JP5626641B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置では、像担持体である感光体の回転とともに、感光体表面を帯電装置で一様に帯電する。次いで露光装置で書込みを行って感光体上に潜像を形成し、現像装置で潜像にトナーを付着させることによりその潜像を可視像化して感光体上にトナー画像を形成する。そして、転写装置で感光体上のトナー画像を記録媒体に転写して後、定着装置で転写画像を定着して記録媒体上に画像を記録していた。一方、トナー画像転写後の感光体の周面は、クリーニング装置で転写残トナーをクリーニングされ、再度の画像形成に備える。画像形成装置では、このような画像形成プロセスを繰り返し行っている。

画像形成装置に採用されるクリーニング装置としては、一般に構成を簡単にできクリーニング性能も優れていることから、クリーニング部材としてポリウレタンなどの弾性材料よりなるクリーニングブレードを用いるものが広く知られている。クリーニングブレードは、その基端を支持部材で支持して先端稜線部を感光体の周面に押し当て感光体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去することによりクリーニングする。

このクリーニングブレードと感光体との間の摩擦力低減や、トナー付着力の低減などの目的で、ステアリン酸亜鉛などを潤滑剤として感光体表面に塗布する潤滑剤塗布手段を、クリーニングブレードよりも感光体回転方向上流側に設けたものが知られている（特許文献１など）。潤滑剤塗布手段としては、回転可能なファーブラシと、バー状に成型された固形潤滑剤とを設け、固形潤滑剤をファーブラシに押し当て、ファーブラシにて固形潤滑を掻き取り、粉状になった潤滑剤を感光体上に塗布する。

また、潤滑剤を感光体表面に塗布するファーブラシをクリーニングブレードよりも感光体回転方向上流側に設けることで、ファーブラシによって感光体表面に塗布された潤滑剤を均す潤滑剤均しブレードとしてクリーニングブレードを兼用することができる。ファーブラシによって感光体表面に塗布された粉状の潤滑剤は、感光体の回転に伴ってクリーニングブレードと感光体とで形成されるニップ部に移動し、そのニップ部でクリーニングブレードによって押しつぶされ感光体表面に薄膜化されて潤滑性を発揮する状態となる。また、クリーニングブレードを潤滑剤均しブレードとして兼用することで、クリーニング部材と潤滑剤均しブレードとを別個で設ける場合よりも部品点数を減らせる分、コスト削減や像担持体周りの省スペース化を図ることができる。

一般にファーブラシによる感光体表面への潤滑剤塗布は、感光体表面にトナー像を作像する作像動作時に、ファーブラシが感光体表面の転写残トナーを回収しながら潤滑剤を掻き取って潤滑剤を感光体表面に付着させる。

しかしながら、感光体表面に作像されたトナー像の画像パターンにより、感光体表面から回収した転写残トナーの保持量がファーブラシの部分ごとで異なる。そのため、ファーブラシが潤滑剤を均一に掻き取ることができなくなり、その結果、感光体表面へ潤滑剤を均一に塗布することができなくなる。また、感光体表面に転写残トナーなどの付着物が付着していると、感光体表面上で付着物がある部分と無い部分とでクリーニングブレードとの当接状態が異なり、クリーニングブレードによって潤滑剤を均一に薄膜化できなくなる。よって、感光体表面上で潤滑剤がムラになるといった問題が生じる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、像担持体表面上で潤滑剤がムラになるのを抑制できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電せしめる帯電手段と、前記帯電手段により帯電せしめられた前記像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を現像剤で現像する現像手段と、像担持体表面の画像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体表面に接触して設けられ該像担持体表面に付着した付着物を除去するブレード部材を有するクリーニング手段と、前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備えた画像形成装置において、前記像担持体表面に画像を作像しない非作像動作時に、前記像担持体表面の付着物を除去する付着物除去モードを実行し、且つ、その後に前記潤滑剤を前記像担持体表面に塗布する潤滑剤塗布モードを実行するとき、前記帯電手段は、前記像担持体表面に対向して設けられた帯電部材にＡＣ電圧とＤＣ電圧とを重畳した帯電ＡＣ電圧を印加して該像担持体表面を帯電せしめるものであり、前記付着物除去モード時は通常の作像動作時の帯電電流値よりも高い帯電電流値となる前記帯電ＡＣ電圧を前記帯電部材に印加し、上記潤滑剤塗布モード時は前記帯電部材へ帯電ＡＣ電圧の印加を行わないことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記付着物除去モードでは少なくとも上記クリーニング手段により上記像担持体表面の付着物を除去し、上記潤滑剤塗布モードでは少なくとも上記潤滑剤塗布手段により前記像担持体表面に前記潤滑剤を塗布することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記付着物除去モード時に上記帯電部材に印加する帯電ＡＣ電圧は、直前の作像動作時に上記像担持体を帯電した電流値の１．２倍から１．４倍の電流値を該像担持体に与える電圧値であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記潤滑剤塗布モードの実行時間は上記付着物除去モードの実行時間よりも長いことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記潤滑剤塗布モードは単独で実行することができることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記潤滑剤はステアリン酸亜鉛であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、像担持体、帯電部材、現像手段、クリーニング手段、及び、潤滑剤塗布手段を一体で装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに構成したことを特徴とするものである。

