JP5267008B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真式複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機、印刷装置等の画像形成装置であって、特に、像担持体上の残トナーをクリーニングするクリーニング手段にクリーニングブレードを用いた画像形成装置に関する。

一般に、静電写真プロセスが利用されている画像形成装置では、予め所定の極性に帯電された像担持体としての感光体の表面に原稿画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体の周囲の所定位置に設けられた現像部で現像される。すなわち、現像部から供給される帯電した微粉体であるトナーによって静電潜像が現像されて可視化される。感光体上に形成されたトナー像は、感光体の回転によって転写部へと達し、転写部に搬送されてきたシート状媒体、所謂転写材（以下、記録紙という。）に転写される。その後、記録紙に転写されたトナー像は、定着手段で記録紙に対して定着される。また、記録紙に対するトナー像の転写後、感光体上の残トナーは、感光体の周囲の所定位置に設けられたクリーニング手段によりクリーニングされる。

ところで、クリーニングブレードによって感光体上に残留するトナーをクリーニングする画像形成装置では、感光体とクリーニングブレードとの摩擦により異音が発生する場合がある（以下、これをブレード鳴きという）。ブレード鳴きは、特に、感光体が低速で回転する場合や感光体が停止しようとする際に発生し易い。

そのため、ビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂を表面層に有する感光体を、ポリウレタンゴムから成るクリーニングブレードでクリーニングする画像形成装置において、クリーニングブレードの各特性値をある範囲に規定することにより、ブレード鳴きを防止する技術、具体的には、クリーニングブレードは、硬度が６０°以上８０°以下であるとともに、反発弾性が１０％以上６５％以下であり、残留トナーは帯電量絶対値が５μC／ｇ以上５０μC／ｇ以下とする技術がある(例えば特許文献１参照)。しかし、トナーの種類によっては、ブレード鳴きを防止することができない場合があり、また、感光体が低速で回転する場合、ブレード鳴きを防止することは困難である。

そこで、このような不具合を防止すべく、クリーニングブレードの特性値を規定すると同時に、残留トナーの帯電量絶対値を規定して、ブレード鳴きを防止する技術が開示されている。

また、感光体の内部に重りを設け、感光体の重量と重りの重量との比を規定することにより、ブレード鳴きを防止する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。

特許文献１のように、クリーニングブレードの特性値を規制してブレード鳴きを防止しようとした場合、クリーニングブレードの特性値のバラツキによってはブレード鳴きが発生したり、また、クリーニング性に対して不利な特性値となってクリーニング不良が発生したりする場合がある。また、低温環境で発生し易い異音（以下、ブレードのビビリという。）の発生率が高くなる場合がある。

これに対し、特許文献２に開示されている技術によれば、感光体とクリーニングブレードとの摩擦によるブレード鳴きや、ブレードのビビリ等の異音発生を防止することができる。また、クリーニング性に有利な条件にブレード特性値を設定できる等の利点もある。しかしながら、感光体の内部に余分な重りを設けることは、コストアップとなり好ましいものではない。また、重りの取付け方によっては、重りがずれてしまい、それによって様々な不具合が生じることも懸念される。

特開平１０−４９０１８号公報 特開平１０−９７１５８号公報

本発明は上述の事情の下になされたもので、その目的とするところは、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦力を低下させて異音の発生を防止できる画像形成装置を提供することにある。

前記課題を達成するため請求項１に係る発明は、回転駆動を行い潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視化する現像手段と、可視化した像を中間転写体または記録媒体に転写する転写手段と、潤滑剤を前記像担持体表面に塗布する潤滑剤塗布手段と、転写後の前記像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、前記転写手段により記録媒体に転写された像を記録媒体上に定着させるための定着手段と、前記潤滑剤塗布手段により前記像担持体表面に潤滑剤の塗布を行うための潤滑剤塗布モードと、最近の印刷情報をもとに前記潤滑剤塗布モードの動作を制御する制御手段と、可視像の画像面積を計算する画像面積算出手段と、この画像面積の像担持体の走行面積に対する比率である画像面積率を算出する画像面積率算出手段と、最近印刷した画像の画像面積率からその平均値である画像面積率を算出する平均画像面積率算出手段と、印刷した記録媒体の枚数（印刷枚数）をカウントする印刷枚数カウント手段と、を備え、前記制御手段は前記潤滑剤塗布モードの動作を制御するための前記印刷情報として、前記画像面積率、もしくは前記平均画像面積率、もしくは前記平均画像面積率から算出した演算値を用いるとともに、前記潤滑剤塗布モードの動作を制御するための前記印刷情報として、前記印刷した記録媒体の枚数（印刷枚数）を用いる画像形成装置において、
複数の印刷速度を備え、前記制御手段は前記潤滑剤塗布モードの動作を制御するための前記印刷情報として、前記印刷した印刷速度を用い、前記定着手段における半速時の定着リロード時間に前記潤滑剤塗布モードを実行することとした。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤塗布モードの動作の制御内容は、前記潤滑剤塗布手段が前記像担持体に潤滑剤の塗布を行う潤滑剤塗布時間の変更であることとした。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
潤滑剤塗布モードの動作の制御内容は、前記潤滑剤塗布手段による潤滑剤塗布速度の制御とした。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置において、
印刷の記録媒体間に前記潤滑剤塗布モードを実行することとした。

