JP4297491B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置によって表面にトナー像が形成される像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を塗布する剤塗布手段とを具備し、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を直接、又は中間転写体を介して記録媒体に転写する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらの複合機などとして構成される上記形式の画像形成装置においては、剤塗布手段によって像担持体の表面に潤滑剤を塗布するので、像担持体表面の摩擦係数を下げ、その摩耗量を低減し、像担持体の寿命を伸ばすことができる。このように、像担持体の寿命を伸ばすという意味では、像担持体の表面に多量の潤滑剤を塗布し、像担持体表面の摩耗量をできるだけ少なくすることが好ましい。

ところが、像担持体表面の摩耗量が少なくなりすぎると、次に説明するように、像担持体表面に形成されたトナー像の画質が劣化するおそれがある。

この種の画像形成装置においては、像担持体を帯電する帯電装置や、像担持体上のトナー像を転写する転写装置の作動に伴う放電によって、窒素酸化物が生成され、この窒素酸化物が空気中の水分と反応して硝酸などを生じる。このような放電生成物が像担持体表面に付着すると、その表面の電気抵抗が低下し、これによって画像流れや画像ぼけなどと称せられている異常画像が発生するおそれがある。像担持体表面に潤滑剤を塗布しない画像形成装置の場合には、像担持体表面の摩擦係数が高いため、像担持体表面を清掃するクリーニング部材などによって、像担持体表面に付着した放電生成物を削り取ることができるので、上述した異常画像は発生しにくい。これに対し、像担持体に潤滑剤を塗布する形式の画像形成装置においては、像担持体表面の摩擦係数が低いため、クリーニング部材による像担持体表面の削り量が少なくなり、従ってその像担持体表面に付着した放電生成物が削り取られなくなるか、又はその削り取られ量が少なくなる。このため、像担持体表面に多量の潤滑剤を塗布すると、像担持体表面の電気抵抗が低くなり、異常画像が発生してしまうのである。

また、像担持体を帯電する帯電装置が、像担持体表面に接触しているか、又は近接して位置していると、像担持体表面に多量の潤滑剤を供給した場合、その帯電装置が潤滑剤によって汚染されてその機能が低下し、像担持体の帯電不良が発生し、これによってトナー像の画質が劣化することもある。

上述したところから判るように、像担持体表面に供給する潤滑剤の量が少なすぎると、像担持体の寿命を伸ばす効果が低下し、逆に像担持体表面に過剰の潤滑剤を供給すると、画像の画質が劣化するおそれがあり、従って適量の潤滑剤を像担持体表面に塗布する必要がある。

このため、像担持体表面の摩擦係数を所望の範囲とするために、像担持体表面に供給される潤滑剤の供給量をコントロールする機構を具備し、その塗布量のコントロールを像担持体上に形成される画像の変化を検知することによって行う画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。ところが、この構成によっては、経時での現像剤特性の劣化や、環境変動によって画像が変動してしまうので、画像の正確な変化を検知することは困難である。

特開２０００−１４７９４５号公報（第５−１２頁、図１−図１８）

本発明の目的は、像担持体表面に適量の潤滑剤を供給でき、像担持体の寿命を伸ばす効果を高め、しかも像担持体に形成されるトナー像の画質劣化の発生を効果的に抑えることのできる冒頭に記載した形式の画像形成装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、現像装置によって表面にトナー像が形成される像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を塗布する剤塗布手段とを具備し、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を直接、又は中間転写体を介して記録媒体に転写する画像形成装置において、前記像担持体の表面に当接した潤滑剤除去部材を有し、像担持体に形成されるトナー像の画像面積率が所定値未満のとき、画像形成動作時以外の時期に、像担持体を回転させながら、前記現像装置によって像担持体の表面にトナーを供給すると共に、前記潤滑剤除去部材によって、像担持体の表面に塗布された一部の潤滑剤を、像担持体の表面に供給された前記トナーと共に、像担持体の表面から除去し、前記画像面積率が所定値以上のときは、画像形成動作時以外の時期に、像担持体を回転させながら、前記現像装置から像担持体の表面にトナーを供給せずに、前記剤塗布手段によって、像担持体の表面に潤滑剤を塗布することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項１）。

また、上記請求項１に記載の画像形成装置において、前記潤滑剤除去部材は、トナー像転写後に像担持体の表面に付着する転写残トナーを除去するクリーニング部材であると有利である（請求項２）。