本発明においては、非作像動作時に、像担持体表面から付着物を除去する付着物除去モードを実行した後に、像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布モードを実行するので、付着物が除去された像担持体表面に潤滑剤を塗布することができる。これにより、付着物の影響を受けずに潤滑剤塗布手段によって潤滑剤を均一に塗布できたり、クリーニング部材によって潤滑剤を均一に薄膜化できたりする。よって、像担持体表面上で潤滑剤がムラになるのを抑制することができる。

以上、本発明によれば、像担持体表面上で潤滑剤がムラになるのを抑制できるという優れた効果がある。

異物除去モード及び潤滑剤塗布モードの制御フロー図。 本実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図。 クリーニング装置のブレード部材と感光体ドラムとの接触部の拡大図。 ステアリン酸亜鉛分子膜が感光体ドラムに付着した後の断面拡大図。 異物除去モード及び潤滑剤塗布モード時の画像形成装置の状態を示す図。 帯電ＡＣ電圧の水準を振った時のトナー添加剤凝集体が感光体ドラムに付着している状態の拡大写真。 本実施形態に係る画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジの概略構成図。

以下、本発明の特徴である画像形成装置について詳しく説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図である。

この画像形成装置は、図中矢印Ａ方向に回転する像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１は、アルミニウム基体の外周面に有機感光体からなる感光層を形成したものを用い、そのドラム表層がポリカーボネート製のものである。

この感光体ドラム１の周囲には、帯電手段である帯電装置２が有する帯電ローラ２０と、潜像形成手段としての露光装置３、現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写装置６、クリーニング手段としてのクリーニング装置７及び感光体ドラム１表面の残留電荷を除電する手段としての除電装置８が配置されている。また、転写装置６により転写が行われる転写領域に対して、紙などの記録材Ｐが搬送される記録材搬送方向（図中矢印の方向）の下流側には、記録材Ｐ上のトナー像を定着させる定着手段としての定着装置（不図示）が配置されている。

さらに、感光体ドラム１の表面に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布手段である潤滑剤塗布装置３０として、固形潤滑剤９、固形潤滑剤９を研磨し感光体ドラム１に潤滑剤を塗布するブラシローラ１０、ブラシローラ１０に付着しているトナーおよび潤滑剤を除去するためのフリッカー部材１１、固形潤滑剤９をブラシローラ１０に押し付けるためのバネ部材１２が配置されている。ブラシローラ１０の回転方向は本実施形態では感光体ドラム１と順方向（ブラシローラ１０と感光体ドラム１との対向領域において互いの回転方向が同一方向）で接触する図中矢印Ｂ方向に回転する。ブラシローラ１０は感光体ドラム１と特に順方向で接触させる必要はなく、カウンタ方向（ブラシローラ１０と感光体ドラム１との対向領域において互いの回転方向が逆方向）で接触する構成でもよい。

帯電ローラ２０は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電するものであり、帯電ローラ２０を感光体ドラム１の表面に接触させるか、感光体ドラム１の表面と微小な空隙を空けて配置されている。そして、帯電ローラ２０に帯電バイアスを印加することによって、感光体ドラム表面を所望の極性及び所望の電位に一様帯電する。本実施形態では、帯電ローラ２０を感光体ドラム１と非接触で設けており、帯電ローラ２０にはＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧（以降、帯電ＡＣ電圧という）を印加している。

