画像形成装置100の概略構成を示す図である。図2は、画像形成装置100の主要な機能構成を示すブロック図である。画像形成装置100は、電子写真方式の画像形成プロセスにより、用紙等の記録媒体に画像形成を行う。
画像形成装置100は、画像形成部10と、制御部20と、給紙部21と、画像読取部22と、表示部23と、操作部24と、記憶部25と、を備えて構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
The
画像形成部10は、イエロー作像部11Yと、マゼンタ作像部11Mと、シアン作像部11Cと、ブラック作像部11Kと、中間転写ベルト12と、2次転写ローラー13と、定着装置14と、を備えて構成されている。
The
各作像部11Y,11M,11C,11Kは、中間転写ベルト12のベルト面に沿って直列(タンデム)に配置され、中間転写ベルト12上に各色のトナー像を形成する。各作像部11Y,11M,11C,11Kは、形成するトナー像の色が異なるだけで構成は同じである。
The
図3に、各作像部11Y,11M,11C,11Kの構成を示す。各作像部11Y,11M,11C,11Kは、感光体ドラム1(像担持体)と、帯電装置2と、露光装置3と、現像装置4と、1次転写ローラー5と、クリーニング装置6と、潤滑剤塗布機構7と、を備える。
FIG. 3 shows the configuration of each of the
感光体ドラム1は、図3に示すA方向に回転駆動され、その表層に静電潜像及びトナー像を担持する。感光体ドラム1は、例えば、ドラム状の金属基体の外周面に、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成された有機感光体で構成される。感光層を構成する樹脂として、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。
The
帯電装置2は、帯電ローラーを用いて、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させる。なお、帯電ローラーを用いた方が感光体ドラム1を均一に一定の電位に帯電させることができる点で好ましいが、帯電装置2として、コロトロン帯電器、スコロトロン帯電器等を用いてもよい。
The charging
露光装置3は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像データDy、Dm、Dc、Dkに基づいて、帯電装置2により帯電された感光体ドラム1の表面を露光して静電潜像を形成する。
The
現像装置4は、露光装置3により形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて可視像化する。現像装置4は、感光体ドラム1と現像領域を介して対向するよう配置された現像スリーブ41を備え、感光体ドラム1上の静電潜像にトナーを付着させ、トナー像を形成する。
The developing
現像剤におけるトナーについては、一般に使用されている公知の方法で製造することができ、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。また、トナーに使用するバインダー樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂(スチレン、又はスチレン置換体を含む単重合体、又は共重合体)やポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。そして、これらの樹脂単体若しくは複合体によるバインダー樹脂は、軟化温度が80〜160℃の範囲のもの、又はガラス転移点が50〜75℃の範囲のものであることが好ましい。 The toner in the developer can be produced by a commonly used known method, for example, a pulverization method, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, or the like. Examples of the binder resin used in the toner include styrene-based resins (styrene, or homopolymers or copolymers containing styrene substitution products), polyester resins, epoxy-based resins, vinyl chloride resins, phenol resins, polyethylene. Resin, polypropylene resin, polyurethane resin, silicone resin and the like can be mentioned. The binder resin made of these resin simple substances or composites preferably has a softening temperature in the range of 80 to 160 ° C or a glass transition point in the range of 50 to 75 ° C.
トナーの着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等が挙げられる。そして、上記したバインダー樹脂100重量部に対して2〜20重量部の割合で着色剤を用いることが好ましい。 As the colorant of the toner, it is possible to use a commonly used known one, for example, carbon black, aniline black, activated carbon, magnetite, benzine yellow, permanent yellow, naphthol yellow, phthalocyanine blue, fast sky blue, ultra. Examples include marine blue, rose bengal, and lake red. Then, it is preferable to use the colorant in a ratio of 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin described above.
バインダー樹脂に含有される荷電制御剤としては、正帯電性トナー用の場合は、例えば、ニグロシン系染料、4級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂等が使用され、負帯電性トナー用の場合は、クロム、コバルト、アルミニウム、鉄等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレン化合物等が使用される。この荷電制御剤は、バインダー樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。更に、バインダー樹脂に含有される離型剤については、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等が単独あるいは2種類以上組合せて使用されており、バインダー樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。 As the charge control agent contained in the binder resin, for positively chargeable toner, for example, nigrosine dye, quaternary ammonium salt compound, triphenylmethane compound, imidazole compound, polyamine resin, etc. are used. In the case of negatively chargeable toner, metal-containing azo dyes such as chromium, cobalt, aluminum and iron, salicylic acid metal compounds, alkylsalicylic acid metal compounds, and carlix allene compounds are used. This charge control agent is preferably used in a proportion of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. Further, as the release agent contained in the binder resin, for example, polyethylene, polypropylene, carnauba wax, sazol wax and the like are used alone or in combination of two or more kinds, and the amount is 0.1% with respect to 100 parts by weight of the binder resin. It is preferably used in a ratio of 1 to 10 parts by weight.
トナーとしての帯電性能や流動性、又はクリーニング性を向上させる観点から、トナー母体粒子の表面に公知の無機微粒子や有機微粒子等の粒子を外添剤として添加することができる。これらの外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。 From the viewpoint of improving the charging performance, fluidity, or cleaning property of the toner, known particles such as inorganic particles and organic particles can be added to the surface of the toner base particles as an external additive. As these external additives, various kinds may be used in combination.
無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機酸化物微粒子;ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子等の無機ステアリン酸化合物微粒子;あるいは、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛等の無機チタン酸化合物微粒子;等による無機微粒子が好ましいものとして挙げられる。このうちチタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム等の無機チタン酸化合物微粒子(金属酸化物微粒子)は、研磨効果が高い特徴を有するものである。また、シリカ粒子としては、例えば、コロイダルシリカ、アルコキシシランの加水分解物(ゾルゲル法により作製されたシリカ)、沈殿シリカ等の湿式法で製造されたシリカ、フュームドシリカ、溶融シリカ等の乾式法で製造されたシリカ等が用いられる。 The inorganic fine particles include inorganic oxide fine particles such as silica, titania and alumina; inorganic stearate compound fine particles such as aluminum stearate fine particles and zinc stearate fine particles; or inorganic fine particles such as calcium titanate, strontium titanate and zinc titanate. Inorganic fine particles such as fine particles of a titanic acid compound are preferred. Among these, fine particles of inorganic titanate compound (fine particles of metal oxide) such as strontium titanate and calcium titanate are characterized by having a high polishing effect. Examples of the silica particles include colloidal silica, hydrolyzate of alkoxysilane (silica produced by sol-gel method), silica produced by a wet method such as precipitated silica, fumed silica, and dry method such as fused silica. The silica or the like manufactured in 1. is used.