請求項１の発明では、最近の印刷情報をもとに前記潤滑剤塗布モードの動作を制御する制御手段を有することで、像担持体が低速で駆動する場合に発生し易い像担持体とクリーニング手段との摩擦による異音の防止を簡易な手段により低コストで達成し、印刷速度で潤滑剤塗布モードの動作を制御することで印刷速度に応じて潤滑材の塗布タイミングを制御することができるとともに、定着手段における半速時の定着リロード時間に潤滑剤塗布モードを実施することで、潤滑剤塗布による単独の待ち時間を無くす、もしくは短縮することができる。
請求項２の発明では、潤滑剤の塗布時間を制御することで像担持体に塗布する潤滑剤の量を調整し、像担持体への潤滑剤の塗布量の過不足をなくすことができる。
請求項３の発明では、潤滑剤の塗布速度を制御することで単位時間に像担持体に塗布する潤滑剤の量を調整し、潤滑剤の塗布を素早く実施することができる。
請求項４の発明では、印刷の記録媒体間に潤滑剤塗布モードを実施することで、潤滑剤塗布モードを記録媒体間に組み込み、潤滑剤塗布による待ち時間を短縮することができる。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置１００に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置１００は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す。）、シアン（以下、「Ｃ」と記す。）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す。）の４色のトナーから、カラー画像を形成する画像形成装置（以下、「タンデム型」と記す。）１００である。

この画像形成装置１００は、潜像及びトナー像を担持する像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体１を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ表面移動部材である中間転写ベルト６ａに接触しながら、該接触部で中間転写ベルト６ａと同一方向に向かうように回転駆動される。すなわち、中間転写ベルト６ａは反時計回りの向き、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ中間転写ベルト６ａに接触しながら、時計回りの向きに回転駆動される。

図２は、図１に示した画像形成装置の一部を取り出して拡大表示したもので、感光体１を配設する画像形成ユニット２の構成を示す概略図である。図１における画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにおける各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの画像形成ユニット２についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略してある。

以下、適宜図１乃至図３を参照しつつ画像形成装置の構成を説明する。感光体１の周りには、その表面移動方向（図２における矢印方向）に沿って、感光体１の表面に形成された潜像にトナーを供給してトナー像を形成し可視化する現像手段としての現像装置５、感光体１の帯電電位を除電するクリーニング前除電装置（以下、「ＰＣＬ」と記す。）２０、感光体１上に潤滑剤を供給し且つ残留トナーをクリーニングする潤滑剤供給兼クリーニング装置２１、感光体１上の残留トナーをクリーニングし且つ感光体上に供給された潤滑剤を薄膜化するクリーニング装置７、感光体１表面を均一に帯電させる帯電手段としての帯電装置３の順に配置されている。

帯電装置３は、感光体１の表面を負極性に帯電する。本実施形態における帯電装置３は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラ３ａを備えている。すなわち、この帯電装置３は、帯電ローラ３ａを感光体１の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラ３ａに負極性バイアスを印加することで、感光体１の表面を帯電する。

感光体１の表面電位が−４００〜−５００Ｖとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加している。なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電装置３には、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングするクリーニングローラ３ｂが設けられている。クリーニングローラ３bは金属ローラ軸とローラ軸の外周に設けられたメラミン樹脂発泡体により形成されており、帯電ローラ３a表面に付着する異物を除去する働きを有する。

帯電装置３として、帯電ローラ３ａの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体１の表面に当接するように設置してもよい。これにより、帯電ローラ３ａの表面と感光体１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。これによって、感光体１上に残留トナーとの接触を減らすことができる。

このようにして帯電された感光体１の表面は、帯電ローラ３ａと現像装置５との間で、露光手段である露光装置４からの走査光４ａによって露光され、該表面には、各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、各色用の各感光体１に対して各色に対応した走査光４ａを出射し静電潜像を書き込む。本実施形態の露光装置４は、レーザ方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。

現像装置５は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。また、ここでは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置５は、トナーボトル３５から、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。この現像ローラ５ａは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。

現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ上に穂立ちした状態となって感光体１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５ａは、感光体１と対向する領域（以下、「現像領域」と記す。）において感光体１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ上に穂立ちしたキャリアは、感光体１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体１の表面に供給し、現像する。このとき、現像ローラには、図示しない電源から−３００Ｖの現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。

感光体１の上方には、該感光体１に可視化したトナー像を記録媒体に転写する転写手段（一次転写ローラ６ｅ）を備えた転写装置６が配置されている。本実施例では各感光体１上のトナー像を一旦中間転写ベルト上に転写してから、最終記録媒体である記録紙（シート状媒体）に転写する中間転写ベルト方式である。

転写装置６における中間転写ベルト６ａは、３つの支持ローラ６ｂ、６ｃ、６ｄに張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。中間転写ベルト６ａ上には、上流から各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように順に転写される。

静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない一次転写ローラ６ｅを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと接触する中間転写ベルト６ａの部分の裏面に、それぞれ転写手段としての各一次転写ローラ６ｅＹ、６ｅＭ、６ｅＣ、６ｅＫを配置している。ここでは、一次転写ローラ６ｅにより押圧された中間転写ベルト６ａの部分と感光体１とによって、転写領域が形成される。