露光装置３は、帯電ローラ２０によって帯電された感光体ドラム１の表面に、画像データに応じた静電潜像を形成するものである。この露光装置３は、例えば、発光素子としてＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）あるいはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を使用し、一様に帯電された感光体ドラム１表面に対して画像データに基づく光を照射することにより、その感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する。なお、露光装置３としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。

現像装置４は、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行うものである。この現像装置４は、固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラを内部に有する現像剤担持体としての現像ローラ５を備えている。この現像ローラ５は、表面に現像剤を担持しながら回転することによって、現像剤を感光体ドラム１と対向する現像領域へ搬送する。本実施形態では、現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、マグネットローラの磁力により現像領域でキャリアを穂立ちさせてブラシ状にして現像を行う磁気ブラシ現像方式を採用している。

現像ローラ５には、現像バイアス電源から現像バイアスが印加される。これにより、現像領域において、現像ローラ５表面の電位と感光体ドラム１表面の静電潜像部分における電位との間に電位差が生じ、この電位差によって形成される現像電界の作用を受けて、現像剤中のトナーが静電潜像へ付着する。これにより、感光体ドラム１上の静電潜像がトナー像になる。

転写装置６は、感光体ドラム１上のトナー像を、図中矢印の方向に搬送されてくる記録材Ｐ上へ転写するものである。この転写装置６は、転写ローラ等の転写部材を感光体ドラム１の表面に所定の押圧力で接触させ、その転写部材と感光体ドラム１との間に転写ニップを形成する。そして、この転写ニップで記録材Ｐを挟み込んだ状態で、転写バイアス電源からトナーとは逆極性の転写バイアスを転写部材に印加することによって形成される転写電界により、感光体ドラム１表面上のトナー像を記録材Ｐ上へ転写させる。

なお、転写部材としては、例えば弾性体からなる転写ローラや転写ベルトを用いることができる。さらに直接、感光体ドラム１から記録材Ｐに転写せず、複数のトナー像を重ねてから記録材Ｐに転写を行う中間転写ベルトを用いることができる。このようにしてトナー像が転写された記録材Ｐは、上記定着装置へ搬送され、ここでトナー像が定着された後、機外へ排出される。

クリーニング装置７は、転写されずに感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーを感光体ドラム１の表面から除去するものである。クリーニング装置７としては、感光体ドラム１表面上の転写残トナーを掻き取って除去するためのクリーニングブレード７１を用いている。クリーニングブレード７１はポリウレタンのブレード部材を金属支持体に貼り付けたものを用い、感光体ドラム１との当接方法は感光体ドラム１の回転方向Ａに対してカウンタ方向に接触させる。

クリーニングブレード７１は、感光体ドラム１からのトナー除去のみならず、記録材Ｐとして紙を使用したときの紙粉、帯電ローラ２０によって感光体ドラム１を放電により帯電するときの放電生成物、及び、トナーに添加されている添加剤などの不純物を感光体ドラム１から除去する機能も有している。さらに、クリーニングブレード７１は、後述する潤滑剤塗布装置３０により感光体ドラム表面に塗布された固形潤滑剤９を薄膜化する手段を兼ねている。

除電装置８は、感光体ドラム１表面の残留電荷を除去するものである。残留電荷が除去された感光体ドラム１の表面は、次の画像形成に寄与することになる。なお、この除電装置８は、ＬＥＤなどを用いた光除電方式を採用しているが、これに限られるものではない。

潤滑剤塗布装置３０を構成するブラシローラ１０は、固形潤滑剤９と接触するように設置され、ブラシローラ１０が矢印Ｂ方向に回転することにより固形潤滑剤９をブラシ毛の先端部のエッジ部で削り取る。このとき、粉体となった潤滑剤はブラシローラ１０を構成するブラシ繊維毛表面に付着して保持される。ブラシローラ１０はナイロン、レーヨン、アクリル、ビニロン、ポリエステル、塩ビ等の樹脂繊維からなっており、必要に応じては樹脂繊維にカーボン等の導電付与剤を混ぜた導電繊維を使用してもよい。