必要に応じてこれらの無機微粒子は、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上等のために、シランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル等によって、光沢処理、疎水化処理等が行われていてもよい。外添剤の流動性が向上するという観点から、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)等で疎水化処理(表面処理)したシリカ粒子を用いると好ましい。 If necessary, these inorganic fine particles may be treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a higher fatty acid, a silicone oil, etc. for gloss treatment and hydrophobic treatment in order to improve heat-resistant storage stability and environmental stability. Etc. may be performed. From the viewpoint of improving the fluidity of the external additive, it is preferable to use silica particles that have been hydrophobized (surface treated) with hexamethyldisilazane (HMDS) or the like.
これらの無機微粒子は、個数平均一次粒子径が5nm〜2μm程度の球形の疎水化処理有り又は無しの無機微粒子を用いるのが好ましい。なお、無機微粒子の個数平均一次粒子径は、電子顕微鏡写真を用いて算出することができるが、具体的には、走査型電子顕微鏡にてトナー試料の3万倍写真を撮影し、この写真画像をスキャナーにより取り込む。画像処理解析装置LUZEX(登録商標)AP(株式会社ニレコ製)にて、当該写真画像のトナー表面に存在する外添剤について2値化処理し、外添剤1種につき100個についての水平方向フェレ径を算出、その平均値を個数平均粒子径とした。 As these inorganic fine particles, it is preferable to use spherical inorganic fine particles having a number average primary particle diameter of about 5 nm to 2 μm with or without hydrophobic treatment. The number average primary particle diameter of the inorganic fine particles can be calculated using an electron microscope photograph. Specifically, a 30,000 times photograph of the toner sample is taken with a scanning electron microscope, and this photograph image is used. Is captured by a scanner. The image processing analysis device LUZEX (registered trademark) AP (manufactured by Nireco Co., Ltd.) binarizes the external additives present on the toner surface of the photographic image, and the horizontal direction of 100 external additives per one kind. The Feret's diameter was calculated, and the average value was taken as the number average particle diameter.
無機微粒子は、個数平均一次粒子径が異なる二種の粒子(例えば、シリカ粒子)を用いてもよい。例えば、粒径が大きい方の個数平均一次粒子径が60〜250nmであることが好ましく、80〜200nmであるとより好ましい。このような範囲であれば、トナー母体粒子への大きい方の粒子の付着を促進し、帯電量の安定性及びクリーニング性を向上させることができる。また、粒径が小さい方の個数平均一次粒子径は、5〜45nmであることが好ましく、12〜40nmであるとより好ましい。このような範囲であれば、小径シリカ粒子の良好な帯電性を十分に得ることができ、また、トナー母体粒子表面において均一に付着しやすくすることで、高温高湿環境下における初期帯電量及び帯電量の安定性を向上させることができる。 As the inorganic fine particles, two kinds of particles having different number average primary particle diameters (for example, silica particles) may be used. For example, the number average primary particle diameter of the larger particle diameter is preferably 60 to 250 nm, and more preferably 80 to 200 nm. Within such a range, the adhesion of the larger particles to the toner base particles can be promoted, and the stability of the charge amount and the cleaning property can be improved. The number average primary particle diameter of the smaller particle diameter is preferably 5 to 45 nm, more preferably 12 to 40 nm. Within such a range, good chargeability of the small-diameter silica particles can be sufficiently obtained, and by facilitating uniform adhesion on the surface of the toner base particles, the initial charge amount and The stability of the charge amount can be improved.
有機微粒子としては、個数平均一次粒子径が10nm〜2μm程度の球形の有機微粒子を使用することができる。具体的には、スチレンやメチルメタクリレート等の単独重合体やこれらの共重合体による有機微粒子を使用することができる。なお、有機微粒子の個数平均一次粒子径は、無機微粒子の個数平均一次粒子径と同様に電子顕微鏡写真を用いて算出することができる。 As the organic fine particles, spherical organic fine particles having a number average primary particle diameter of about 10 nm to 2 μm can be used. Specifically, it is possible to use a homopolymer of styrene, methyl methacrylate, or the like, or organic fine particles of a copolymer thereof. The number average primary particle diameter of the organic fine particles can be calculated by using an electron micrograph similarly to the number average primary particle diameter of the inorganic fine particles.
外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して0.1〜10.0質量部であることが好ましい。
外添剤の添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機等の公知の種々の混合装置を使用して添加する方法が挙げられる。
The addition amount of the external additive is preferably 0.1 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner particles.
Examples of the method of adding the external additive include a method of adding using various known mixing devices such as a Turbuler mixer, a Henschel mixer, a Nauter mixer, and a V-type mixer.
キャリアは、バインダー型キャリアやコート型キャリア等が使用され、そのキャリア粒径としては、限定されるものではないが、15〜100μmが好ましい。そして、トナーとキャリアの混合比は、所望のトナー帯電量が得られるように調整されればよく、トナーとキャリアの合計量に対するトナー比を、3〜30重量%とすることで、好適に調整される。また、トナー比は、4〜20重量%とすることが更に好ましい。 As the carrier, a binder type carrier, a coat type carrier, or the like is used, and the carrier particle size is not limited, but is preferably 15 to 100 μm. The mixing ratio of the toner and the carrier may be adjusted so as to obtain a desired toner charge amount, and the toner ratio with respect to the total amount of the toner and the carrier is preferably adjusted to 3 to 30% by weight. To be done. Further, the toner ratio is more preferably 4 to 20% by weight.
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア表面に正又は負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けたりすることでも構成される。バインダー型キャリアの帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御される。そして、バインダー樹脂は、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂等が使用される。 The binder type carrier is one in which magnetic fine particles are dispersed in a binder resin, and is also constituted by fixing positive or negative chargeable chargeable fine particles to the carrier surface or providing a surface coating layer. The charging characteristics of the binder type carrier are controlled by the material of the binder resin, the chargeable fine particles and the type of the surface coating layer. As the binder resin, a vinyl resin represented by polystyrene resin, a polyester resin, a nylon resin, a thermoplastic resin such as a polyolefin resin, a thermosetting resin such as a phenol resin, or the like is used.
バインダー型キャリアに分散される磁性体微粒子として、例えば、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライトや、鉄以外の金属(マンガン、ニッケル,マグネシウム,銅等)を一種又は二種以上含有するスピネルフェライトや、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトや、表面に酸化鉄を有する鉄や合金の粒子等が用いられる。このとき、高磁化を要する場合、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。一方、化学的な安定性を考慮する場合は、スピネルフェライトやマグネトプランバイト型フェライトといった強磁性微粒子を用いることが好ましい。そして、強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することで、所望の磁化を有するキャリアを得ることができる。また、磁性体微粒子の形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。更に、磁性体微粒子は、キャリア中に50〜90重量%の量で添加することが適当である。 Examples of the magnetic fine particles dispersed in the binder type carrier include spinel ferrite such as magnetite and gamma iron oxide, and spinel ferrite containing one or more metals (manganese, nickel, magnesium, copper, etc.) other than iron. Magnetoplumbite type ferrite such as barium ferrite, iron or alloy particles having iron oxide on the surface, or the like is used. At this time, when high magnetization is required, it is preferable to use iron-based ferromagnetic fine particles. On the other hand, in consideration of chemical stability, it is preferable to use ferromagnetic fine particles such as spinel ferrite and magnetoplumbite ferrite. Then, the carrier having a desired magnetization can be obtained by appropriately selecting the type and content of the ferromagnetic fine particles. The shape of the magnetic fine particles may be granular, spherical, or needle-shaped. Furthermore, it is suitable to add the magnetic fine particles to the carrier in an amount of 50 to 90% by weight.
