JP6032549B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
上記画像形成装置として、像担持体としての感光体、帯電装置、現像装置、クリーニング装置等を有する画像形成部を複数備え、複数の画像形成部を中間転写ベルトに対して並列に配置したタンデム型の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、複数の画像形成部を動作させて各色トナー像を作成し、各色トナー像を重合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、単一の画像形成部のみを動作させて単色画像を形成する単色モードとを有している。一般のオフィスでは、カラーモードでの出力に比べ、単色モードでの出力需要が格段に大きいため、単色モードで使用する感光体の使用頻度が格段に多くなっている。
画像形成部の帯電装置としては、コロナ放電方式に比べるとオゾン発生量の少ない、帯電ローラ等の帯電部材を用いる方式が主流になっている。帯電ローラを用いる方式では、帯電ローラに直流電圧を印加するものと、直流に交流を重畳した電圧を印加するものとがある。交流を重畳した電圧を印加するものは、直流のみの電圧を印加するものに比べて、帯電均一性に優れているため、高画質の要求に応える観点から用いられる。
しかしながら、交流を重畳した電圧を印加するものは、直流のみの電圧を印加するものに比べて、感光体に流れる帯電電流が大きくなるため、感光体表面層が劣化して、感光体表面に当接する部材による感光体の摩耗を促進させやすい。また、オゾン発生量が少ない帯電ローラを用いる方式ながら、交流を重畳した電圧を印加するものは、直流のみの電圧を印加するものに比べると、オゾン発生量が多く、放電生成物が多く発生する。これが感光体表面に付着してフィルミングが発生すると、画質低下を引き起こすという欠点を有している。
特許文献1、2には、複数の画像形成部は帯電装置として帯電ローラと、直流成分と交流成分とを印加可能な電源を有し、カラーモードでは帯電部材に直流に交流を重畳した電圧を印加し、単色モードでは帯電ローラに直流のみを印加する装置が記載されている。この画像形成装置では、カラーモードにおける高画質化を図りつつ、単色モードで使用する感光体の摩耗およびフィルミングによる画質低下を抑制している。
また、感光体の摩耗やフィルミングに対しては、潤滑剤塗布手段を設けて感光体表面に潤滑剤を塗布する技術が知られている。
一方、画像形成部のクリーニング装置としては、弾性ゴムからなるクリーニングブレードで感光体表面の付着物を掻き取るブレード方式が利用されている。このクリーニングブレードとして、感光体と当接する部分が23℃における100%モジュラス値が6MPa以上で弾性ゴムを用い、当接する部分の挙動を安定させることにより、良好なクリーニング性能を得るものが知られている(特許文献3,4)。
上記帯電ローラに直流に交流を重畳した電圧を印加する帯電装置では、交流成分により帯電音が発生する。特許文献1、2の構成では、カラーモードで、複数の画像形成部の全てに同時に直流に交流を重畳した電圧を印加するため、帯電音が大きくなり、異常音となる場合がある。また、カラーモードでは、複数の画像形成部の全てに同時に直流に交流を重畳した電圧を印加するため、オゾン発生量が多くなる。
近年、画像形成装置で、高信頼性、高寿命化の要求に加え、環境意識への高まりから、騒音、オゾン発生量などのオフィス環境への配慮の重要度が増している。このため、異常音の対策としての防音部材や、多量のオゾン処理するため大型のオゾンフィルター、オゾン排出路等のオゾン処理手段を設けることが必要となり、装置が大型化、重量化してしまうという。
カラーモードにおける高画質化よりも、異常音及びオゾン発生の抑制、装置の大型化、重量化の抑制を優先して、直流のみを印加した帯電ローラを用いることが考えられる。しかしながら、単に複数の全ての画像形成部で直流のみを印加した帯電ローラを用いると、使用頻度の多い単色モードで使用する画像形成部では安定した帯電特性を得難くなり、画像形成装置の高信頼性、高寿命化の妨げとなってしまう。
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、タンデム型の画像形成装置において、オフィス環境へ配慮しながら大型化、重量化を抑制し、かつ、高信頼性、高寿命化を図ることが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、該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、該像担持体上の付着物を除去するクリーニング装置とからなる画像形成部を複数備え、該複数の画像形成部を表面移動可能な中間転写ベルトに対して並列に配置し、該像担持体上に形成されたトナー像を該中間転写体を介して記録材上に転写する画像形成装置であって、該複数の画像形成部を動作してカラー画像を形成するカラーモードと、単一の画像形成部を動作して単色画像を形成する単色モードとを有する画像形成装置において、
上記単色モードで動作する画像形成部は帯電装置として直流に交流を重畳した電圧を印加した帯電部材を用い、かつ、該像担持体上に表面保護剤を塗布するための潤滑剤塗布手段を有し、