ブラシローラ１０は金属からなる芯金に長さ０．２［ｍｍ］〜２０［ｍｍ］好ましくは０．５［ｍｍ］〜１０［ｍｍ］の範囲のブラシ毛が基布上に植毛されたブラシをスパイラル上に巻き付けて構成している。ブラシ毛の長さが２０［ｍｍ］以上では、稼動時間とともに固形潤滑剤９、感光体ドラム１、フリッカー部材１１との繰り返し摺擦により、ブラシ体の逆方向の傾斜角が減少して倒毛し、固形潤滑剤９のかき取り性や感光体ドラム１への潤滑剤塗布性が低下する。ブラシの毛の長さが、０．２［ｍｍ］以下では、固形潤滑剤９に対する物理的な力が不足する。したがって、０．２［ｍｍ］〜２０［ｍｍ］好ましくは０．５［ｍｍ］〜１０［ｍｍ］の範囲にすることが好ましい。

本実施形態で用いている固形潤滑剤９としては、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶解したものであり、十分な潤滑性があるものを用いる。

図３はクリーニング装置７のクリーニングブレード７１と感光体ドラム１との接触部の拡大図である。

クリーニングブレード７１と感光体ドラム１とが接触したニップ部の前に、ブラシローラ１０によって感光体ドラム表面に塗布された粉状潤滑剤９１が堆積し、前記ニップ部でクリーニングブレード７１により粉状潤滑剤９１が押しつぶされ、前記ニップ部を通過した感光体ドラム表面には膜状になったステアリン酸亜鉛分子膜９２が付着する。ステアリン酸亜鉛は膜状になるとラメラ結晶構造を形成する。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有しており、剪断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすくなる。

図４はステアリン酸亜鉛分子膜９２が感光体ドラム表面に付着した後の感光体ドラム表面近傍の断面拡大図である。感光体ドラム表面に付着したステアリン酸亜鉛分子膜９２は、上述した作用により少量であっても剪断力を受けて感光体ドラム表面を覆うことができ、感光体ドラム表面の低摩擦係数化につながる。この低摩擦係数化によって、クリーニングブレード７１がそのクリーニング性能を発揮することができる。

一般的に、感光体ドラム１への潤滑剤塗布は、感光体ドラム表面に画像を作像する作像動作時にブラシローラ１０が感光体ドラム１上の転写残トナーを回収しながら固形潤滑剤９を研磨し、粉状になった潤滑剤を感光体ドラム表面に付着させる。しかしながら、作像する画像パターンの影響でブラシローラ１０がトナーを除去し、トナーを保持する量がブラシローラ１０の場所によって異なるため、固形潤滑剤９を均一に研磨することができなくなり、感光体ドラム１へ潤滑剤を均一に塗布することができない。不均一にトナーが付着したブラシローラ１０が固形潤滑剤９を均一に研磨することができない原因は、トナーも固形潤滑剤９を研磨する能力があるためである。

本実施形態では、潤滑剤を感光体ドラム１に塗布する動作を通常の作像動作時、さらには感光体ドラム表面に画像を作像しない非作像動作時に行うものである。作像動作時以外に潤滑剤を塗布する動作（これを潤滑剤塗布モードと呼ぶ）を行えば、画像パターンによる影響を受けないので、均一に潤滑剤を感光体ドラム１に塗布することができる。

さらに、本実施形態の画像形成装置では、潤滑剤塗布モードを行う前に、ブラシローラ１０による潤滑剤塗布効率向上とクリーニング装置７のクリーニングブレード７１による感光体ドラム１表面の均一薄膜化向上のために、感光体ドラム表面に付着している異物を除去する異物除去モードを有している。

感光体ドラム１表面の異物としては、転写残トナー、感光体ドラム１に塗布された潤滑剤が帯電の放電で化学変化したもの、トナーの添加剤が固着したものなどがある。特に、近年は球形に近い形状のトナーを用いることが多く、トナーと感光体ドラム１との付着力を低減するために、添加剤の量を増やしたり、添加剤の種類を増やしたり、添加剤の粒径を大きくしたりするなどが必要となっている。しかしながら、その副作用として、添加剤が集団で固まって感光体ドラム１に固着することが問題となっている。

そこで、本実施形態の異物除去モードでは、帯電ローラ２０に印加する帯電ＡＣ電圧を利用して、帯電による放電ハザードにより添加剤固着物などを劣化させてからクリーニングブレード７１により除去する。

図５は、異物除去モード及び潤滑剤塗布モード時の画像形成装置であり、非作像動作時に感光体ドラム１の異物除去および潤滑剤を感光体ドラム１に塗布する状態を示したものである。