表面に帯電性微粒子又は導電性微粒子を固着させたバインダー型キャリアの場合、例えば、キャリア表面において磁性樹脂キャリアに上記微粒子を均一に混合して付着させた後に、機械的・熱的な衝撃力を与えることで、キャリア表面の磁性樹脂キャリア中に上記微粒子を打ち込むようにして固定させる。このとき、微粒子は磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すようにして固定される。 In the case of a binder type carrier in which charged fine particles or conductive fine particles are fixed on the surface, for example, mechanical and thermal impact force is applied after uniformly mixing and attaching the above fine particles to the magnetic resin carrier on the carrier surface. By applying, the fine particles are fixed by being driven into the magnetic resin carrier on the carrier surface. At this time, the fine particles are not completely embedded in the magnetic resin carrier, but a part of them are fixed so as to protrude from the surface of the magnetic resin carrier.
そして、微粒子に帯電性微粒子を使用する場合、有機系又は無機系の絶縁性材料が用いられる。具体的には、例えば、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂及びこれらの架橋物等の有機絶縁性微粒子を用い、その素材、重合触媒、表面処理等を適宜選択することで、キャリアの帯電レベル及び極性を希望するものに設定できる。また、無機系微粒子としては、例えば、シリカ、二酸化チタン等といった負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等といった正帯電性の無機微粒子が用いられる。 When the chargeable fine particles are used as the fine particles, an organic or inorganic insulating material is used. Specifically, for example, polystyrene, styrene-based copolymers, acrylic resins, various acrylic copolymers, nylon, polyethylene, polypropylene, fluororesins and organic insulating fine particles such as cross-linked products thereof, the material, polymerization By appropriately selecting the catalyst, surface treatment, etc., the charge level and polarity of the carrier can be set as desired. As the inorganic fine particles, for example, negatively chargeable inorganic fine particles such as silica and titanium dioxide, and positively chargeable inorganic fine particles such as strontium titanate and alumina are used.
また、表面コーティング層を設けたバインダー型キャリアの場合、表面コーティング層を形成する表面コート材として、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。このように、樹脂材を表面にコートして硬化させた表面コーティング層を形成することで、帯電付与能力を向上できる。 In the case of a binder type carrier provided with a surface coating layer, for example, a silicone resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a fluorinated resin or the like is used as the surface coating material forming the surface coating layer. By thus forming the surface coating layer in which the surface is coated with the resin material and cured, the charge imparting ability can be improved.
一方、コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子をコート樹脂で被覆して構成するキャリアであり、コート型キャリアにおいてもバインダー型キャリア同様、キャリア表面に正又は負帯電性の帯電性微粒子を固着させることができる。そして、コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の種類により制御され、その材料として、バインダー型キャリアと同様の材料を用いることができる。また、キャリアコア粒子を被覆するコート樹脂については、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用される。 On the other hand, the coat type carrier is a carrier constituted by coating carrier core particles made of a magnetic material with a coat resin, and in the coat type carrier as well as the binder type carrier, positive or negative charging electrostatic fine particles are formed on the carrier surface. Can be fixed. The charging characteristics such as polarity of the coat type carrier are controlled by the type of surface coating layer and the type of chargeable fine particles, and the same material as the binder type carrier can be used as the material. As the coat resin for coating the carrier core particles, the same resin as the binder resin for the binder type carrier is used.
1次転写ローラー5は、感光体ドラム1上に形成されたトナー像を、図3に示すB方向に移動する中間転写ベルト12に転写(1次転写)する。
The
図4は、クリーニング装置6及び潤滑剤塗布機構7の構成を示す拡大図である。
クリーニング装置6は、中間転写ベルト12上に転写されずに感光体ドラム1上に残ったトナーを除去し、回収する。クリーニング装置6は、感光体ドラム1に当接され、感光体ドラム1上の残留物を掻き取るクリーニングブレード61と、クリーニングブレード61により掻き取られた残留物を回収する回収部材62と、を備える。
FIG. 4 is an enlarged view showing the configurations of the
The
潤滑剤塗布機構7は、感光体ドラム1の回転方向Aにおいて、クリーニング装置6の下流側に設置されており、感光体ドラム1の表面に潤滑剤を塗布する。潤滑剤塗布機構7は、塗布ブラシ71(潤滑剤供給部材)と、固形潤滑剤72と、加圧部材73と、均しブレード74と、を備える。
The
塗布ブラシ71は、感光体ドラム1の回転軸と平行な回転軸を有し、固形潤滑剤72及び感光体ドラム1の両方に当接するように設置されている。塗布ブラシ71は、この状態で、図4に示すC方向に回転することにより、固形潤滑剤72から削り取った潤滑剤を感光体ドラム1に供給する。その際、当接圧によって潤滑剤を感光体ドラム1上に延展塗布する役割も担っている。塗布ブラシ71は、ブラシモーター75(図2参照)により回転駆動される。
なお、ここでは塗布ブラシ71がC方向に回転することとしたが、システムによっては塗布ブラシ71はC方向と反対方向に回転してもよい。
The
Although the
塗布ブラシ71は、例えば、芯金の外周上に直毛のアクリル繊維からなるブラシ毛を有する。塗布ブラシ71は、ブラシ毛の先端が感光体ドラム1の表面に接触しながら回転し、ブラシ毛に付着した潤滑剤を感光体ドラム1の表面に塗布する。
The
塗布ブラシ71として、例えば、1種類の繊維で構成されたブラシ、2種類の繊維で構成されたブラシ、太さが異なる繊維を織り込んだブラシ等を用いることができる。また、塗布ブラシ71の他、潤滑剤供給部材として、発泡ローラーを用いることもでき、これらの例に限定されるものではない。
As the
固形潤滑剤72は、感光体ドラム1の回転軸方向及び塗布ブラシ71の回転軸方向に延在する直方体形状に形成されており、クリーニング性や転写性を更に向上させる目的で使用される。固形潤滑剤72は、固形潤滑剤72の使用量に応じて、所定条件(基準回転数)における塗布ブラシ71のトルクに変動が生じるように構成されている。基準回転数は、塗布ブラシ71のトルク(ブラシモーター75の電流値)を検出する際の回転数として予め定められている回転数である。
The
固形潤滑剤72の材料としては、例えば、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウム等の塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、リノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩等の(高級)脂肪酸金属塩粒子が挙げられる。潤滑剤として、少なくとも体積基準のメジアン径が0.5〜1.5μmの範囲の脂肪酸金属塩粒子を用いる。脂肪酸金属塩粒子(潤滑剤)の体積基準のメジアン径(体積平均粒径)は、レーザー回折粒度測定装置SALD−2100を使用して測定することができる。
上記体積基準のメジアン径の脂肪酸金属塩(粒子)としては、上記した各種(高級)脂肪酸金属塩(粒子)を用いることができるが、なかでもステアリン酸金属塩が好ましく、例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛等があるが、潤滑剤としての性能や、静電的なトナー保持性の観点から、ステアリン酸亜鉛が特に好ましい。
Examples of the material of the
The above-mentioned various (higher) fatty acid metal salts (particles) can be used as the volume-based median-diameter fatty acid metal salt (particles), and among them, stearic acid metal salts are preferable, and examples thereof include calcium stearate and stearin. Magnesium acid, zinc stearate and the like are available, but zinc stearate is particularly preferable from the viewpoint of performance as a lubricant and electrostatic toner retention.