各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト６ａ上に転写する際には、一次転写ローラ６ｅに正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写する領域（以下、一次転写領域）と記す。）には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト６ａ上に静電的に付着し、転写される。なお、中間転写ベルトを使用せず、感光体のトナー画像を記録紙に直接転写する方式の画像形成装置もあり、そのような画像形成装置においても、本発明は適用可能である。

中間転写ベルト６ａの周りであって最上流の画像形成ユニット２Ｙの上流には、該中間転写ベルト６ａの表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置６fが設けられている。このベルトクリーニング装置６fは、中間転写ベルト６ａの表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。

なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置６ｆ内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。この転写ベルト６ａは、体積抵抗率が１０^９〜１０^１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いることが好ましいが、弾性層を含む複数の樹脂層にしてもよい。

支持ローラ６ｄに張架された中間転写ベルト６ａの部分には、二次転写ローラ６ｇが接触して配置されている。この中間転写ベルト６ａと二次転写ローラ６ｇとの間には二次転写領域が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。

この転写紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット９内に収容されており、ピックアップローラ１０、レジストローラ対１１等によって、二次転写領域まで搬送される。そして、中間転写ベルト６ａ上に重ね合わされたトナー像は、二次転写領域において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ６ｇに正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト６ａ上のトナー像が転写紙上に転写される。

ここで潤滑剤供給兼クリーニング装置２１は、ケースに収容された固形状の潤滑剤２１ｂと、一方の側を感光体１に圧接されて感光体１上に存在する残留トナーをクリーニングしながら他方の側を潤滑剤２１ｂに接触して潤滑剤を削り取り感光体１に塗布する潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａと、潤滑剤２１ｂを潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａに押しつける加圧スプリング２１ｃと、感光体１上の残留トナーをクリーニングすることで潤滑剤供給兼クリーニング部材２１aに蓄積した残留トナーを掻き落とす除去部材２１ｄから主に構成されている。

本実施例の潤滑剤供給兼クリーニング部材２１aはブラシローラであるが、これはゴムローラやスポンジローラでも構わない。潤滑剤２１ｂは直方体状に形成されており、潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａは感光体１の軸方向に延びた長尺形状をしている。潤滑剤２１ｂは、そのほぼ全てを使い切れるように、潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａに対して加圧スプリング２１ｃで付勢されている。

潤滑剤２１ｂは消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング２１ｃで加圧されているために常時潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａに当接している。本実施例における加圧スプリング２１による加圧力は５００ｍＮとする。除去部材２１dはフリッカーで構成されているが、これはブラシローラやブレードでも構わない。除去部材２１ｄにより、潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａの表面は常に清掃されている為、潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａは潤滑剤の供給やクリーニングを長期に渡って安定して行え、高寿命化にも繋がる。

潤滑剤としては、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらは単独または２種類以上を混合して用いることができる。特に、脂肪酸金属塩が好ましい。脂肪酸金属塩としては、脂肪酸としては、直鎖状の炭化水素が好ましく、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等が好ましく、ステアリン酸が一層好ましい。金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チタン、鉄などが挙げられる。これらの中で、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが好ましく、特に、ステアリン酸亜鉛がもっとも好ましい。

図３はクリーニング装置７の一部をなすクリーニング部材７aが感光体ドラム１に接触している状態を示した拡大図である。クリーニング部材７ａは感光体１上の残留トナー、不純物を除去するものであるが、粉状潤滑剤１７を薄膜化する手段を兼ねている。

このように、潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａ、クリーニング部材７aの何れも、感光体１表面に対して潤滑材を塗布する機能と転写後の感光体１表面をクリーニングする機能を有するので、クリーニング手段であると共に潤滑剤塗布手段であるといえる。

クリーニング部材７ａには、短冊形状の弾性体であるゴム部材を用いる。ゴム部材を用いることにより、感光体１にある量、食い込ませて（押し込んで）接触させることができ、クリーニング部材７ａは感光体１に押し付けられて変形しニップ部３２を形成することができる。

粉状潤滑剤１７はトナーと同じようにクリーニング部材７ａのニップ部３２に滞留し、クリーニング部材７ａからの圧力によって感光体１表面に薄膜潤滑剤１９となって通過する。潤滑剤供給兼クリーニング装置２１により塗布する粉体状の潤滑剤は微粉であるほどクリーニング部材７ａにより感光体１表面上に分子膜レベルで薄膜化できる。

潤滑剤の皮膜化が進行することで潤滑剤はその潤滑性を十分に発揮できるようになる。逆に潤滑剤が粗い粉状態でクリーニング部材７ａのニップ部３２に進入してくると感光体１上に膜化する量以上の余った潤滑剤が残留してしまい、やがてニップ部３２を粉状体ですり抜けて感光体１に付着し、帯電手段の汚染の原因となってしまう。さらには、感光体１表面の潤滑膜ムラが発生し、現像、転写、クリーニングに対して悪影響が発生する。

上述したように感光体１は図３中矢印Ａ方向に回転し、クリーニング部材７ａであるゴム部材は回転方向Ａに対してカウンタで接触するように配置されている。カウンタで接触させたほうがクリーニング部材７ａとのニップ部３２で均一に圧力が加わり、潤滑剤を感光体１に効果的に薄膜状態となって付着させることができる。