本発明によれば、像担持体の寿命を伸ばす効果を高め、しかも像担持体に形成されるトナー像の画質劣化の発生を効果的に抑えることができる。

図１は画像形成装置の概略を示す部分断面図である。ここに示した画像形成装置は、ドラム状の感光体により構成された像担持体３を有し、この像担持体３は、図１における反時計方向に回転駆動され、このとき帯電装置９によって像担持体３が所定の極性に帯電される。図１に例示した帯電装置９は、加圧スプリング２０によって像担持体３の表面に加圧されて回転する帯電ローラにより構成されているが、他の適宜な形態の帯電装置を用いることもできる。

帯電装置９により帯電された像担持体３の表面には、露光装置１０から出射する書き込み光（図の例では光変調されたレーザ光Ｌ）が照射され、これによって像担持体３に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１１によって、例えば黒色のトナー像として可視像化される。図示した現像装置１１は、像担持体の帯電極性と同極性のバイアス電圧が印加される現像ローラ８を有し、この現像ローラ８に担持されて搬送される乾式現像剤によって静電潜像が反転現像される。このように本例の画像形成装置は、像担持体３の表面にトナー像を形成する現像装置１１を有している。

上述のようにして、像担持体３の表面にトナー像が形成されるが、このトナー像は、像担持体３に対して矢印で示すように給送された記録媒体Ｐに、転写装置１３の作用によって転写される。記録媒体Ｐに転写されずに像担持体表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置１４によって像担持体表面から除去される。また、記録媒体Ｐとしては、例えば転写紙又は樹脂フィルムなどが使用され、かかる記録媒体Ｐは、像担持体３を離れた後、図１には示していない定着装置を通り、このとき熱と圧力の作用によって、記録媒体Ｐに転写されたトナー像が記録媒体上に定着される。定着装置を通過した記録媒体は、画像形成装置本体外に排出される。

本例のクリーニング装置１４は、クリーニング部材の一例であるクリーニングブレード２１と、クリーニングブレード２１によるクリーニング動作を補助するブラシローラ２２と、クリーニングブレード２１の基端部を固定支持し、かつブラシローラ２２を回転自在に支持するクリーニングケース２３を有している。クリーニングブレード２１はその先端エッジ部が像担持体３の表面に圧接して像担持体表面に付着する転写残トナーを掻き取り除去し、ブラシローラ２２は回転しながら像担持体３の表面に摺擦し、クリーニングブレード２１のクリーニング動作を補助する。像担持体３から除去された転写残トナーは、図示していない廃トナー貯蔵部に搬送される。

また、クリーニングケース２３内には、ブロック状の潤滑剤２４が配置され、この潤滑剤２４は加圧スプリング２５によってブラシローラ２２に押圧されている。このため、ブラシローラ２２が回転することによって、ブロック状の潤滑剤２４から粉体状の潤滑剤が少量ずつ削り取られ、その粉体状の潤滑剤がブラシローラ２２を介して像担持体３の表面に供給され、その表面に塗布される。潤滑剤としては、例えばフッ素系材料、ステアリン酸亜鉛などを適宜用いることができる。

上述のように、本例の画像形成装置においては、ブロック状の潤滑剤２４と、加圧スプリング２５と、ブラシローラ２２が、像担持体の表面に潤滑剤を塗布する剤塗布手段を構成しているが、ブロック状の潤滑剤２４の代りにシート状の潤滑剤を用いたり、かかる潤滑剤を回転ローラに圧接させ、その回転ローラを介して潤滑剤を像担持体の表面に塗布し、或いはブロック状ないしはシート状の潤滑剤を直に像担持体表面に圧接させて潤滑剤を像担持体表面に塗布することもできる。或いは、現像装置の現像剤中に潤滑剤を混合して、その潤滑剤を像担持体表面に塗布することもできる。この場合には、現像装置が剤塗布手段を構成する。

また、図１に示した画像形成装置においては、像担持体３の表面に形成されたトナー像を直接、記録媒体Ｐに転写するように構成されているが、後述するように、像担持体の表面に形成されたトナー像を中間転写体を介して記録媒体に転写するように構成することもできる。

以上説明した画像形成装置においては、像担持体３の表面に潤滑剤を塗布するので、像担持体表面の摩耗を抑え、像担持体の寿命を伸ばすことができる。ところが、先にも説明したように、潤滑剤が像担持体の表面を過剰に覆った場合には、トナー像の画質が劣化するおそれがある。そこで、本例の画像形成装置においては、像担持体３の表面に適量の潤滑剤を供給して、像担持体の寿命を伸ばし、かつ画質劣化の発生を阻止できるように、次の構成が採用されている。