加圧部材73は、バネ等により構成され、塗布ブラシ71に対して固形潤滑剤72を押し当てる。
均しブレード74は、感光体ドラム1の回転方向Aにおいて、塗布ブラシ71の下流側に設置されている。均しブレード74は、塗布ブラシ71によって感光体ドラム1上に供給された潤滑剤を更に感光体ドラム1上に延展塗布するとともに、過剰な潤滑剤粒子を排除する機能を有している。
The
The
図1に示す2次転写ローラー13は、各色の1次転写ローラー5より中間転写ベルト12上に転写され、重ねられた複数色のトナー像を記録媒体上に転写(2次転写)する。
定着装置14は、記録媒体上に転写されたトナー像を加熱及び加圧して、定着処理を施す。
The
The fixing
制御部20は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を備えて構成され、CPUは、ROMに記憶されている各種プログラムをRAMに展開し、展開された各種プログラムと協働して、画像形成装置100の各部の動作を統括的に制御する。例えば、制御部20は、画像読取部22からの電気信号を入力して各種画像処理を行い、画像処理により生成されたYMCK各色の画像データDy、Dm、Dc、Dkを画像形成部10に出力する。また、制御部20は、画像形成部10の動作を制御して、記録媒体に画像を形成させる。
The
給紙部21は、複数の給紙トレイを備えて構成され、各給紙トレイに種類の異なる複数の記録媒体を収容する。給紙部21は、所定の搬送路により収容される記録媒体を画像形成部10に供給する。
The
画像読取部22は、光源や反射鏡等の光学系を備えて構成される。画像読取部22は、自動原稿搬送部により搬送された原稿又はプラテンガラスに載置された原稿に光源を照射し、反射光を受光し、受光した反射光を電気信号に変換して制御部20に出力する。
The
表示部23は、LCD(Liquid Crystal Display)、により構成され、制御部20から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、各機能の動作状況等の表示を行う。
操作部24は、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部20に出力する。操作部24としては、テンキー、スタートキー等の各種操作キー、表示部23と一体に構成されたタッチパネル等を用いることができる。
The
The
記憶部25は、HDD(Hard Disk Drive)、半導体メモリーなどにより構成され、プログラムデータや各種設定データ等のデータを記憶する。
The
<潤滑剤供給制御処理>
制御部20は、感光体ドラム1上の潤滑剤の量を制御する。具体的には、制御部20は、ブラシモーター75を制御して、塗布ブラシ71の回転数を調整することで、感光体ドラム1上の潤滑剤の量を制御する。
<Lubricant supply control processing>
The
感光体ドラム1上にトナーが載らない白地部では、感光体ドラム1上の潤滑剤が少ないと感光体ドラム1のトルク(以下、感光体トルクという。)が上昇し、潤滑剤が適正量以上になると感光体トルクが安定する。
一方、感光体ドラム1上にトナーを100%載せたベタ部では、感光体ドラム1上の潤滑剤の量が増加するにつれて、徐々に感光体トルクが上昇する。
感光体ドラム1上の潤滑剤量が適正量以上になると、ベタ部と白地部における感光体トルクが略同等になる。これを利用して、感光体ドラム1上の潤滑剤を制御する。
In the white area where the toner does not deposit on the
On the other hand, in the solid portion where 100% of toner is placed on the
When the amount of lubricant on the
まず、制御部20は、感光体ドラム1上に白地部を作成させ、塗布ブラシ71の回転数を段階的又は連続的に変えて感光体トルクを測定する。次に、制御部20は、感光体ドラム1上にベタ部を作成させ、塗布ブラシ71の回転数を段階的又は連続的に変えて感光体トルクを測定する。白地部とベタ部の感光体トルクが略同等になる塗布ブラシ71の最小の回転数を、画像形成中の回転数(感光体ドラム1上の潤滑剤を適正量とするための回転数)とする。
なお、感光体ドラム1に白地部を作成する前に、ベタ部を作成し、感光体ドラム1上をリフレッシュしてもよい。また、塗布ブラシ71の回転数を変えていく際、大きい方から小さい方へ変えてもよいし、小さい方から大きい方へ変えてもよい。
First, the
Before the white background portion is formed on the
制御部20は、感光体ドラム1に供給する潤滑剤を調整することで、感光体ドラム1上の潤滑剤の量を制御する。感光体ドラム1上の潤滑剤の適正量として、例えば、感光体走行距離に対する潤滑剤の供給量を50〜300mg/kmに設定する。
The
あるいは、制御部20は、感光体ドラム1上の潤滑剤の厚さを調整することで、感光体ドラム1上の潤滑剤の量を制御する。例えば、感光体ドラム1上の潤滑剤の厚さをESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)等で測定し、潤滑剤の適正量を2〜10nmに設定する。また、潤滑剤の厚さの代用値として、接触角や摩擦係数を用いて、感光体ドラム1上の潤滑剤の量を制御することとしてもよい。
Alternatively, the
<潤滑剤量検出処理>
制御部20は、所定条件で塗布ブラシ71のトルク変動により変化する値を検出する。すなわち、制御部20は、検出手段として機能する。具体的には、制御部20は、塗布ブラシ71を基準回転数で回転させた時のブラシモーター75の電流値から求められる塗布ブラシ71のトルクを検出する。基準回転数で回転させた時のブラシモーター75の電流値と、塗布ブラシ71のトルクの対応関係は、予め記憶部25に記憶されている。
<Lubricant amount detection processing>
The
制御部20は、所定条件で検出された値(塗布ブラシ71のトルク)から固形潤滑剤72の使用量又は残量を算出し、固形潤滑剤72の使用量又は残量を通知する。すなわち、制御部20は、通知手段として機能する。塗布ブラシ71のトルクと、固形潤滑剤72の使用量又は残量の対応関係は、予め記憶部25に記憶されている。
なお、所定条件におけるブラシモーター75の電流値と、固形潤滑剤72の使用量又は残量の対応関係が、予め記憶部25に記憶されていることとしてもよい。
The
The correspondence relationship between the current value of the
(具体例1)
ここで、固形潤滑剤72の具体例1(固形潤滑剤721)について説明する。
図5(a)〜(d)に、固形潤滑剤721が塗布ブラシ71に削り取られていく様子を順に示す。図5(a)〜(d)は、固形潤滑剤721の延在方向と直交する固形潤滑剤721の断面を示している。固形潤滑剤721は、塗布ブラシ71により削り取られて小さくなっていく方向(X方向)に沿って、硬度が異なる2種類の潤滑剤の層で構成されている。固形潤滑剤721は、初期状態において、塗布ブラシ71に近い方(先に消費される方)の第1の潤滑剤層721Aと、塗布ブラシ71から遠い方(後から消費される方)の第2の潤滑剤層721Bと、を含む。第1の潤滑剤層721Aは、第2の潤滑剤層721Bより硬度が低い(軟らかい)。硬度測定方法として、例えば、鉛筆硬度試験が用いられる。
