JP4982193B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しくいえば、像担持体に潤滑剤を塗布するようにした画像形成装置に関する。

特許第３７５３９０９号公報 特開２０００−３３８８１９号公報

近年、電子写真方式を用いた複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、高画質化のために帯電部材にＡＣバイアスを印加することが多くなってきている。ところが、ＡＣバイアスを用いると感光体に流れる電流量が大きくなり、感光体上にフィルミング（トナーの添加剤やワックスなどが付着すること）が発生しやすくなり、フィルミングが発生すると高湿度環境下で、フィルミング物質が吸湿し、画像ボケ等の不具合が発生する。

このため、感光体上に潤滑剤を塗布することが公知技術としてある。例えば特許文献１あるいは特許文献２などに開示されているように、フィルミングを防止するためには、像担持体上に潤滑剤を均一に一定量以上塗布することが重要である。

しかしながら、潤滑剤の塗布量が多いと、クリーニングブレードからのすり抜け量が多くなり、帯電ローラ等の帯電部材の汚れが顕著になる。したがって、感光体へのフィルミング防止と帯電部材汚れの防止という両者の問題を解決するためには、潤滑剤塗布量を最適化することが重要である。

すなわち、像担持体（感光体）への潤滑剤の塗布量によって次のような問題が発生する。
(１) 潤滑剤塗布量が過多の時
・潤滑剤塗布量が多いと、潤滑剤そのものが、ブレードからのすり抜け量増加
・ブレードをすり抜けた潤滑剤が帯電部材に付着
・帯電部材に潤滑剤が付着すると、その部分の電気抵抗が上昇
・付着部の帯電性が低下し、感光体の表面電位が低下
・表面電位が低下した部分で、地汚れが発生（帯電部材汚れ画像）
(２) 潤滑剤塗布が少ない時
・潤滑剤塗布量が少ないと、ＡＣ帯電のＡＣバイアスにより、感光体の表面が活性化する
・感光体の表面が活性化されると、感光体に異物（トナー添加剤のワックスやシリカ等）が付着しやすくなる（感光体フィルミング）
・異物付着が多くなった状態で高湿下条件で作像すると、異物が水分を含み、感光体上の潜像をみだし、像流れの画像（文字等がぼやける）が発生する

本発明の課題は、従来技術における上記問題を解決し、潤滑剤塗布量を最適化して像担持体のフィルミング防止と帯電部材の汚れ防止とを両立させることのできる画像形成装置を提供することにある。

前記の課題は、本発明により、像担持体と、該像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備え、非画像形成時に前記潤滑剤塗布手段により前記像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布モードを有する画像形成装置において、印刷枚数をカウントする枚数カウンタを備え、画像面積率と１回の印刷ジョブでの出力枚数（Ｐ／Ｊ）とに応じて潤滑剤塗布モード実行間隔枚数値を設定する設定テーブルを有し、潤滑剤塗布モードの実行が終了したら前記枚数カウンタをリセットするとともに、その後の各印刷ジョブにおける画像面積率及びＰ／Ｊを記録しておき、前記枚数カウンタによる所定枚数のカウント毎に、前記記録した各印刷ジョブにおける画像面積率及びＰ／Ｊの中で最も多く出現した画像面積率及びＰ／Ｊを、その時点での画像面積率及びＰ／Ｊとし、該その時点での画像面積率及びＰ／Ｊを前記設定テーブルに当てはめて潤滑剤塗布モード実行間隔枚数値を決定し、該決定された潤滑剤塗布モード実行間隔枚数値と前記枚数カウンタのカウント値とを比較し、前記枚数カウンタのカウント値が該決定された潤滑剤塗布モード実行間隔枚数値以上の場合に前記潤滑剤塗布モードを実行することにより解決される。

また、前記潤滑剤塗布モードの実行後、前記画像面積率及び１回の印刷ジョブでの出力枚数の情報をリセットすると好ましい。
また、温度条件により前記実行間隔枚数値を変更すると好ましい。