上記カラーモードのみで動作する画像形成部は帯電装置として直流を印加した帯電部材を用い、かつ、少なくとも、上記中間転写ベルトの表面移動方向に関して上記単色モードで使用する画像形成部の下流側で最も近くに配置された画像形成部のクリーニング装置は、ブレード部材の先端稜線部を上記像坦持体の表面に当接させて該像坦持体の表面から付着物を除去するものであり、該ブレード部材の先端稜線部が23℃における100%モジュラス値が6MPa以上の弾性ゴムからなることを特徴とするものである。
本発明においては、単色モードで動作する画像形成部では直流に交流を重畳した電圧を印加した帯電部材を用い、カラーモードのみで動作する画像形成部では直流電圧のみを印加した帯電部材を用いる。これにより、カラーモードにおいても、交流電圧による帯電音の発生は、単色モードで動作する画像形成部のみとなり、単色モードと同じレベルの帯電音となるために、防音部材等が不要となる。同様の理由で、オゾン発生量も単色モードと同レベルとなるので、オゾン処理手段の大型化も不要となる。これにより、装置の大型化、重量化を抑制できる。
また、使用頻度の多い単色モードで動作する画像形成部は、直流に交流を重畳した電圧を印加した帯電部材を用いて経時における帯電安定性を得つつ、感光体表面に潤滑剤を塗布することで、交流成分に起因する像担持体の摩耗、フィルミング等を抑制する。これにより、単色モードに用いる画像形成部の高信頼性、高寿命化を図ることができる。
単色モードで動作する画像形成部の像担持体表面に潤滑剤を塗布すると、以下のような理由で、カラーモードで使用する画像形成部でクリーニング不良や帯電均一性の低下が発生して、高信頼性、高寿命化の妨げとなってしまう。
単色モードで動作する画像形成部の像担持体表面に塗布された潤滑剤は、中間転写ベルト上に転移し、中間転写ベルト上から移動方向の下流側で最も近くの画像形成部の像担持体上に再転移しやすい。中間転写ベルトを介して下流側で最も近い画像形成部の像担持体上に再転移した潤滑剤の量は不均一であり、像担持体表面の摩擦係数が不均一になる。このため、クリーニングブレードと像担持体との当接圧が不均一となり、クリーニング性能が低下してクリーニング不良が発生するおそれがある。また、クリーニング不良が発生すると、クリーニングブレードをすり抜けたトナー等による帯電部材の汚れが顕著になり、直流のみを印加した帯電部材では、帯電均一性が低下しやすい。
そこで、少なくとも、単色モードで動作する画像形成部よりも中間転写ベルトの移動方向に関しての下流側で最も近くに配置される画像形成部のクリーニング装置として、上記構成の弾性ブレードを用いる。上記、像担持体と当接する先端稜線部が23℃における100%モジュラス値が6MPa以上で弾性ゴムからなるブレード部材は、当接する部分の挙動を安定させることができ、中間転写ベルトから潤滑剤が転移した場合にも十分なクリーニング性能を維持できる。このため、カラーモードで使用する画像形成部におけるクリーニング不良や、帯電部材の汚れによる帯電均一性の低下を抑制できる。これにより、カラーモードに用いる画像形成部の高信頼性、高寿命化を図ることができる。
本発明によれば、タンデム型の画像形成装置において、オフィス環境へ配慮しながら大型化、重量化を抑制し、かつ、高信頼性、高寿命化を図ることができるという優れた効果がある。
本実施形態におけるプリンタを示す概略構成図である。 同プリンタが備える黒トナー用プロセスカートリッジを示す概略構成図である。 同プリンタが備えるカラートナー用プロセスカートリッジを示す概略構成図である。 カラートナー用のプロセスカートリッジが備えるクリーニングブレードの概略構成を示す模式図である。 従来のプリンタを示す概略構成図である。 従来のプリンタが備えるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
以下、本発明を、画像形成装置としてのプリンタに適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態における画像形成装置であるプリンタ100を示す概略構成図である。
プリンタ100は、フルカラー画像を形成するものであって、画像形成部120、中間転写装置160及び給紙部130から主として構成されている。なお、以下の説明において、Y、C、M、Kは、それぞれ、イエロー用、シアン用、マゼンタ用、黒用の部材であることを示すものである。
画像形成部120には、図中左側から順に、イエロー(Y)用のプロセスカートリッジ121Y、シアン(C)用のプロセスカートリッジ121C、マゼンタ(M)用のプロセスカートリッジ121M、黒(K)用のプロセスカートリッジ121Kが設けられている。これらのプロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Kは、略水平方向に並べられて配置されている、いわゆるタンデム型のプリンタである。