先ず、像担持体３の表面に、１枚の記録媒体に転写されるトナー像が形成されたとき、当該トナー像が像担持体３の表面に占める総面積を画像部面積と称することにすると、そのトナー像の画像面積率は、（画像部面積／記録媒体面積）×１００により表わされる。ここで、像担持体３の表面に一定量の潤滑剤を供給した場合、トナー像の画像面積率によって像担持体表面の摩擦係数が変化する。すなわち、トナー像の画像面積率が大きいと、発生する転写残トナーの量も多くなるので、クリーニングブレード２１の先端エッジ部に入り込むトナーの量が増加する。このトナーは、像担持体表面に塗布された潤滑剤に対する研磨剤として作用するので、クリーニングブレード２１の先端エッジ部に入り込むトナーの量が多いと、そのトナーの研磨作用により、クリーニングブレード２１によって像担持体表面から除去される潤滑剤の量が多くなる。その結果、像担持体上の潤滑剤の量は少なくなり、像担持体表面の摩擦係数が上昇する。これに対し、トナー像の画像面積率が低いと、クリーニングブレード２１の先端エッジ部に入り込む転写残トナーの量が少なくなるので、像担持体表面に塗布された潤滑剤に作用する研磨作用が少なくなり、その結果、クリーニングブレード２１によって像担持体表面から除去される潤滑剤の量が少なくなり、或いは潤滑剤が除去されなくなる。このため、像担持体上の潤滑剤の量は多くなり、像担持体表面の摩擦係数は低下する。

本例の画像形成装置においては、上述した事実に着目し、画像形成装置にプリント信号が入力されたとき、図示していない処理装置によって、像担持体に形成されるトナー像の画像面積率が算出され、その画像面積率に応じて、像担持体３の表面に塗布された潤滑剤の量が調整される。より具体的に示すと、基準となる画像面積率の所定値が予め決められており、ここでは、この所定値が１０％であるとする。そこで、上述のようにして算出された画像面積率が１０％未満であったとすると、この場合には、トナー像転写後に像担持体表面に付着する転写残トナーが少なくなり、クリーニングブレード２１の先端エッジ部に入り込むトナーの量が少なくなる。潤滑剤に対する研磨剤として作用する転写残トナーの量が少なくなるのである。従って、この状態を放置したとすると、剤塗布手段によって像担持体３の表面に塗布された潤滑剤が、クリーニングブレード２１によって像担持体表面から除去されないか、又はその除去される量が極めて少なくなり、像担持体表面に過剰の潤滑剤が供給されてしまうことになり、これによって異常画像が発生するおそれがある。そこで、本例の画像形成装置においては、画像面積率が所定値（１０％）未満であったときは、画像形成動作時以外の時期、好ましくは画像形成動作終了後に、像担持体３を回転させながら、現像装置１１によって像担持体３の表面にトナーを供給し、そのトナーをクリーニングブレード２１の先端エッジ部に送り込む。このとき、像担持体表面には潤滑剤が塗布され続けている。

上述のように、クリーニングブレード２１の先端エッジ部にトナーが供給されるので、潤滑剤に対する研磨作用が増大し、クリーニングブレード２１によって、比較的多量の潤滑剤を、現像装置１１から像担持体表面に供給されたトナーと共に、当該像担持体表面から除去することができる。勿論、この場合、像担持体表面から一部の潤滑剤だけを除去する。このようにして、像担持体表面に過剰の潤滑剤が供給されることを阻止できる。

クリーニングブレード２１は、像担持体３の表面に当接して、その表面から潤滑剤を除去する潤滑剤除去部材としての働きもなす。本例の画像形成装置は、かかる潤滑剤除去部材を有しているのである。

現像装置１１によって像担持体３の表面にトナーを供給するには、通常の画像形成動作時の現像動作と同じく、露光装置１０によって像担持体３を露光し、その露光面にトナーを静電的に付着させてもよいし、帯電装置９による像担持体表面の帯電電位と現像ローラ８のバイアス電圧の関係を変更して像担持体表面にトナーを静電的に付着させるようにしてもよい。

上述のように、画像面積率が所定値未満のときは、像担持体３の表面に塗布された一部の潤滑剤を像担持体３の表面から除去して潤滑剤の量を調整することにより、像担持体表面に過剰の潤滑剤が供給されて、それ以降行われる画像形成動作時に異常画像が発生する不具合を阻止できる。より具体的には、画像形成動作時以外の時期に、像担持体３を回転させながら、現像装置１１によって像担持体３の表面にトナーを供給すると共に、潤滑剤除去部材によって、像担持体３の表面に塗布された一部の潤滑剤を、像担持体３の表面に供給されたトナーと共に、像担持体３の表面から除去するのである。