(Specific example 1)
Here, a specific example 1 (solid lubricant 721) of the
FIGS. 5A to 5D sequentially show how the
固形潤滑剤721を使用していくと、塗布ブラシ71によって、固形潤滑剤721の塗布ブラシ71に当接している側から徐々に潤滑剤が削り取られ、固形潤滑剤721自体の大きさが小さくなっていく。まず、固形潤滑剤721のうち、第1の潤滑剤層721Aの塗布ブラシ71に当接している面から徐々に潤滑剤が削り取られていき、第1の潤滑剤層721Aがなくなると、塗布ブラシ71が第2の潤滑剤層721Bに当接するようになる。その後、塗布ブラシ71によって、徐々に第2の潤滑剤層721Bから潤滑剤が削り取られていき、第2の潤滑剤層721Bもなくなっていく。
When the
図6は、固形潤滑剤721を用いた場合の画像形成枚数に対する塗布ブラシ71のトルク変動(基準回転数で測定)を示すグラフである。画像形成枚数(又は、使用量、残量)に対して塗布ブラシ71のトルクを対応付けたデータは、記憶部25に記憶されている。図6に示すように、固形潤滑剤721の使用が開始され、硬度が低い第1の潤滑剤層721Aが削り取られている時は(図5(a)、(b))、塗布ブラシ71のトルクは比較的小さい。固形潤滑剤721の使用が進み(図5(c)、(d))、第2の潤滑剤層721Bが削り取られるようになると、塗布ブラシ71のトルクは比較的大きくなる。
なお、固形潤滑剤721は、硬度が異なる2種類の潤滑剤の層で構成されていることとしたが、硬度が異なる3種類以上の潤滑剤の層で構成された固形潤滑剤を用いることとしてもよい。また、硬度が異なる2種類の潤滑剤の層を交互に積層させた構成としてもよい。
FIG. 6 is a graph showing the torque fluctuation (measured at the standard rotation speed) of the
Although the
図7は、1種類の潤滑剤で構成された固形潤滑剤72を用いた場合の画像形成枚数に対する塗布ブラシ71のトルク変動(基準回転数で測定)を示すグラフである(比較例)。この場合、画像形成枚数に対して塗布ブラシ71のトルクは、ほとんど変わらない。
FIG. 7 is a graph showing the torque fluctuation (measured at the standard rotation speed) of the
(具体例2)
次に、固形潤滑剤72の具体例2(固形潤滑剤722)について説明する。
図8(a)〜(d)に、固形潤滑剤722が塗布ブラシ71に削り取られていく様子を順に示す。図8(a)〜(d)は、固形潤滑剤722の延在方向と直交する固形潤滑剤722の断面を示している。固形潤滑剤722は、塗布ブラシ71により削り取られて小さくなっていく方向(X方向)に沿って、硬度が異なる2種類の潤滑剤の層で構成されている。固形潤滑剤722は、初期状態において、塗布ブラシ71に近い方(先に消費される方)の第1の潤滑剤層722Aと、塗布ブラシ71から遠い方(後から消費される方)の第2の潤滑剤層722Bと、を含む。第1の潤滑剤層722Aは、第2の潤滑剤層722Bより硬度が高い(硬い)。
(Specific example 2)
Next, a specific example 2 (solid lubricant 722) of the
FIGS. 8A to 8D sequentially show how the
固形潤滑剤722を使用していくと、まず、固形潤滑剤722のうち、第1の潤滑剤層722Aの塗布ブラシ71に当接している面から徐々に潤滑剤が削り取られていき、第1の潤滑剤層722Aがなくなると、塗布ブラシ71が第2の潤滑剤層722Bに当接するようになる。その後、塗布ブラシ71によって、徐々に第2の潤滑剤層722Bから潤滑剤が削り取られていき、第2の潤滑剤層722Bもなくなっていく。
When the
図9は、固形潤滑剤722を用いた場合の画像形成枚数に対する塗布ブラシ71のトルク変動(基準回転数で測定)を示すグラフである。図9に示すように、固形潤滑剤722の使用が開始され、硬度が高い第1の潤滑剤層722Aが削り取られている時は(図8(a)、(b))、塗布ブラシ71のトルクは比較的大きい。固形潤滑剤722の使用が進み(図8(c)、(d))、第2の潤滑剤層722Bが削り取られるようになると、塗布ブラシ71のトルクは比較的小さくなる。
FIG. 9 is a graph showing the torque fluctuation (measured at the standard rotation speed) of the
(具体例3)
次に、固形潤滑剤72の具体例3(固形潤滑剤723)について説明する。
図10(a)〜(d)に、固形潤滑剤723が塗布ブラシ71に削り取られていく様子を順に示す。図10(a)〜(d)は、固形潤滑剤723の延在方向と直交する固形潤滑剤723の断面を示している。
(Specific example 3)
Next, a specific example 3 (solid lubricant 723) of the
10A to 10D sequentially show how the
固形潤滑剤723は、塗布ブラシ71により削り取られて小さくなっていく方向(X方向)に沿って、塗布ブラシ71との接触面積が変化するように構成されている。
固形潤滑剤723は、固形潤滑剤723の延在方向の一部又は全部の位置での当該延在方向と直交する固形潤滑剤723の断面において、塗布ブラシ71により削り取られて小さくなっていく方向(X方向)に沿って、X方向と直交するY方向における固形潤滑剤723の幅が異なるように構成されている。
The
A direction in which the
固形潤滑剤723には、固形潤滑剤723の延在方向の一部又は全部の位置において、空間部80(切り欠き部)が形成されている。空間部80を有する壁面81からX方向と逆方向に直線を延ばし、塗布ブラシ71の外周と交わる点をP1とする。また、塗布ブラシ71の外周に対する点P1における接線を82、この接線82とX方向とのなす角をαとする。
空間部80を構成する面のうち、塗布ブラシ71によって最初に削られる面を83とする。この面83と空間部80を有する壁面81とのなす角をβとする。
固形潤滑剤723において、β<αとなるように、空間部80を形成することが好ましい。このような構成にすることで、塗布ブラシ71が固形潤滑剤723の空間部80に突入する際に、面83を壁面81側から削っていくことになる(図10(b))。
The
Of the surfaces forming the
In the
図11は、固形潤滑剤723を用いた場合の画像形成枚数に対する塗布ブラシ71のトルク変動(基準回転数で測定)を示すグラフである。図11に示すように、固形潤滑剤723の使用が開始され、塗布ブラシ71が空間部80に到達する前は(図10(a))、塗布ブラシ71のトルクは比較的大きい。固形潤滑剤723の使用が進み、塗布ブラシ71が空間部80に突入すると(図10(b)、(c))、塗布ブラシ71と固形潤滑剤723の接触面積が小さくなり、塗布ブラシ71のトルクは比較的小さくなっていく。固形潤滑剤723の使用が更に進み、塗布ブラシ71が空間部80の底面84に到達すると(図10(d))、塗布ブラシ71と固形潤滑剤723の接触面積が大きくなり、塗布ブラシ71のトルクは再度大きくなる。