また、前記潤滑剤塗布モード実行時の潤滑剤塗布時間を変更可能であると好ましい。
また、温度条件により前記実行時間を変更すると好ましい。

また、前記潤滑剤がステアリン酸亜鉛であると好ましい。
また、少なくとも前記像担持体と前記潤滑剤塗布手段とを含むプロセスカートリッジを装置本体に脱着可能に設けると好ましい。

本発明の画像形成装置によれば、装置の使用状況に応じて潤滑剤塗布モードの内容を変更するので、装置の使用状況に基づいて潤滑剤塗布量を最適化し、像担持体のフィルミング防止と帯電部材の汚れ防止とを両立させることができる。

請求項２の構成により、潤滑剤塗布モードを実行する都度に画像面積率及び１回の画像形成ジョブにおける出力枚数の情報をリセットすることができる。
請求項３の構成により、温度環境に応じて潤滑剤の塗布量を最適化することができる。

請求項４の構成により、潤滑剤塗布時間を変更して最適な量の潤滑剤を塗布することができる。
請求項５の構成により、温度環境に応じて最適な量の潤滑剤を塗布することができる。

請求項６の構成により、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を用いることで、塗布性が良好となり、塗布ムラを防止できる。
請求項７の構成により、潤滑材の補充・交換を容易に行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略構成を示す断面図である。この図に示すように、本例のカラープリンタは、その内部の略中央に中間転写ベルト５６を備えている。図中矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト５６の下部走行辺に沿ってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーに対応する４つの作像ユニット１０が配置されている。

各作像ユニット１０は感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを有し、各感光体１の周りには、図２を参照して後述するように、帯電装置，現像装置，クリーニング装置等がそれぞれ配置されている。そして、４つの作像ユニットの下方には、帯電した各感光体の表面に各色画像データに基づいて露光をし、潜像を形成する露光装置９が備えられている。

また、中間転写ベルト５６を挟んで、各感光体１と対向する位置には、感光体１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５６上に一次転写する一次転写ローラ５１がそれぞれ配置されている。

中間転写ベルト５６のローラ５２で支持された部分の外側には、二次転写ローラ６１が圧接されている。二次転写ローラ６１と中間転写ベルト５６との接触部が二次転写部であり、中間転写ベルト５６上のトナー像が転写紙に転写される。

二次転写部の上方には、転写紙上のトナー像を転写紙に定着させる定着装置７０が備えられている。定着装置７０は、内部にハロゲンヒータを有する加熱ローラ７２及び定着ローラ７３に巻き掛けられた無端の定着ベルト７１と、定着ベルト７１を介して定着ローラ７３に対向、圧接して配置される加圧ローラ７４とから構成されている。

画像形成装置の下部には、転写紙を載置し、二次転写部に向けて転写紙を送り出す給紙装置２０が備えられている。なお、二次転写部と反対側に位置して、中間転写ベルト５６の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置５７が設けられている。

さて、上記のように構成されたカラープリンタにおけるプリント動作ついて簡単に説明する。
外部のパソコン等より送られた画像データに基づいて、各作像ユニット１０で感光体１上にそれぞれ、イエロ，マゼンタ，シアン，ブラックの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト５６の走行とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト５６上に合成カラー画像を形成する。

一方、給紙装置２０からは転写紙が給紙され、二次転写部に向けて給送される。そして、中間転写ベルト５６上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラを回転し、転写紙を二次転写部に送り込み、用紙上に一括してフルカラー画像を転写する。画像転写後の転写紙は定着装置７０へと送り込まれ、定着装置７０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、本体上面の排紙トレイ上にスタックする。

また、画像転写後の中間転写ベルト５６は、クリーニング装置５７で、画像転写後に中間転写ベルト５６上に残留する残留トナーを除去し、再度の画像形成に備える。

図２は、上記作像ユニット１０を詳しく示す拡大図である。
各作像ユニット１０の構成は同一であり、扱うトナーの色が異なるのみであるので、この図においては、色の区別を示すＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの表示を省略する。各作像ユニット１０は感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを有し、各感光体１の周りには、感光体１表面に電荷を与える帯電装置２、感光体１表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置４、感光体１表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置３、トナー像転写後の感光体１表面のクリーニングをするクリーニング装置８がそれぞれ配置されている。本例のカラープリンタでは、各作像ユニット１０をプロセスカートリッジとして本体に脱着可能に構成している。