図２に示したように、クリーニング装置７は、クリーニングブレード７ａ、クリーニングブレード７ａを支持し軸部３３を支点として揺動可能な支持部材７ｂ、支持部材７ｂの一端側を加圧するブレード加圧スプリング７ｃを備える。ブレード加圧スプリング７ｃにより軸部３３を支点として揺動したクリーニングブレード７ａは感光体１に押圧される。

感光体１に押圧されたクリーニングブレード７ａは、感光体１の回転とともに摺接されて、転写後に残留し潤滑剤供給兼クリーニング装置２１でクリーニングしきれなかった感光体１上のトナーを除去する。さらに、潤滑剤供給兼クリーニング装置２１によって感光体１上に供給された潤滑剤を薄層化する。

クリーニングブレード７ａは、支持部材７ｂに貼着されている。支持部材７ｂは特に限定されないが、金属、プラスチック、セラミック等を用いることができる。クリーニングブレード７ａは、摩擦係数の低い弾性体として、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等のうちウレタンエラストマー、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマーを挙げることができる。クリーニングブレード７ａとしては、熱硬化性のウレタン樹脂が好ましく、特に、ウレタンエラストマーが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。エラストマーには、ゴムも含まれる。

クリーニングブレード７ａは、硬度（ＪＩＳ―Ａ）が、６５〜８５度の範囲が好ましい。また、クリーニングブレード８ａは、厚さが０．８〜３．０ｍｍで、突き出し量が３〜１５ｍｍの範囲にあることが好ましい。さらに、その他の条件として当接圧、当接角度、食い込み量等は適宜決定することができる。

ここで、本発明の画像形成装置１００の画像形成動作について、図１、図２によって説明する。画像形成動作開始によって、初めに帯電装置３で感光体１上に負極性に一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３ａに付着したトナーや潤潤滑剤等の汚れはクリーニングローラ３bでクリーニングされる。

次に、露光装置４は、画像データに基づいて感光体１の表面にレーザによる走査光４ａ
を走査しながら照射して、潜像を形成する。この潜像は、現像装置５で、トナー像として可視像化される。トナーとしては、カラートナーの対応が容易なことから磁性キャリアとともに用いる二成分現像剤が好ましい。

このときに、トナー像が形成された感光体１が回転して一次転写領域に入り、同時期に移動してきた中間転写ベルト６ａに一次転写領域で接触する。一次転写領域では、感光体１上で現像されたトナー像は、転写電界やニップ圧の作用を受けて中間転写ベルト６ａに転写される。この転写により、中間転写ベルト６ａ上にトナー像が転移し形成される。感光体１が複数のカラートナーの数だけあるタンデム型では、この一次転写が複数回繰り返されることで、中間転写ベルト６ａに色重ねカラートナー像が形成される。

給紙カセット９或いは手差しトレイ３１から送り出された記録紙は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラによりレジストローラ対１１へ搬送される。中間転写ベルト６ａ上のトナー像は、中間転写ベルト６ａ上の色重ねカラートナー像と二次転写領域（二次転写ローラ６ｇと中間転写ベルト６ａとの対向領域）で会合するような所定のタイミングでレジストローラ対１１から送出された記録紙に、二次転写領域で、二次転写ローラ６ｇによる転写電界やニップ圧の作用を受けて転写される。

この転写により、記録紙上にはフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された記録紙は、定着装置８で加熱ローラ８ａ、加圧ローラ８ｂ間を通過する間にこのフルカラートナー像が定着された後、排紙ローラ１２を経て画像形成装置１００の排紙トレイ３０上に排紙される。

本実施の形態例である画像形成装置１００は画像形成時の印刷速度を２種類有する。一つは通常印刷時の標準速(線速度１２０ｍｍ/ｓｅｃ)であり、他の一つは熱伝達効率の悪い厚紙を通紙する際の半速(線速度６０ｍｍ/ｓｅｃ)であり、紙種等に応じて何れを選択することもできる。

一方、転写前における、感光体１の表面電位は地肌部（白地背景部）で−５００Ｖ、レーザによる走査光４ａで露光された画像部で−５０Ｖである。−５００Ｖの直流と０．５〜２ｋＶの交流電圧による現像バイアスで負極性のトナーが画像部に現像される。一次転写領域では、正極性の＋４００〜４５０Ｖの直流と０．５〜２ｋＶの交流電圧による転写バイアスで中間転写ベルト６ａにトナー像を転写する。

一次転写後は、転写電界による影響で、感光体１の表面電位は、地肌部（白地背景部）で−２００Ｖ、画像部で−１０Ｖ程度になっている。転写後の感光体１上のトナーは、この−２００Ｖと−１０Ｖによる電界で画像のエッジ部に強く感光体１表面に付着して、クリーニングブレード７aをすり抜けてしまい、感光体１上にトナーが残留したまま帯電されるために地肌かぶり、白点等の異常画像になる。この感光体１上に残留する電界を、ＰＣＬ２０で光照射することで、トナーのない地肌部の電位を−２００Ｖから０Ｖにして、−１０Ｖの画像部と電界を形成させ、トナーの感光体１への付着力を減少させて、クリーニング不良の発生を抑える。