FIG. 11 is a graph showing the torque fluctuation (measured at the standard rotation speed) of the
仮に、図12(a)〜(c)に示すように、β>αとなるような固形潤滑剤724を用いた場合、固形潤滑剤724が徐々に削り取られていくと、塗布ブラシ71が固形潤滑剤724の空間部80に突入する際に、面83を壁面81と反対側(内側)から削っていくことになる。すると、図12(c)に示すように、潤滑剤が塗布ブラシ71に取り込まれず、潤滑剤の欠片85が落ちてしまい、機内が汚染するという問題が生じる。なお、図12(a)〜(c)においても、空間部80、壁面81、点P1、接線82、面83、角α、角βについては、図10(a)〜(d)に示す固形潤滑剤723に対して定義したものと同一の符号を用いている。
As shown in FIGS. 12A to 12C, when the
次に、画像形成装置100における動作について説明する。
図13は、画像形成装置100により実行される画像形成処理を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
FIG. 13 is a flowchart showing the image forming process executed by the
まず、画像形成装置100において、電源が入れられると、制御部20は、安定化処理を行う(ステップS1)。安定化処理は、画像を形成するための各種プロセス設定を行う処理である。
First, in the
次に、制御部20は、潤滑剤量検出要求があるか否かを判断する(ステップS2)。具体的には、制御部20は、潤滑剤量検出処理を行うことが設定されているか否かを判断する。この際、制御部20は、前回の潤滑剤量検出処理から所定時間が経過しているか否かを判断し、前回の潤滑剤量検出処理から所定時間が経過している場合に、潤滑剤量検出要求があると判断する。また、制御部20は、前回の潤滑剤量検出処理から所定枚数の画像が形成されたか否かを判断し、前回の潤滑剤量検出処理から所定枚数の画像が形成された場合に、潤滑剤量検出要求があると判断することとしてもよい。
Next, the
潤滑剤量検出要求がある場合には(ステップS2;YES)、制御部20は、潤滑剤量検出処理を実行する(ステップS3)。潤滑剤量検出処理は、塗布ブラシ71を基準回転数で回転させた時のブラシモーター75の電流値から求められる塗布ブラシ71のトルクを検出することで、固形潤滑剤72の使用量等を算出する処理である。すなわち、画像形成装置100には、所定条件で塗布ブラシ71のトルク変動により変化する値を検出するモードが設けられている。潤滑剤量検出処理については、後述する。
When there is a lubricant amount detection request (step S2; YES), the
ステップS3の後、又は、ステップS2において、潤滑剤量検出要求がない場合には(ステップS2;NO)、制御部20は、画像形成部10を制御して、画像形成を開始させる(ステップS4)。
After step S3 or when there is no lubricant amount detection request in step S2 (step S2; NO), the
次に、制御部20は、安定化要求があるか否かを判断する(ステップS5)。具体的には、制御部20は、前回の安定化処理から所定時間が経過しているか否かを判断し、前回の安定化処理から所定時間が経過している場合に、安定化要求があると判断する。また、制御部20は、前回の安定化処理から所定枚数の画像が形成されたか否かを判断し、前回の安定化処理から所定枚数の画像が形成された場合に、安定化要求があると判断することとしてもよい。
Next, the
安定化要求がある場合には(ステップS5;YES)、制御部20は、安定化処理を実行する(ステップS6)。
ステップS6の後、又は、ステップS5において、安定化要求がない場合には(ステップS5;NO)、制御部20は、画像形成が終了したか否かを判断する(ステップS7)。
画像形成が終了していない場合には(ステップS7;NO)、ステップS5に戻り、処理が繰り返される。
When there is a stabilization request (step S5; YES), the
After step S6, or when there is no stabilization request in step S5 (step S5; NO), the
When the image formation is not completed (step S7; NO), the process returns to step S5 and the process is repeated.
ステップS7において、画像形成が終了した場合には(ステップS7;YES)、制御部20は、潤滑剤量検出要求があるか否かを判断する(ステップS8)。ステップS8の処理の詳細については、ステップS2と同様である。
When the image formation is completed in step S7 (step S7; YES), the
潤滑剤量検出要求がある場合には(ステップS8;YES)、制御部20は、潤滑剤量検出処理を実行する(ステップS9)。
When there is a lubricant amount detection request (step S8; YES), the
ステップS9の後、又は、ステップS8において、潤滑剤量検出要求がない場合には(ステップS8;NO)、画像形成処理が終了する。
なお、ここでは、画像形成開始前と画像形成終了後に潤滑剤量検出処理を実行することとしたが、ジョブ終了時に潤滑剤量検出処理を実行することとしてもよいし、画像形成枚数を積算して一定枚数を超えた場合に潤滑剤量検出処理を実行することとしてもよい。
After step S9, or if there is no lubricant amount detection request in step S8 (step S8; NO), the image forming process ends.
Here, the lubricant amount detection process is executed before the image formation is started and after the image formation is completed. However, the lubricant amount detection process may be executed at the end of the job, and the number of image formation sheets is integrated. Therefore, the lubricant amount detection process may be executed when the number exceeds a certain number.
次に、図14を参照して、潤滑剤量検出処理(ステップS3,S9)について説明する。
まず、制御部20は、ブラシモーター75を制御して、塗布ブラシ71の回転数を基準回転数に設定する(ステップS11)。
Next, the lubricant amount detection processing (steps S3 and S9) will be described with reference to FIG.