帯電装置２は、帯電手段としての帯電ローラ２ａにより感光体１を均一に帯電させる。帯電ローラ２ａには帯電ローラクリーナ２ｂが付設されている。なお、本例では、帯電ローラ２ａには、図示しない電源装置よりＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳した帯電バイアスが印加される。

潤滑剤塗布装置３は、潤滑剤３ａ，潤滑剤塗布ブラシローラ３ｂ，潤滑剤塗布ブレード３ｃを備えている。
潤滑材３ａは潤滑材塗布ブラシローラ３ｂに対して加圧スプリングにより圧接されており、潤滑材塗布ブラシローラ３ｂが回転することによって徐々に削られ、その削られた潤滑材が感光体１の表面に塗布されていく。

潤滑材塗布ブラシローラ３ｂによって感光体表面に塗布された潤滑材は、潤滑材塗布ブレード３ｃによって均一な厚さになって感光体表面に定着する。潤滑材として用いられるものは、ＺｎＳｔ（ステアリン酸亜鉛）が最も一般的である。また、ブラシローラとしては、絶縁ＰＥＴ、導電ＰＥＴ、アクリル繊維などが用いられている。

現像装置４は、現像剤担持体としての現像スリーブ４ａを備えている。該現像スリーブ４ａは、スリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。また、現像装置内には２本の攪拌スクリュー４ｂ，４ｂが配設されている。

クリーニング装置８は、クリーニングブレード８ａ及び廃トナー回収コイル８ｂを有している。本例ではウレタンゴム製のクリーニングブレード８ａをカウンター方向に感光体１の表面に当接させ、そのエッジ部で転写後の残トナーを掻き取るクリーニングブレード方式である。そして、クリーニングブレード８ａで掻き取ったトナーを廃トナー回収コイル８ｂで搬送し、図示しない廃トナータンクに収容する。

ところで、像担持体（感光体）への潤滑剤の塗布量によって(１)潤滑剤塗布量が過多の時、及び、(２)潤滑剤塗布が少ない時、のそれぞれに問題が発生することについて上記したが、これに関し、本願発明者らは、潤滑剤塗布量の過多および塗布量少が発生する要因として下記のような要因があるという知見を得た。

潤滑剤塗布量過多が発生する要因
（ａ）：作像時以外の感光体の回転時間が長いとき
⇒Ｐ／Ｊ（一回の印刷ジョブでの出力枚数（Print per Job）が小さいとき
印刷前後には、感光体を印刷できる状態にするための回転時間と印刷終了から、感光体回転停止までの時間が必要となるため、低Ｐ／Ｊだと感光体の回転時間が長くなる。

（ｂ）：画像面積率が低いとき
画像面積が低いと、感光体の表面積において、感光体上のトナーが付着している個所の割合が当然すくない。トナー付着がない部分は、潤滑剤塗布効率（感光体への塗布性）が良く、感光体上への潤滑剤の塗布量が大きくなる。

（ｃ）機械の使用環境が、低温時
低温環境下では、潤滑剤を削るブラシが硬くなることにより、潤滑剤の削れ量が増え感光体への塗布量も多くなる。

潤滑剤塗布量少が発生する要因
基本的には潤滑剤塗布量過多が発生する要因と逆であり、
（ａ）：作像時以外の感光体の回転時間が短い高Ｐ／Ｊのとき
（ｂ）：画像面積率が高いとき…潤滑剤塗布部の感光体上にトナーが存在することにより潤滑剤の塗布性が低下する

このように、機械（画像形成装置）の使われ方により、潤滑剤の塗布量が異なるため、本発明に従って機械固有で塗布量を最適化することにより、潤滑剤塗布量が過多のとき及び少ないとき、の問題点を防止することが可能となる。

以下、本発明の要旨を具体的に説明する。
本例のカラープリンタは、非画像形成時に感光体ドラム１を回転させて潤滑剤塗布装置３により潤滑剤を感光体ドラム１に塗布する潤滑剤塗布モードを有している。その潤滑剤塗布モードとして、以下の４つの実施例を説明する。