またその後、ブラシローラである潤滑剤供給兼クリーニング部材２１aが固体状潤滑剤２１ｂに接触して潤滑剤を掻き取りながら、感光体１と対向する位置まで搬送/供給する。その後潤滑剤供給兼クリーニング部材２１aは、潤滑剤供給兼クリーニング部材２１aの芯金に印加されるバイアス（+１００Ｖ）による静電的な力と潤滑剤供給兼クリーニング部材２１aとの接触による物理的な力で感光体１上の残留トナーをクリーニングする。

次に、感光体１に当接しているクリーニングブレード７ａで潤滑剤が押圧されて薄い膜を形成する。この薄膜が感光体１の摩擦係数を低下させる。このとき、感光体１の摩擦係数μを０．４以下にすることが好ましい。この感光体１の摩擦係数を減少させることで、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦による異音の発生を防止できる。また、クリーニングブレード７ａの変形又はめくれを抑えることに繋がり、トナーがクリーニングブレード７ａをすり抜けるのを防止して、クリーニング不良の発生を抑制することができる。加えて、感光体１上のトナーはクリーニングされやすくなり、さらに感光体１表面との付着力も減少していることから円形度が０．９４以上の残留トナーであってもクリーニングすることができる。

本発明における潤滑剤塗布モードとは、画像形成動作を行わずに感光体１を駆動させる（所謂空転させる）モードであり、ことで、潤滑剤供給兼クリーニング部材２１aから感光体１へ潤滑剤の供給を行なうタイミング、時間、速度を決定し、紙間や定着リロードにおいて随時実行することで、潤滑剤の塗布、薄膜化を効率的に行い、感光体１の摩擦係数を減少させ、異音の発生を防止するモードである。潤滑剤塗布モードにおいて、中間転写ベルト６aは感光体１との摩擦による傷の発生を防止するために感光体１の駆動と同期して駆動する。また、感光体１の駆動時は感光体の表面電位と現像バイアスのポテンシャルが作像時と同様になるように帯電装置と現像装置にバイアス印加を行っても構わない。露光や、転写動作は行なわない。

＜潤滑剤塗布モードの制御１＞
本発明における潤滑剤塗布モードの制御方法について説明する。
潤滑剤供給兼クリーニング部材２１ａ及びクリーニング部材７aは常時感光体１に接触している状態にあるので、画像形成動作を行わずに感光体１を駆動させる（所謂空転させる）潤滑剤塗布モードを実行することで、潤滑剤供給兼クリーニング部材２１aから感光体１へ潤滑剤の供給が行なわれ、かつクリーニングブレード７aで薄膜化が行われ、感光体１の摩擦係数が減少し、異音の発生が防止される。本発明では特に、最近の印刷情報をもとに前記潤滑剤塗布モードの動作（潤滑剤塗布のタイミング、塗布の度合い等）を制御するので、異音が発生する前に潤滑剤が塗布されることになる。

異音が発生しやすい、印刷速度が低速での作像を実行する前に、最近の印刷情報を元に像担持体表面に潤滑剤を適量塗布し、像担持体の摩擦係数を低下させて異音の発生を防止できる。また、連続印刷により経時で像担持体の摩擦係数が上昇し異音が発生しやすい条件になる前のタイミングで、潤滑剤塗布モードにより像担持体に潤滑剤を適量塗布し、像担持体の摩擦係数を低下させて異音発生を防止できる。また、異音防止用の部材を取り付けることなく異音の発生を防止することができ、クリーニング手段の特性値を厳しく条件付けなくても異音を防止できるため、部品のバラツキによる特性値のバラツキに対して余裕あるクリーニングを実現できる。

潤滑剤塗布モードの制御を実行する塗布モード制御手段として、例えば、画像形成装置において通常使用されている、画像形成のプロセス制御を行うために設けられた、ＣＰＵ、記憶手段等で構成される制御装置（図示せず）にその機能を担わせることができる。或いは、ＣＰＵ、記憶手段等で構成される専用の制御装置を設けてもよい。何れにしても、塗布モード制御手段は、画像形成のプロセス制御を行う制御手段と情報の入出力を行い連携して動作する。塗布モード制御手段は、最近の印刷情報や、これから行なおうとする印刷速度（感光体１の回転速度）等の情報を入力して、感光体１の空回転のタイミング（例えば、画像ｎ枚ごとの紙間で実行する場合におけるｎ値の変更）や空転時間（回数）、空転時の線速度等を経験値から演算して感光体１及び感光体まわりのプロセス部材の駆動手段を制御して潤滑剤塗布モードを実行する。

＜塗布モード制御手段による制御手順の例１＞
図４を参照しつつ説明する。塗布モード制御手段は、作像時の画像面積を計算する画像面積算出手段と、この画像面積の像担持体（感光体１）の走行面積に対する比率である画像面積率を算出する画像面積率算出手段と、最近印刷した画像の画像面積率から平均を算出する平均画像面積率算出手段を備える（不図示）。画像面積率で潤滑剤塗布モードの動作を制御することで、像担持体の摩擦係数が上昇しやすい高画像面積率の画像が多かったときには潤滑剤の塗布量を多くし、摩擦係数の上昇が少ない低画像面積率の画像が多かった時は潤滑剤の塗布量を少なめにし、最近の印刷条件よって潤滑剤の塗布量を制御することができ、異音を確実且つ有効に防止できる。