First, the
次に、制御部20は、画像形成部10に対して、各種プロセス設定を行う(ステップS12)。例えば、制御部20は、感光体ドラム1の電位設定、現像装置4の現像スリーブ41の電位設定、1次転写ローラー5の電位設定等を行う。
Next, the
次に、制御部20は、潤滑剤量検出プロセスを起動させる(ステップS13)。具体的には、制御部20は、ブラシモーター75を制御して、基準回転数で塗布ブラシ71を回転させ、感光体ドラム1等も回転させる。
Next, the
次に、制御部20は、塗布ブラシ71の回転数が基準回転数である状態で、塗布ブラシ71を回転させるためのブラシモーター75の電流値を取得する(ステップS14)。
塗布ブラシ71のトルクを精度良く検出するために、ブラシモーター75の電流値を取得する前の前処理として、感光体ドラム1上にベタ画像を形成し、感光体ドラム1の表面状態をリフレッシュしてもよい。ブラシモーター75の電流値を取得する際には、感光体ドラム1上にベタ画像を形成させておく。
また、感光体ドラム1上に白地部を形成させた状態で、ブラシモーター75の電流値を取得してもよい。ただし、ベタ画像でブラシモーター75の電流値を取得するか、白地部でブラシモーター75の電流値を取得するかは、毎回同じ条件とする。
Next, the
In order to detect the torque of the
Further, the current value of the
次に、制御部20は、潤滑剤量検出プロセスを終了する(ステップS15)。具体的には、制御部20は、塗布ブラシ71や感光体ドラム1等の動作を停止させる。
Next, the
次に、制御部20は、ブラシモーター75の電流値を、塗布ブラシ71のトルクに換算する(ステップS16)。制御部20は、記憶部25に記憶されているブラシモーター75の電流値と塗布ブラシ71のトルクとの対応関係を用いて、塗布ブラシ71のトルクを検出する。
Next, the
次に、制御部20は、塗布ブラシ71のトルクの変動から、固形潤滑剤72の使用量及び残量を算出する(ステップS17)。この際、制御部20は、記憶部25に記憶されている塗布ブラシ71のトルクと固形潤滑剤72の使用量又は残量の対応関係を用いる。測定値(塗布ブラシ71のトルク)が平均的なトルク変動からずれている場合には、今回のトルク変動に合うように補正して、より現実に近い固形潤滑剤72の使用量及び残量を求める。また、この時、温度や湿度等の情報に基づいて、固形潤滑剤72の使用量及び残量を補正することとしてもよい。
Next, the
図15に、画像形成枚数に対する塗布ブラシ71のトルクの平均変動と測定値(電流値から換算した値)の例を示す。平均変動は、予め求められている平均的な値である。また、平均変動については、横軸に固形潤滑剤72の残量(%)を併せて記載している。塗布ブラシ71のトルクの測定値の変動を見ると、測定値110は、塗布ブラシ71のトルクが大きくなった後、小さくなり始めたところである。測定値110は、平均変動では、図中の値111に相当するため、測定値110が測定された時の固形潤滑剤72の残量は70%程度であると予測される。
FIG. 15 shows an example of the average fluctuation of the torque of the
図16に、画像形成枚数に対する塗布ブラシ71のトルクの平均変動と測定値(電流値から換算した値)の他の例を示す。図16においても、平均変動については、横軸に固形潤滑剤72の残量(%)を併せて記載している。塗布ブラシ71のトルクの測定値の変動を見ると、測定値120は、塗布ブラシ71のトルクが次第に小さくなり、略一定となったところである。測定値120は、平均変動では、図中の値121に相当するため、測定値120が測定された時の固形潤滑剤72の残量は60%程度であると予測される。
FIG. 16 shows another example of the average fluctuation of the torque of the
次に、制御部20は、固形潤滑剤72の使用量及び残量を通知する(ステップS18)。具体的には、制御部20は、固形潤滑剤72の使用量及び残量を表示部23に表示させる。なお、制御部20は、固形潤滑剤72の使用量、固形潤滑剤72の残量の一方のみを表示させることとしてもよい。
以上で、潤滑剤量検出処理が終了する。
Next, the
With the above, the lubricant amount detection processing is completed.
また、制御部20は、固形潤滑剤72の残量が所定値以下となった場合に、固形潤滑剤72の交換を促す等、警告を通知することとしてもよい。
また、制御部20は、固形潤滑剤72の使用量又は残量から、現在のペースで画像形成装置100を使用した場合の固形潤滑剤72の交換時期(固形潤滑剤72がなくなる時期)を予測し、通知することとしてもよい。
Further, the
Further, the
以上説明したように、第1実施形態によれば、固形潤滑剤72が、固形潤滑剤72の使用量に応じて、所定条件における塗布ブラシ71のトルクに変動が生じるように構成されているので、塗布ブラシ71のトルク変動により変化する値を検出することで、固形潤滑剤72の使用量や交換時期を予測することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
例えば、固形潤滑剤72が、塗布ブラシ71により削り取られて小さくなっていく方向に沿って、硬度が異なる複数の潤滑剤の層で構成されている場合には、塗布ブラシ71に当接される潤滑剤の層の硬度に応じて塗布ブラシ71のトルクに変動が生じるため、固形潤滑剤72の使用量や残量を算出することができる。
For example, when the
また、固形潤滑剤72が、塗布ブラシ71により削り取られて小さくなっていく方向に沿って、塗布ブラシ71との接触面積が変化するように構成されている場合には、塗布ブラシ71との接触面積に応じて塗布ブラシ71のトルクに変動が生じるため、固形潤滑剤72の使用量や残量を算出することができる。
Further, when the
なお、塗布ブラシ71を基準回転数で回転させた時のブラシモーター75の電流値を塗布ブラシ71のトルクに換算することなく、塗布ブラシ71を基準回転数で回転させた時のブラシモーター75の電流値を検出し、ブラシモーター75の電流値から直接、固形潤滑剤72の使用量又は残量を算出することとしてもよい。
The current value of the
また、短期間に取得したブラシモーター75の電流値又は当該電流値から換算した塗布ブラシ71のトルクについて、1回前の値との差分(微分値)を取り、変曲点(値の増減が変化する点)を精度良く検出し、固形潤滑剤72の使用量又は残量を算出し、通知することとしてもよい。
Further, with respect to the current value of the
[第2実施形態]
次に、本発明を適用した第2実施形態について説明する。
第2実施形態における画像形成装置は、第1実施形態に示した画像形成装置100と同様の構成であるため、共通する部分については同一の符号を用い、説明を省略する。以下、第2実施形態に特徴的な構成及び処理について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment to which the present invention is applied will be described.