通常の作像動作は帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、潤滑剤塗布工程、クリーニング工程、除電工程という一連のプロセスを行うが、非作像動作時では主に、帯電工程、潤滑剤塗布工程、クリーニング工程、除電工程のみが行われている状態である。そのため、非作像動作時では、感光体ドラム１にトナー像が無い状態なので感光体ドラム１と転写装置６とを離間させるが、感光体ドラム１と転写装置６とが接触していても問題は無い。

帯電ローラ２０には、電源２１、電源制御装置２２、電流／電圧変換装置２３及び帯電電流読取り装置２４などによって所望の電圧が印加される。なお、本実施形態では、帯電ローラ２０、電源２１、電源制御装置２２、電流／電圧変換装置２３及び帯電電流読取り装置２４などによって、感光体ドラム１の表面を帯電せしめる帯電手段である帯電装置２が構成されているが、帯電ローラ２０以外の各種部材は必ずしも全て帯電装置２として構成される必要は無く、画像形成装置本体に別個で設けたり、画像形成装置本体の他で用いられているものを各種部材として機能させて兼用したりしても良い。

非作像動作時には、後述するように異物除去モード時に作像動作時よりも高い帯電ＡＣ電圧が帯電ローラ２０に印加されるが、潤滑剤塗布モード時には帯電ローラ２０に電圧が印加されない。

図６は帯電ＡＣ電圧の水準を振った時のトナー添加剤凝集体が感光体ドラム表面に付着している状態を示した拡大写真である。このときのトナー添加剤の添加条件は、通常の添加条件よりも感光体ドラム１への固着が発生しやすい条件としている。条件（Ａ）、条件（Ｂ）、条件（Ｃ）で添加剤の感光体ドラム１への固着物の付着状態が大きく異なる。

条件（Ａ）は、感光体ドラム１を通常の作像条件で作像し続けたときの添加剤の付着状態であり、感光体ドラム表面に大きな添加剤固着物が付着している。このレベルの添加剤固着物が感光体ドラム表面に付着しているとベタ画像を出力したときに、感光体ドラム表面の添加剤固着物のある部分が白く抜ける異常画像が出力されてしまう。

条件（Ｂ）は、条件（Ａ）と同じ帯電ＡＣ電圧条件で異物除去モードを実行した後の添加剤の付着状態であり、条件（Ａ）では大きかった添加剤固着物がクリーニングブレード７１によって削られ小さくなっていることがわかる。しかしながら、感光体ドラム表面には大きな添加剤固着物がまだ少し残っており、添加剤固着物に起因する異常画像が発生する虞がある。

条件（Ｃ）は、条件（Ａ）の帯電ＡＣ電圧条件よりも大きな電圧を印加し、異物除去モードを実行した後の添加剤の付着状態であり、条件（Ａ）では大きかった添加剤固着物がクリーニングブレード７１によって削られ小さくなっていることがわかる。また、条件（Ｂ）とは異なり、感光体ドラム表面には大きな添加剤固着物が残っていないので、添加剤固着物に起因する異常画像が発生することはない。

このように、通常の作像動作時よりも高い帯電ＡＣ電圧を帯電ローラ２０に印加し感光体表面を帯電せしめることで、感光体ドラム表面に付着したトナーの添加剤固着物をクリーニングブレード７１で研磨し除去することができることがわかった。しかしながら、帯電ローラ２０に印加する帯電ＡＣ電圧を高くすると、放電生成物が感光体ドラム表面に付着するフィルミングが発生することが知られている。この放電によるフィルミングは、クリーニングブレード７１では研磨除去することができない。したがって、異物除去モード時の帯電ローラ２０に印加する帯電ＡＣ電圧は、感光体ドラム表面に放電生成物によるフィルミングが発生しない範囲で使用する必要がある。

本実施形態の画像形成装置は、帯電装置２の帯電ローラ２０に帯電ＡＣ電圧を印加して感光体ドラム１を帯電している。帯電ローラ２０に印加する帯電ＡＣ電圧は、感光体ドラム表面に十分に電荷を付与するための帯電電流値により決まる。

表１は、作像動作時及び異物除去モード時の帯電電流値、その帯電電流値での帯電ＡＣ電圧値や感光体ドラム表面のフィルミング発生有無や異物の除去性の関係をまとめたものである。