（ステップＳＰ−１）：前ジョブの印刷が終了すると塗布モード制御手段は、画像面積算出手段により、この画像形成装置が直近の過去に印刷した画像の画像データを入力して最近１０枚の画像面積を算出する。画像面積率算出手段により、印刷時の印刷速度（感光体１の走行速度）から時間当たりの感光体通過面積に対する画像面積の比率である画像面積率を算出する。平均画像面積率算出手段により、画像面積率算出手段が算出した１０個の画像面積率データを平均して平均画像面積率を算出する。これらの算出は画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋのそれぞれについて行なう。例えば、画像面積率をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋとする。

画像面積率に応じて潤滑剤塗布モードの実施の有無と潤滑剤の塗布量（塗布時間、塗布速度）をどのような値にすべきかについて、実験データが予め制御手段の記憶部に記憶されている。したがって、画像面積率がわかれば、潤滑剤塗布モードの実施の有無と潤滑剤の塗布量（塗布時間、塗布速度）を設定できる。ただ、実際には、感光体１には中間転写ベルト６ａから逆転写によりトナーが付着される。本例のようにタンデムタイプの画像形成装置では、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは作像において下流に行くほどユニットに逆転写トナーが入力される。この逆転写トナーは最下流のユニットほど上流のユニットからの逆転写トナーの入力が多くなる。感光体１上の逆転写されるトナーが多いと、潤滑剤の塗布効率が低下する。そこで、ステップＳＰ−２では、以下のように、この逆転写によるトナーの付着を考慮して補正する。

（ステップＳＰ−２）：塗布モード制御手段は、ステップＳＰ−１で算出した平均の画像面積率に基づき、逆転写を考慮して画像面積率を変換する補正を行なう。例えば、変換後の画像面積率をＹ’、Ｍ’、Ｃ’、Ｋ’とすると、上流からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順であるので、以下のように変換する。

Ｙ’＝Ｙ、
Ｍ’＝Ｍ＋Ｙ×０．５、
Ｃ’＝Ｃ＋（Ｙ＋Ｍ）×０．５、
Ｋ’＝Ｋ＋（Ｙ＋Ｍ＋Ｃ）×０．５、
（ここで、０．５は経験的な定数の例である。）

（ステップＳＰ−３）：塗布モード制御手段は、ステップＳＰ−２で変換した画像面積率の中の最大値Ｘを取得する。例えば、Ｃ’＞Ｙ’＞Ｋ’＞Ｍ’であれば、Ｘ＝Ｃ’となり、Ｍ’＝Ｙ’＞Ｃ’＞Ｋ’であれば、Ｘ＝Ｍ’＝Ｙ’となる。

（ステップＳＰ−４、ＳＰ−５）：ステップＳＰ−３で取得した画像面積率の最大値から、画像面積率の最大値の大きさに応じて、必要な感光体１の空転時間、線速度を判断し、実行する。

例えば、
０≦Ｘ≦５％→空転時間０秒、線速度１２０ｍｍ/秒、
５％≦Ｘ≦１０％→空転時間１０ｓｅｃ、線速度１２０ｍｍ/ｓｅｃ、
１０％≦Ｘ≦２０％→空転時間２０ｓｅｃ、線速度１２０ｍｍ/ｓｅｃ、
１０％≦Ｘ≦２０％→空転時間２０ｓｅｃ、線速度１２０ｍｍ/ｓｅｃ、
２０％≦Ｘ≦４０％→空転時間３０ｓｅｃ、線速度１２０ｍｍ/ｓｅｃ、
４０％＜→空転時間３０ｓｅｃ、線速度１８０ｍｍ/ｓｅｃ、
で実行する。ここで、空転時間は潤滑剤塗布時間、線速度は潤滑剤塗布速度に相当する。
このように、潤滑剤の塗布時間を制御して像担持体に塗布する潤滑剤の量を調整し、像担持体への潤滑剤の塗布量の過不足をなくすことができる。潤滑剤の塗布速度を制御することで単位時間に像担持体に塗布する潤滑剤の量を調整し、潤滑剤の塗布を素早く実施することができる。

以上のことをまとめると次のようになる。
空回しのタイミングについては、紙間で行なうことができる。ただし、次回に行なう作像が半速（標準速度の１/２の速度）である場合、定着装置８の定着速度を変える関係上、定着温度が安定するまでの待ち時間が生ずるので、この定着リロード時間に空回しを実行する。

本実施例においては、平均画像面積率が０〜５％であった場合は、潤滑剤塗布モードは実施せず、５％以上であった場合に実施する。具体的には、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの４つの平均画像面積率の中から最も高い面積率を抽出し、その面積率から潤滑剤塗布モードの実施判断を行う。さらにその時の面積率によって、潤滑剤塗布モードの潤滑剤塗布時間（感光体１の空転駆動時間）と潤滑剤の塗布速度（感光体１の駆動速度）を決定する。

実施の判断は平均画像面積率だけでなく、画像面積、画像面積率でも構わない。また、（平均）画像面積率から算出される演算値でも良い。例えば、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは作像において下流に行くほどユニットに逆転写トナーが入力される。この逆転写トナーは最下流のユニットほど上流のユニットからの逆転写トナーの入力が多くなる。この逆転写トナーの入力を考慮した演算を行った上で、４つのユニットから最も高い演算値を抽出し、潤滑剤塗布モードの実施判断を行うこともできる。