中間転写装置160には、複数の支持ローラに掛け渡された中間転写体である無端状の中間転写ベルト162と、一次転写ローラ161Y,161C,161M,161Kと、二次転写ローラ165とから主に構成されている。中間転写ベルト162は、各プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Kの上方で、各プロセスカートリッジに設けられた表面移動する像担持体としてのドラム状の感光体10Y,10C,10M,10Kの表面移動方向に沿って配置されている。中間転写ベルト162は、感光体10Y,10C,10M,10Kの表面移動に同期して表面移動する。また、各一次転写ローラ161Y,161C,161M,161Kは、中間転写ベルト162の内周面側に配置されている。これらの一次転写ローラ161Y,161C,161M,161Kにより中間転写ベルト162の下側に位置する外周面(表面)が各感光体10Y,10C,10M,10Kの外周面(表面)に弱圧接している。
各プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Kでは、感光体10Y,10C,10M,10K上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト162に転写する。また、略水平方向に並べられたプロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121KのうちK用のプロセスカートリッジ121Kを、最も右側に配置している。また、カラー用の3つのプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mに対応した一次転写ローラ161Y,161C,161Mについては、これらを上下に揺動させる図示しない揺動機構が設けられている。揺動機構は、カラー画像が形成されないときに感光体10Y,10C,10Mに中間転写ベルト162を接触させないように動作する。
中間転写ユニットである中間転写装置160は、プリンタ100の本体から着脱自在に構成されている。具体的には、プリンタ100の画像形成部120を覆っている図1中の紙面手前側の前カバー(不図示)を開き、中間転写装置160を図1中の紙面奥側から手前側へスライドさせることで、プリンタ100の本体から中間転写装置160を取り外すことができる。中間転写装置160をプリンタ100の本体に装着する場合には、取り外し作業とは逆の作業をすればよい。
なお、中間転写ベルト162における二次転写ローラ165よりも表面移動方向下流側であってプロセスカートリッジ121Yの上流側には、中間転写ベルトクリーニング装置167を設けている。中間転写ベルトクリーニング装置167は、二次転写後の残留トナー等の中間転写ベルト162上に付着した付着物を除去する。中間転写ベルトクリーニング装置167は、中間転写ベルト162と一体に支持された状態で中間転写装置160として、プリンタ100本体に対して着脱自在に構成されている。
中間転写装置160の上方には、各プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Kに対応したトナーカートリッジ159Y,159C,159M,159Kが略水平方向に並べて配置されている。また、プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121Kの下方には、帯電された感光体10Y,10C,10M,10Kの表面にレーザー光を照射して静電潜像を形成する露光装置140が配置されている。また、露光装置140の下方には、給紙部130が配置されている。
給紙部130には、記録材としての転写紙を収容する給紙カセット131及び給紙ローラ132が設けられており、レジストローラ対133を経て中間転写ベルト162と二次転写ローラ165との間の二次転写ニップ部に向けて所定のタイミングで転写紙を給送する。また、二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には定着装置90が配置されており、この定着装置90の転写紙搬送方向下流側には、排紙ローラ及び排紙された転写紙を収納する排紙収納部が配置されている。
このプリンタ100では、プロセスカートリッジ121Y,121C,121M,121KのうちK用のプロセスカートリッジ121Kを、二次転写ニップ部よりも上流側の最も近くに配置している。これにより、K用のプロセスカートリッジ121Kを転写紙の搬送経路まで距離を短くして、単色モードでのプリントスピードを速くしている。また、このプリンタ100では、K用のプロセスカートリッジ121Kとカラー用の3つのプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mとは、以下のように異なる構成を有している。
図2は、プリンタ100が備えるK用のプロセスカートリッジ121Kを示す概略構成図である。
プロセスカートリッジ121Kは、感光体10Kと、感光体10Kの周りに配置された帯電装置40K、現像装置50K、クリーニング装置30K及び潤滑剤塗布手段70Kを備えている。
帯電装置40Kは、帯電ローラ41Kと、この帯電ローラ41Kに当接して回転する帯電ローラクリーナ42Kとから主として構成されている。帯電ローラ41Kは、芯金上に導電性ゴム層を設けたものである。帯電ローラ41Kに直流に交流を重畳した電圧を印加している。直流に交流を重畳することで、帯電均一性が優れ、帯電ローラ41Kのトナー汚れ等に対して良好な帯電性能が得られる。特に、感光体10Kの線速を速くした場合には帯電安定性の効果が大きい。