帯電電流値が高くなり過ぎると、感光体ドラム１に放電生成物が付着してフィルミングが発生する。また、感光体ドラム表面に膜状で付着している潤滑剤が帯電ハザードによって劣化し、クリーニングブレード７１に対する感光体ドラム表面の摩擦係数が上がって、ブレードめくれなどの不具合が発生し異物の除去も行えなくなってしまう。

そこで表１の結果から、本実施形態では作像動作時に使用していた帯電電流値の１．２倍から１．４倍の帯電電流値となる帯電ＡＣ電圧を異物除去モード時に帯電ローラ２０へ印加する。帯電電流値がこの値以上だと感光体ドラム表面にフィルミングが発生し、帯電電流値がその値以下だと感光体ドラム表面に付着した添加剤固着物などの異物に帯電ハザードを与えることができず、クリーニングブレード７１による異物除去が行え難くなる。

図１は異物除去モード及び潤滑剤塗布モードの制御フロー図である。
異物除去モードは、あらかじめ決められた作像枚数に到達すると実行される。異物除去モードが実行されると（Ｓ１）、異物除去モード実行直前における作像動作時での帯電電流値Ｉを取得する（Ｓ２）。そして、取得した帯電電流値Ｉに係数Ｓをかけた値を、異物除去モードでの帯電電流値Ｉｉとする（Ｓ３）。係数Ｓの値に関しては帯電ローラ２０の抵抗などによって変わる値であるが、本実施形態では係数Ｓの値を表１に示した評価結果を考慮して１．２とする。次に、帯電電流値Ｉｉを印加するための帯電ＡＣ電圧Ｖｐｐの値を換算し（Ｓ４）、その換算した値の帯電ＡＣ電圧Ｖｐｐを帯電ローラ２０に印加し、感光体ドラム１をｎ回回転させてクリーニングブレード７１により感光体ドラム表面の異物除去を行う（Ｓ５）。回転数ｎに関しては、少ないと感光体ドラム表面から異物を十分に除去することができず、逆に多いと帯電ハザードにより感光体ドラム表面にフィルミングが発生してしまう。

異物除去モード終了後は（Ｓ６）、必ず潤滑剤塗布モードに移行する（Ｓ７）。潤滑剤塗布モードでは感光体ドラム表面を帯電する必要はないので、異物除去モード時に帯電ローラ２０に印加されていた帯電ＡＣ電圧はＯＦＦする（Ｓ８）。そして、感光体ドラム１をｍ回空回りさせて潤滑剤塗布装置３０により感光体ドラム表面に潤滑剤を塗布した後（Ｓ９）、潤滑剤塗布モードを終了し（Ｓ１０）、一連の制御を終了する。感光体ドラム１の回転数ｍに関しては、少ないと潤滑剤を感光体ドラム表面に十分塗布することができず、逆に多いと感光体ドラム表面に潤滑剤を塗布過多となり、感光体ドラム表面から帯電ローラ表面に潤滑剤が付着し易くなって帯電ローラ汚れの原因となってしまう。

異物除去モードでの感光体ドラム回転数ｎと潤滑剤塗布モードでの感光体ドラム回転数ｍとの関係は、ｎ＜ｍとする。つまり、潤滑剤塗布モードを実行する時間のほうが異物除去モードを実行する時間よりも必ず長くなるようにする。

また、潤滑剤塗布モードを実行する前に必ずしも異物除法モードを実行する必要は無く、感光体ドラム表面に異物が付着していない場合などでは、異物除去モードを実行せずに潤滑剤塗布モードを単独で実行することができるようになっている。このように、潤滑剤塗布モードのみを実行することで異物除去モードを実行しない分、時間の短縮になり、感光体ドラム１の表面に潤滑剤を効率的に塗布することができる。

図７は、本実施形態に係る画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。このプロセスカートリッジは、像担持体としての感光体ドラム１、感光体ドラム１を帯電するための帯電装置２、感光体ドラム１にトナーを現像する現像装置４、感光体ドラム１に残留するトナーなどの付着物を除去するためのクリーニング装置７、及び、感光体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置３０で構成されている。

本実施形態の異物除去モードと潤滑剤塗布モードとを有する、感光体ドラム１、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置７及び潤滑剤塗布装置３０を一体で構成したプロセスカートリッジ化した画像形成装置を用いることで、その交換等が容易となり、利便性が向上する。