潤滑剤塗布モードの実施タイミングの一つは、半速時の定着リロード時間とする。標準速時や待機時から半速で印刷を行う場合には定着温度を半速時の温度に変更する必要があり（温度を上げるか下げるか、何度Ｃに変えるかは半速前に定着装置の状態により異なる）、この時の定着温度の変更時間はお待たせ時間となる。この時に潤滑剤塗布モードを実施することで、潤滑剤塗布モード単独でのお待たせ時間を無くす。もしくは短縮することができる。さらに、感光体１とクリーニングブレード７aの摩擦による異音は印刷速度が遅い時に発生しやすいため、このタイミングで潤滑剤塗布モードを実施することは異音抑制に対して非常に効果的となる。

＜潤滑剤塗布モードの制御２＞
潤滑剤塗布モードの実施タイミングのもう一つは、印刷の記録媒体間（次作像前の所謂紙間）となる。図５は標準の印刷速度（標準速）、図６は標準速の１/２の半速で連続印刷が行なわれる場合である。画像形成装置１００は作像時の画像面積を計算する画像面積算出手段と、この画像面積の像担持体の走行面積に対する画像面積率算出手段と、最近印刷した画像の面積率から平均を算出する平均画像面積率算出手段を有する点では、前記制御１と同じであるが、加えて、印刷した記録媒体の枚数をカウントする印刷枚数カウント手段を備える（不図示）。

印刷枚数で潤滑剤塗布モードの動作を制御することで、連続印刷で像担持体の摩擦係数が上昇してきたときに潤滑剤の塗布を行い、摩擦係数の上昇を抑制することができる。また、画像面積率の情報を組み合わせることで、高画像面積率が多くとられた時は短い枚数間隔で潤滑剤塗布モードを行い、低画像面率が多くとられた時は長い枚数間隔で潤滑剤塗布モードを実施することができる。したがって、連続印刷における像担持体の摩擦係数上昇により発生する異音を防止できる。

連続印刷を実施することで感光体１は帯電によるハザードと感光体１上の転写残の存在による潤滑剤の塗布効率の低下により、潤滑剤の摩擦係数が上昇する傾向にある。この摩擦係数の上昇により、感光体１とクリーニングブレード７aの摩擦による異音の発生が懸念される。

この時に、（平均）画像面積率（これは画像面積や面積率から算出した演算値でも構わない）が何枚連続したか（Ａ４横以下のサイズを１枚とカウントし、それ以上のサイズであった場合は２枚とカウントする。連続印刷枚数は、印刷枚数カウント手段によるカウント値を用いる。さらに、高画像面積率の画像は転写残トナーが多くなるために潤滑剤の塗布効率が低下するために感光体の摩擦係数の上昇が早くなるため、潤滑剤塗布モードを実施する枚数間隔を短くする）と、印刷速度（半速時は異音が発生しやすいため、標準速と比べて、潤滑剤塗布モードを実施する紙間を短くする）から潤滑剤塗布モードの実施を判断して、潤滑剤塗布モードの実施と潤滑剤の塗布量（塗布時間、塗布速度）を決定し、印刷の記録媒体間で潤滑剤の塗布を実施する。

これにより、連続印刷での感光体１の摩擦係数の上昇による感光体１とクリーニングブレード７aの摩擦による異音の発生を防止できる。さらに潤滑剤塗布モードを記録媒体間に組み込みことで、潤滑剤塗布によるお待たせ時間を短縮することができる。

図５におけるステップＰ−１、Ｐ−２及び、図６におけるステップＰ’−１、Ｐ’−２は、それぞれ前記図４におけるステップＳＰ−１、ＳＰ−２の内容に準ずる。図５（図６）におけるステップＰ−３（Ｐ’−３）では、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、中のある画像形成ユニットでステップＰ−２（Ｐ’−２）における変換値が経験則で規定されたＷパーセントのものがＺ枚連続したら（ＹＥＳ）、ステップＰ−４、（Ｐ’−４）に進み、印刷の記録媒体間（次作像前の所謂紙間）で潤滑剤塗布モードを実行する。印刷の記録媒体間に潤滑剤塗布モードを実施することで、潤滑剤塗布モードを記録媒体間に組み込み、潤滑剤塗布によるお待たせ時間を短縮することができる。ステップＰ−３（Ｐ’−３）で変換値が規定のＷパーセントのものがＺ枚連続という条件を満たさない場合は（ＮＯ）、潤滑剤塗布モードを実行することなく、次の作像に進み、ステップＰ−１（Ｐ’−１）を行なう。

潤滑剤塗布モード実行有無の基準は、具体的には、図５の例では、
ＷパーセントのものがＺ枚連続とは、図示するように、
ケース１：Ｗ％＝（５〜１０％）の画像がＺ＝１００枚、
ケース２：Ｗ％＝（１０〜２０％）の画像がＺ＝７０枚、
ケース３：Ｗ％＝（２０〜３０％）の画像がＺ＝５０枚、
ケース４：Ｗ％＝３０％以上の画像がＺ＝１０枚、
となり、これらの条件を満たした場合に、
ケース１では：感光体１の空転時間１０ｓｅｃ、線速度１２０ｍｍ／ｓｅｃ、
ケース２では：感光体１の空転時間１５ｓｅｃ、線速度１２０ｍｍ／ｓｅｃ、
ケース１では：感光体１の空転時間２０ｓｅｃ、線速度１２０ｍｍ／ｓｅｃ、
ケース１では：感光体１の空転時間３０ｓｅｃ、線速度１２０ｍｍ／ｓｅｃ、
の条件で潤滑剤塗布モードを実行する。ここで、空転時間は潤滑剤塗布時間、線速度は潤滑剤塗布速度に相当する。潤滑剤の塗布時間を制御して像担持体に塗布する潤滑剤の量を調整し、像担持体への潤滑剤の塗布量の過不足をなくすことができる。潤滑剤の塗布速度を制御することで単位時間に像担持体に塗布する潤滑剤の量を調整し、潤滑剤の塗布を素早く実施することができる。