The image forming apparatus according to the second embodiment has the same configuration as the
記憶部25には、所定条件で塗布ブラシ71(潤滑剤供給部材)のトルク変動により変化する値を説明変数の一つとし、固形潤滑剤72の使用量又は残量を目的変数として機械学習させた機械学習結果が予め用意されている。具体的には、画像形成枚数、カバレッジ(印字率)、温度、湿度、塗布ブラシ71のトルク(塗布ブラシ71を基準回転数で回転させた時のブラシモーター75の電流値から換算した塗布ブラシ71のトルク)を説明変数とし、固形潤滑剤72の使用量又は残量を目的変数として機械学習させておく。
なお、塗布ブラシ71のトルクに代えて、塗布ブラシ71を基準回転数で回転させた時のブラシモーター75の電流値そのものを用いてもよい。
In the
Instead of the torque of the
制御部20は、所定条件で塗布ブラシ71のトルク変動により変化する値を検出する。具体的には、制御部20は、塗布ブラシ71を基準回転数で回転させた時のブラシモーター75の電流値、又は、当該電流値から求められる塗布ブラシ71のトルクを検出する。
制御部20は、検出された値(ブラシモーター75の電流値、又は、塗布ブラシ71のトルク)に基づいて、機械学習結果から固形潤滑剤72の使用量又は残量を取得し、固形潤滑剤72の交換時期を予測する。すなわち、制御部20は、予測手段として機能する。
The
The
図17に、画像形成枚数に対する塗布ブラシ71のトルク変動について、画像形成の開始当初に予測された変動ライン(当初ライン)と、機械学習結果に基づいて測定値(電流値から換算したトルクの値)から予測される変動ライン(学習ライン)を示す。また、各変動ラインに対して、横軸に固形潤滑剤72の残量(%)を併せて記載している。
FIG. 17 shows the fluctuation line (initial line) predicted at the beginning of image formation regarding the torque fluctuation of the
制御部20は、画像形成枚数、カバレッジ、温度、湿度、塗布ブラシ71のトルク変動により変化する値(ブラシモーター75の電流値又は塗布ブラシ71のトルク)から、各測定時点での固形潤滑剤72の残量を求め、今後の塗布ブラシ71のトルク変動を予測する。そして、制御部20は、固形潤滑剤72の残量が所定値以下となる時期を固形潤滑剤72の交換時期として予測し、固形潤滑剤72の交換時期を表示部23に表示させる等して、通知する。
The
ここでは、塗布ブラシ71のトルク変動により変化する値の他に、四つの情報(画像形成枚数、カバレッジ、温度、湿度)を説明変数としたが、更に、過去の固形潤滑剤72の交換履歴、トナーの交換履歴、感光体ドラム1の交換履歴等、感光体ドラム1周りの部品の交換履歴を利用してもよい。
更に、短期間に取得したブラシモーター75の電流値又は当該電流値から換算した塗布ブラシ71のトルクの1回前の値との差分(微分値)を、ブラシモーター75の電流値又は塗布ブラシ71のトルクの変動の予測に利用してもよい。
Here, in addition to the value that changes according to the torque fluctuation of the
Furthermore, the current value of the
以上説明したように、第2実施形態によれば、固形潤滑剤72が、固形潤滑剤72の使用量に応じて、所定条件における塗布ブラシ71のトルクに変動が生じるように構成されているので、塗布ブラシ71のトルク変動により変化する値を検出することで、固形潤滑剤72の使用量や交換時期を予測することができる。
また、機械学習結果を利用して、ブラシモーター75の電流値又は塗布ブラシ71のトルクに基づいて、固形潤滑剤72の使用量又は残量を取得し、固形潤滑剤72の交換時期を予測することができる。
As described above, according to the second embodiment, the
The machine learning result is used to acquire the usage amount or the remaining amount of the
なお、上記各実施形態における記述は、本発明に係る画像形成装置の例であり、これに限定されるものではない。装置を構成する各部の細部構成及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 The description in each of the above embodiments is an example of the image forming apparatus according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of each part constituting the device can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記各実施形態では、塗布ブラシ71(潤滑剤供給部材)のトルク変動により変化する値として、ブラシモーター75の電流値又は塗布ブラシ71のトルクを例に挙げて説明したが、これらに限定されない。
For example, in each of the above-described embodiments, the current value of the
1 感光体ドラム
2 帯電装置
3 露光装置
4 現像装置
5 1次転写ローラー
6 クリーニング装置
7 潤滑剤塗布機構
10 画像形成部
12 中間転写ベルト
13 2次転写ローラー
20 制御部
23 表示部
25 記憶部
71 塗布ブラシ
72 固形潤滑剤
73 加圧部材
75 ブラシモーター
100 画像形成装置
721 固形潤滑剤
722 固形潤滑剤
723 固形潤滑剤
1
Claims (12)
前記像担持体の回転軸方向に延在する固形潤滑剤と、
前記像担持体の回転軸と平行な回転軸を有し、前記固形潤滑剤及び前記像担持体に当接された状態で回転することにより、前記固形潤滑剤から削り取った潤滑剤を前記像担持体に供給する潤滑剤供給部材と、
前記潤滑剤供給部材を回転させるモーターと、
前記像担持体上の潤滑剤の量を制御する制御手段と、
を備える画像形成装置であって、
前記固形潤滑剤は、前記固形潤滑剤の使用量に応じて、所定条件における前記潤滑剤供給部材のトルクに変動が生じるように構成されており、
前記所定条件で前記潤滑剤供給部材のトルク変動により変化する値を検出する検出手段を備える画像形成装置。 A rotatable image carrier,
A solid lubricant extending in the rotation axis direction of the image carrier,
The image bearing member has a rotation axis parallel to the rotation axis of the image bearing member, and is rotated while being in contact with the solid lubricant and the image bearing member to remove the lubricant scraped from the solid lubricant agent. A lubricant supply member for supplying to the body,
A motor for rotating the lubricant supply member,
Control means for controlling the amount of lubricant on the image carrier,
An image forming apparatus comprising:
The solid lubricant is configured so that the torque of the lubricant supply member varies in predetermined conditions depending on the amount of the solid lubricant used,
An image forming apparatus including a detection unit that detects a value that changes due to a torque fluctuation of the lubricant supply member under the predetermined condition.
前記検出手段により検出された値に基づいて、前記機械学習結果から前記固形潤滑剤の使用量又は残量を取得し、前記固形潤滑剤の交換時期を予測する予測手段を備える請求項1から9のいずれか一項に記載の画像形成装置。 A value that changes due to torque fluctuation of the lubricant supply member under the predetermined condition is set as one of explanatory variables, and a machine learning result obtained by machine learning using the usage amount or the remaining amount of the solid lubricant as an objective variable is prepared in advance. Cage,
The predicting means for predicting the replacement time of the solid lubricant by acquiring the usage amount or the remaining amount of the solid lubricant from the machine learning result based on the value detected by the detecting means. The image forming apparatus according to claim 1.
前記固形潤滑剤の使用量に応じて、所定条件における前記潤滑剤供給部材のトルクに変動が生じるように構成されている固形潤滑剤。 A solid lubricant that extends in the rotation axis direction of the lubricant supply member and is rotated by the lubricant supply member in a state of being in contact with the lubricant supply member, whereby the lubricant is scraped off,
A solid lubricant configured such that the torque of the lubricant supply member varies under a predetermined condition depending on the amount of the solid lubricant used.
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