［実施例１］
本第１実施例は、潤滑剤塗布モードの実行間隔を制御するものである。その塗布モード実行間隔を決定する因子は次の２つとする。
１：画像面積
２：感光体駆動時間と作像時間の比率としてのＰ／Ｊ

基本的に、１回の印刷枚数（Ｐ／Ｊ）が少ない場合および１枚あたりの画像面積が少ない場合には塗布量が多くなる傾向であるので、潤滑剤塗布頻度を少なくする（塗布モード実行間隔を長くする）。一例として、次の表１に示すような頻度で潤滑剤塗布モードを実行する。

表１において、例えば「Ｐ／Ｊ」が４〜５で「画像面積率」が１．０％〜２．０％未満の場合の潤滑剤塗布モード実行間隔は「１００枚」となる。潤滑剤塗布モードにおける感光体駆動時間（感光体回転時間）は適宜設定可能（固定値）であり、例えば数秒〜１０数秒程度とする。

本第１実施例では、潤滑剤塗布モードの実行終了ごとに枚数カウンタをリセットし（０に戻し）、印刷枚数のカウントが１０枚ごとに、実行条件を確認する。すなわち、枚数カウントが０の時から、各印刷ごとの画像面積率及びＰ／Ｊを記録しておき、枚数カウント値と実行間隔（枚数値）とを比較して実行の有無を判断する。すなわち、枚数カウント値が実行間隔（枚数値）以上の場合に塗布モードを実行する。

例
枚数カウント：２０枚時、画像面積率：２〜５％未満が最も多く、Ｐ／Ｊ：６〜１０が最も多い。→この条件の実行間隔は６０枚であるので（枚数カウント値が実行間隔（枚数値）に満たないので）、２０枚時は実行しない。
枚数カウント：１００枚時、画像面積率：５〜１０％未満が最も多く、Ｐ／Ｊ：１１以上が最も多い。→この条件の実行間隔は４０枚であるので（枚数カウント値が実行間隔（枚数値）以上であるので）、当該１００枚時に塗布モードを実行する。

なお、塗布モード実行後は、枚数カウンタだけでなく、画像面積率及びＰ／Ｊ情報もリセットする。

［実施例２］
潤滑剤は低温環境化では塗布量が増大する傾向にあるため、本第２実施例では、さらに環境の因子を加味した制御を実施する。

すなわち、低温時（所定の温度未満の場合）には、第１実施例の実行枚数（実行間隔）を１．１倍した枚数で実行する。逆に、高温時（所定の温度以上の場合）には、実行間隔（実行枚数）を第１実施例の０．９倍とする。ただし、実行枚数（実行間隔）の少数点以下は切り捨てとする。

例（低温時、例えば１０℃未満）
枚数カウント：１００枚時、画像面積率：１．０〜２．０％未満が最も多く、Ｐ／Ｊ：４〜５が最も多い。→この条件の実行間隔は１００枚×１．１＝１１０枚であるので（枚数カウント値が実行間隔（枚数値）に満たないので）、当該１００枚時に塗布モードを実行しない。

例（高温時、例えば２７℃以上）
枚数カウント：１００枚時、画像面積率：１．０〜２．０％未満が最も多く、Ｐ／Ｊ：４〜５が最も多い。→この条件の実行間隔は１００枚×０．９＝９０枚であるので（枚数カウント値が実行間隔（枚数値）以上であるので）、当該１００枚時に塗布モードを実行する。

低温時の制御と、高温時の制御は、それぞれ個別に（通常温度と低温時、通常温度と高温時、のように）実施することも可能である。また、低温時・高温時のそれぞれを２段階以上に、例えば、５℃未満の場合第１実施例の１．２倍、５℃〜１０℃未満の場合１．１倍、などのように設定することも可能である。なお、潤滑剤塗布モードにおける感光体駆動時間（感光体回転時間）は適宜設定可能（固定値）である。

［実施例３］
本第３実施例は、塗布モードの制御内容を変更するものである。具体的には、塗布モード時の感光体駆動時間（回転時間）を変更する。実行間隔は固定（例えば１００枚プリントごとに塗布モード実行）とし、塗布モード実行時の感光体駆動時間（回転時間）を次の表２に示す値に制御する。