同様に、潤滑剤塗布モード実行有無の基準は図６の例では、
ＷパーセントのものがＺ枚連続とは、図示するように、
ケース１：Ｗ％＝（５〜１０％）の画像がＺ＝３０枚、
ケース２：Ｗ％＝（１０〜２０％）の画像がＺ＝２０枚、
ケース３：Ｗ％＝（２０〜３０％）の画像がＺ＝１０枚、
ケース４：Ｗ％＝３０％以上の画像がＺ＝５枚、
となり、これらの条件を満たした場合に、
ケース１では：感光体１の空転時間１０ｓｅｃ、線速度１８０ｍｍ／ｓｅｃ、
ケース２では：感光体１の空転時間２０ｓｅｃ、線速度１８０ｍｍ／ｓｅｃ、
ケース１では：感光体１の空転時間３０ｓｅｃ、線速度１８０ｍｍ／ｓｅｃ、
ケース１では：感光体１の空転時間３０ｓｅｃ、線速度２４０ｍｍ／ｓｅｃ、
で潤滑剤塗布モードを実行する。

画像形成装置の構成を示す概略図である。 画像形成装置を構成する画像形成ユニットを取り出して拡大表示した図である。 クリーニング部材が感光体ドラム１に接触している状態を拡大して示した図である。 制御例を説明したフローチャートである。 制御例を説明したフローチャートである。 制御例を説明したフローチャートである。

符号の説明

１、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体
２、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ 画像形成ユニット
３ 帯電装置
３ａ 帯電ローラ
３ｂ クリーニングローラ
４ 露光装置
４ａ 走査光
５ 現像装置
５ａ 現像ローラ
６ 転写装置
６ａ 中間転写ベルト
６ｂ、６ｃ、６ｄ 支持ローラ
６ｅＹ、６ｅＭ、６ｅＣ、６ｅＫ 一次転写ローラ
６f ベルトクリーニング装置
６ｇ 二次転写ローラ
７ クリーニング装置
７ａ クリーニング部材
７ｂ 支持部材
７ｃ ブレード加圧スプリング
８ 定着装置
８ａ 加熱ローラ
８ｂ 加圧ローラ
９ 給紙カセット
１０ ピックアップローラ
１１ レジストローラ対
１２ 排紙ローラ
１７ 粉状潤滑剤
１９ 薄膜潤滑剤
２０ 前除電装置
２１ 潤滑剤供給兼クリーニング装置
２１ａ 潤滑剤供給兼クリーニング部材
２１ｂ 固形状の潤滑剤
２１ｃ 加圧スプリング
２１d 除去部材
３０ 排紙トレイ
３１ 手差しトレイ
３２ ニップ部
３３ 軸部
３５ トナーボトル
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 回転駆動を行い潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視化する現像手段と、可視化した像を中間転写体または記録媒体に転写する転写手段と、潤滑剤を前記像担持体表面に塗布する潤滑剤塗布手段と、転写後の前記像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、前記転写手段により記録媒体に転写された像を記録媒体上に定着させるための定着手段と、前記潤滑剤塗布手段により前記像担持体表面に潤滑剤の塗布を行うための潤滑剤塗布モードと、最近の印刷情報をもとに前記潤滑剤塗布モードの動作を制御する制御手段と、可視像の画像面積を計算する画像面積算出手段と、この画像面積の像担持体の走行面積に対する比率である画像面積率を算出する画像面積率算出手段と、最近印刷した画像の画像面積率からその平均値である画像面積率を算出する平均画像面積率算出手段と、印刷した記録媒体の枚数（印刷枚数）をカウントする印刷枚数カウント手段と、を備え、前記制御手段は前記潤滑剤塗布モードの動作を制御するための前記印刷情報として、前記画像面積率、もしくは前記平均画像面積率、もしくは前記平均画像面積率から算出した演算値を用いるとともに、前記潤滑剤塗布モードの動作を制御するための前記印刷情報として、前記印刷した記録媒体の枚数（印刷枚数）を用いる画像形成装置において、
   複数の印刷速度を備え、前記制御手段は前記潤滑剤塗布モードの動作を制御するための前記印刷情報として、前記印刷した印刷速度を用い、前記定着手段における半速時の定着リロード時間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. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記潤滑剤塗布モードの動作の制御内容は、前記潤滑剤塗布手段が前記像担持体に潤滑剤の塗布を行う潤滑剤塗布時間の変更であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   潤滑剤塗布モードの動作の制御内容は、前記潤滑剤塗布手段による潤滑剤塗布速度の制御であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置において、
   印刷の記録媒体間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。

Images