以上、本実施形態によれば、像担持体である感光体ドラム１と、感光体ドラム１の表面を帯電せしめる帯電手段である帯電装置２と、帯電装置２により帯電せしめられた感光体ドラム１の表面に潜像を形成する潜像形成手段である露光装置３と、前記潜像を現像剤で現像する現像手段である現像装置４と、感光体ドラム表面の画像を転写材に転写する転写手段である転写装置６と、感光体ドラム表面に接触して設けられ感光体ドラム表面に付着した付着物を除去するブレード部材であるクリーニングブレード７１を有するクリーニング手段であるクリーニング装置７と、感光体ドラム表面に潤滑剤である固形潤滑剤９を塗布する潤滑剤塗布手段である潤滑剤塗布装置３０とを備えた画像形成装置において、感光体ドラム表面に画像を作像しない非作像動作時に、感光体ドラム表面の付着物である異物を除去する付着物除去モードである異物除去モードを実行し、且つ、その後に固形潤滑剤９を感光体ドラム表面に塗布する潤滑剤塗布モードを実行するので、異物が除去された感光体ドラム表面に固形潤滑剤９を塗布することができる。これにより、異物の影響を受けずに潤滑剤塗布装置によって固形潤滑剤９を均一に塗布できたり、クリーニングブレード７１によって潤滑剤を均一に薄膜化できたりする。よって、感光体ドラム表面上で潤滑剤がムラになるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、異物除去モードでは少なくともクリーニング装置７により感光体ドラム表面の付着物を除去し、潤滑剤塗布モードでは少なくとも潤滑剤塗布装置３０により感光体ドラム表面に潤滑剤を塗布することで、異物が除去された感光体ドラム表面に固形潤滑剤９を塗布することができる。
また、本実施形態においては、帯電装置２は、帯電部材である帯電ローラ２０にＡＣ電圧とＤＣ電圧との重畳電圧である帯電ＡＣ電圧を印加して感光体ドラム１の表面を帯電せしめるものであり、異物除去モード時は通常の作像動作時の帯電ＡＣ電圧よりも高い帯電ＡＣ電圧を帯電ローラ２０に印加し、潤滑剤塗布モード時は帯電ローラ２０への電圧印加を行わない。一般的に帯電にＡＣ電圧を印加することで感光体ドラム表面に均一に電荷が付与され、帯電均一性が向上する。しかしながら、帯電ハザードが大きくなり、感光体ドラム１そのものがダメージを受けて感光体ドラム表面の膜が削れ易くなるなどの不具合が発生する。具体的には感光体ドラム１の表面分子が帯電により酸化され、低分子化してしまう。一方で、このとき、感光体ドラム表面に付着している異物も帯電ハザードを受けて劣化した状態となっていることがわかっている。本実施形態の画像形成装置では、感光体ドラム１の表面分子の低分子化を防止するために、固形潤滑剤９を感光体ドラム表面に塗布してコーティングすることで、感光体ドラム表面のダメージを低減させることができる。よって、異物除去モード時に帯電ローラ２０に印加する帯電ＡＣ電圧を作像動作時より高くしても感光体ドラム表面の劣化が抑えられ、異物のみが劣化しクリーニング装置７のクリーニングブレード７１により除去しやすくなる。
また、本実施形態においては、異物除去モード時に帯電ローラ２０に印加する帯電ＡＣ電圧は、直前の作像動作時に感光体ドラム１を帯電した電流値の１．２倍から１．４倍の電流値を感光体ドラム１に与える電圧値である。帯電ＡＣ電圧を高くしすぎると、感光体ドラム１がフィルミングする虞がある。フィルミングとは、帯電による放電生成物が感光体ドラム１に固着することや、感光体ドラムに塗布した固形潤滑剤９が帯電ハザードにより劣化し、潤滑性を失って感光体ドラム１に固着してしまうことである。通常、帯電ＡＣ電圧の値は感光体ドラム１を十分帯電するのに必要な電流値により決定される。作像動作時は感光体ドラム１を帯電するのに必要な電流値の下限付近の値を使用する。これは過剰な電流を像担持体に与えたくないからである。一方、異物除去モード時には、作像動作時に使用してい前記電流値の１．２倍から１．４倍までの電流値となる帯電ＡＣ電圧を帯電ローラ２０に印加することで、感光体ドラム１をフィルミングさせず、感光体ドラム表面の異物のみを劣化させることができる。
また、本実施形態においては、潤滑剤塗布モードの実行時間は異物除去モードの実行時間よりも長い。異物除去モードは帯電ＡＣ電圧値を作像動作時よりも高い値に設定するので、感光体ドラム１に塗布した潤滑剤も部分的に劣化する。劣化した部分の潤滑性を十分保つために、また帯電ハザードから感光体ドラム１を守るために、潤滑剤塗布モードで十分、感光体ドラム１に潤滑剤を塗布する必要がある。よって、潤滑剤塗布モードの実行時間を異物除去モードの実行時間よりも長くすることで、感光体ドラム１の表面は維持される。
また、本実施形態においては、潤滑剤塗布モードを単独で実行することができる。感光体ドラム１に異物が付着していない状態であれば、異物除去モードを実行する必要がない。したがって、潤滑剤塗布モードのみを実行することで異物除去モードを実行しない分、時間の短縮になり、感光体ドラム１の表面に潤滑剤を効率的に塗布することができる。
また、本実施形態によれば、固形潤滑剤９がステアリン酸亜鉛であることで、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム表面を覆い潤滑性を発揮させることができる。ステアリン酸亜鉛は代表的なラメラ結晶紛体であり、ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有しているため、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。この作用が低摩擦係数化に効果があり、せん断力を受けて均一に潤滑剤塗布部材であるブラシローラ１０から感光体ドラム表面に移行することができる。また、ラメラ結晶の特性は少量の潤滑剤で効果的にブラシローラ１０や感光体ドラム表面を覆うことができる。
また、本実施形態によれば、感光体ドラム１、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置７、及び、潤滑剤塗布装置３０を一体で装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに構成したことで、感光体ドラム１などをユーザーによって交換が可能となり、画像形成装置の利便性を向上させたり、メンテナンス性を向上させたりすることができる。