これに対し、前述のようにして算出された画像面積率が所定値（１０％）以上のときは、比較的多量の転写残トナーが発生し、クリーニングブレード２１の先端エッジ部に比較的多量のトナーが入り込む。従って、この場合には、画像形成動作時以外の時期、好ましくは画像形成動作終了後に、像担持体３を回転させながら、現像装置１１から像担持体３の表面にトナーを供給せずに、剤塗布手段によって、像担持体３の表面に潤滑剤を塗布する。このようにすれば、クリーニングブレード２１によって、像担持体表面の潤滑剤が過度に除去されることはなく、この場合も適量の潤滑剤が像担持体表面に供給され、像担持体の寿命を伸ばすことができる。

以上のように、像担持体３に形成されるトナー像の画像面積率に応じて、剤塗布手段により像担持体３の表面に塗布された潤滑剤の量を調整するので、像担持体表面に適量の潤滑剤を供給することができる。これにより、像担持体表面のクリーニング性を向上させ、かつ像担持体の摩耗を抑えることができると共に、異常画像の発生を防止できる。画像面積率によって、像担持体表面の摩擦係数が大きく変動してしまう不具合を防止できるのである。

また、図示した例では、トナー像転写後に像担持体の表面に付着する転写残トナーを除去するクリーニング部材の一例であるクリーニングブレード２１によって、潤滑剤除去部材を構成したので、専用の潤滑剤除去部材を設ける必要はなく、部品点数の減少と、コストの低減を達成できる。

図２及び図３は、複数の像担持体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３ＢＫが設けられ、その各像担持体まわりには、図１に示した画像形成装置と同じプロセス機器が配置され、かつ剤塗布手段が設けられている。各像担持体３Ｙ乃至３ＢＫの表面には、図１に示した画像形成装置の場合と同様にして、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。

図２に示した画像形成装置の場合には、各像担持体３Ｙ乃至３ＢＫに対向して記録媒体搬送ベルト４が配置され、給紙部１５から給送された記録媒体Ｐが、矢印Ａ方向に走行する記録媒体搬送ベルト４に担持されて搬送され、このときその記録媒体上に各像担持体３Ｙ乃至３ＢＫに形成された各色のトナー像が重ねて転写される。記録媒体搬送ベルト４を離れた記録媒体は定着装置２を通り、このときその記録媒体上のトナー像が当該記録媒体に定着され、次いでその記録媒体は排紙部１７に排出される。記録媒体搬送ベルト４に付着したトナーは、ベルトクリーニング装置１６によって除去される。

図３に示した画像形成装置の場合には、各像担持体３Ｙ乃至３ＢＫに対向して、無端ベルトより成る中間転写体１０４が配置され、各像担持体３Ｙ乃至３ＢＫに形成された各トナー像は、矢印Ａ方向に走行駆動される中間転写体１０４の表面に順次重ねて転写される。この重ねトナー像は、給紙部１５から給送された記録媒体Ｐに、二次転写装置１８によって転写され、その記録媒体が定着装置２を通るとき、当該トナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。定着装置２を通った記録媒体は、排紙部１７に排出される。中間転写体１０４上の転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１６によって除去される。図３に示した画像形成装置の場合には、像担持体の表面に形成されたトナー像が中間転写体を介して記録媒体に転写される。

図２及び図３に示した画像形成装置にも、図１を参照して先に説明した各構成をそれぞれ適用することができる。

画像形成装置の一例を示す部分断面概略図である。 複数の像担持体を有する画像形成装置の一例を示す部分断面概略図である。 複数の像担持体を有する画像形成装置の他の例を示す部分断面概略図である。

符号の説明

３，３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３ＢＫ 像担持体
１１ 現像装置
Ｐ 記録媒体

Claims (2)

1. 現像装置によって表面にトナー像が形成される像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を塗布する剤塗布手段とを具備し、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を直接、又は中間転写体を介して記録媒体に転写する画像形成装置において、前記像担持体の表面に当接した潤滑剤除去部材を有し、像担持体に形成されるトナー像の画像面積率が所定値未満のとき、画像形成動作時以外の時期に、像担持体を回転させながら、前記現像装置によって像担持体の表面にトナーを供給すると共に、前記潤滑剤除去部材によって、像担持体の表面に塗布された一部の潤滑剤を、像担持体の表面に供給された前記トナーと共に、像担持体の表面から除去し、前記画像面積率が所定値以上のときは、画像形成動作時以外の時期に、像担持体を回転させながら、前記現像装置から像担持体の表面にトナーを供給せずに、前記剤塗布手段によって、像担持体の表面に潤滑剤を塗布することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記潤滑剤除去部材は、トナー像転写後に像担持体の表面に付着する転写残トナーを除去するクリーニング部材である請求項１に記載の画像形成装置。

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