表２において、例えば「Ｐ／Ｊ」が４〜５で「画像面積」が１．０〜２．０％の場合は、塗布モード実行時の感光体駆動時間（回転時間）は「８秒」である。

［実施例４］
潤滑剤は低温環境化では塗布量が増大する傾向にあるため、本第４実施例では、実施例３に対してさらに環境の因子を加味した制御を実施する。

すなわち、低温（例えば１０℃未満）時には、第３実施例の塗布モード実行時の感光体駆動時間（回転時間）を０．９倍する。逆に、高温（例えば２７℃以上）時には、感光体駆動時間（回転時間）を第３実施例の１．１倍にする。なお、環境データは、１枚作像ごとに温湿度を求め、絶対湿度を算出して絶対湿度から環境区分を決め、実行判断時のもっとも多い環境区分で判断する。

低温時の制御と、高温時の制御は、それぞれ個別に（通常温度と低温時、通常温度と高温時、のように）実施することも可能である。また、低温時・高温時のそれぞれを２段階以上に、例えば、５℃未満の場合第３実施例の０．８倍、５℃〜１０℃未満の場合０．９倍、などのように設定することも可能である。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、潤滑剤塗布モードの実行間隔や潤滑剤塗布モードにおける感光体駆動時間（回転時間）は一例であり、適宜設定可能である。また、画像面積及びＰ／Ｊの区分の仕方も一例であり、適宜な区分に設定可能である。また、環境因子を加味する場合の係数も一例であり、適宜な数値を設定することができる。

潤滑剤塗布装置の構成も任意であり、像担持体もドラム状に限らず、ベルト状の像担持体を採用することも可能である。また、画像形成装置の作像部等各部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

本発明に係る画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略構成を示す断面図である。 その作像ユニットを詳しく示す拡大図である。

符号の説明

１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
２ａ 帯電ローラ（帯電部材）
３ 潤滑剤塗布装置
３ａ 潤滑剤
３ｂ 潤滑剤塗布ブラシローラ
３ｃ 潤滑剤塗布ブレード
４ 現像装置
８ クリーニング装置
９ 露光装置
１０ 作像ユニット
２０ 給紙装置
５６ 中間転写ベルト
７０ 定着装置

Claims (7)

1. 像担持体と、該像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備え、非画像形成時に前記潤滑剤塗布手段により前記像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布モードを有する画像形成装置において、
   印刷枚数をカウントする枚数カウンタを備え、
   画像面積率と１回の印刷ジョブでの出力枚数（Ｐ／Ｊ）とに応じて潤滑剤塗布モード実行間隔枚数値を設定する設定テーブルを有し、
   潤滑剤塗布モードの実行が終了したら前記枚数カウンタをリセットするとともに、その後の各印刷ジョブにおける画像面積率及びＰ／Ｊを記録しておき、
   前記枚数カウンタによる所定枚数のカウント毎に、前記記録した各印刷ジョブにおける画像面積率及びＰ／Ｊの中で最も多く出現した画像面積率及びＰ／Ｊを、その時点での画像面積率及びＰ／Ｊとし、該その時点での画像面積率及びＰ／Ｊを前記設定テーブルに当てはめて潤滑剤塗布モード実行間隔枚数値を決定し、
   該決定された潤滑剤塗布モード実行間隔枚数値と前記枚数カウンタのカウント値とを比較し、前記枚数カウンタのカウント値が該決定された潤滑剤塗布モード実行間隔枚数値以上の場合に前記潤滑剤塗布モードを実行する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記潤滑剤塗布モードの実行後、前記画像面積率及び１回の印刷ジョブでの出力枚数の情報をリセットすることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 温度条件により前記実行間隔枚数値を変更することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記潤滑剤塗布モード実行時の潤滑剤塗布時間を変更可能なことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 温度条件により前記実行時間を変更することを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記潤滑剤がステアリン酸亜鉛であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 少なくとも前記像担持体と前記潤滑剤塗布手段とを含むプロセスカートリッジを装置本体に脱着可能に設けたことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。

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