１ 感光体ドラム
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 現像ローラ
６ 転写装置
７ クリーニング装置
８ 除電装置
９ 固形潤滑剤
１０ ブラシローラ
１１ フリッカー部材
１２ バネ部材
２０ 帯電ローラ
２１ 電源
２２ 電源制御装置
２３ 電流／電圧変換装置
２４ 帯電電流読取り装置
３０ 潤滑剤塗布装置
７１ クリーニングブレード
９１ 粉状潤滑剤
９２ ステアリン酸亜鉛分子膜

特開２０１０−０７９０１９号公報

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電せしめる帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電せしめられた前記像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記潜像を現像剤で現像する現像手段と、
   像担持体表面の画像を転写材に転写する転写手段と、
   前記像担持体表面に接触して設けられ該像担持体表面に付着した付着物を除去するブレード部材を有するクリーニング手段と、
   前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備えた画像形成装置において、
   前記像担持体表面に画像を作像しない非作像動作時に、前記像担持体表面の付着物を除去する付着物除去モードを実行し、且つ、その後に前記潤滑剤を前記像担持体表面に塗布する潤滑剤塗布モードを実行するとき、
   前記帯電手段は、前記像担持体表面に対向して設けられた帯電部材にＡＣ電圧とＤＣ電圧とを重畳した帯電ＡＣ電圧を印加して該像担持体表面を帯電せしめるものであり、
   前記付着物除去モード時は通常の作像動作時の帯電電流値よりも高い帯電電流値となる前記帯電ＡＣ電圧を前記帯電部材に印加し、前記潤滑剤塗布モード時は前記帯電部材へ帯電ＡＣ電圧の印加を行わないことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記付着物除去モードでは少なくとも上記クリーニング手段により上記像担持体表面の付着物を除去し、上記潤滑剤塗布モードでは少なくとも上記潤滑剤塗布手段により前記像担持体表面に前記潤滑剤を塗布することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   上記付着物除去モード時に上記帯電部材に印加する帯電ＡＣ電圧は、直前の作像動作時に上記像担持体を帯電した電流値の１．２倍から１．４倍の電流値を該像担持体に与える電圧値であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の画像形成装置において、
   上記潤滑剤塗布モードの実行時間は上記付着物除去モードの実行時間よりも長いことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１、２、３または４の画像形成装置において、
   上記潤滑剤塗布モードは単独で実行することができることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、
   上記潤滑剤はステアリン酸亜鉛であることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、
   像担持体、帯電部材、現像手段、クリーニング手段、及び、潤滑剤塗布手段を一体で装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに構成したことを特徴とする画像形成装置。