現像装置50Kは、現像剤担持体としての現像ローラ51Kを有している。この現像ローラ51Kには、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置50Kのケーシング内には、ケーシング内に収容された現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュー52K及び攪拌スクリュー53Kが設けられている。また、現像ローラ51Kに担持された現像剤を規制するためのドクタ54Kも設けられている。供給スクリュー52K及び攪拌スクリュー53Kの二本スクリューによって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、所定の極性に帯電される。そして、現像剤は、現像ローラ51Kの表面上に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、ドクタ54Kにより規制され、感光体10Kと対向する現像領域でトナーが感光体10K上の潜像に付着する。
クリーニング装置30Kは、クリーニングブレード62K、回収スクリュー43Kなどを有している。クリーニングブレード62Kは、感光体10の表面移動方向に対してカウンタ方向で感光体10Kに当接している。トナー像を中間転写ベルト162に転写した後の感光体10K上に残留するトナーをクリーニングブレード62Kによりクリーニングする。クリーニングブレード62Kより除去されたトナーは、回収スクリューにより43Kにより不図示の廃トナー容器へ搬送される。なお、クリーニングブレード62Kの詳細については後述する。
潤滑剤塗布手段70Kは、固形潤滑剤73Kや潤滑剤加圧スプリング72K等を備え、固形潤滑剤73を感光体10上に塗布する塗布ブラシとしてファーブラシ71Kを用いている。固形潤滑剤73Kは、ブラケット75Kに保持され、潤滑剤加圧スプリング72Kによりファーブラシ71K側に加圧されている。そして、感光体10Kの回転方向に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ71Kにより固形潤滑剤73Kが削られて感光体10K上に潤滑剤が塗布される。ファーブラシローラ71Kによって固形潤滑剤73Kから削られて感光体10Kの表面上に粉体状に付着した潤滑剤は、感光体10K表面に当接するように支持された固定加圧方式の均しブレード74Kによって感光体10K上で均される。このような潤滑剤塗布手段70Kを用いることで、帯電ローラ41Kの交流電流による攻撃作用からの感光体表面を保護することができ、K色のプロセスカートリッジ121Kの寿命低下を抑えることができる。
また、固形潤滑剤73Kは、脂肪酸金属塩(A)と、無機潤滑剤(B)を含有している。脂肪酸金属塩が、帯電電流により破壊されて、感光体表面が破壊されるのを防止すると同時に、帯電電流では破壊されない無機潤滑剤により、潤滑作用が(潤滑剤が脂肪酸金属塩のみの場合よりも)よりよい状態で維持される。これにより、感光体クリーニングをより良好に維持することが可能となる。
脂肪酸金属塩(A)の例としては、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレインサン銅、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガン、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸コバルト、パルミチン酸鉛、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプリン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、リシノール酸亜鉛、リシノール酸カドミウム及びそれらの混合物があるが、これに限るものではない。また、これらを混合して使用してもよい。本実施形態においては、中でもステアリン酸亜鉛が特に感光体10への成膜性に優れることから、最も好ましく用いられる。
上記無機潤滑剤(B)とは、自身が劈開して潤滑する、或いは内部滑りを起こす無機化合物のことを指す。具体的な物質例としては、タルク・マイカ・窒化ホウ素・二硫化モリブデン・二硫化タングステン・カオリン・スメクタイト・ハイドロタルサイト化合物・フッ化カルシウム・グラファイト・板状アルミナ・セリサイト・合成マイカなどがあるがこれに限るものではない。中でも窒化ホウ素は、原子がしっかりと組み合った六角網面が広い間隔で重なり、層間に働く力は弱いファンデルワールス力のみであるため、容易に劈開、潤滑することから、本実施形態において、最も好ましく用いることができる。
これらの無機潤滑剤は疎水性付与等の目的で、必要に応じて表面処理がなされていても良い。
潤滑剤塗布手段70Kを用いてK色の感光体表面に潤滑剤を塗布することで、帯電ローラ41Kの交流電流による攻撃作用からの感光体表面保護することができる。また、感光体クリーニング性能の向上、転写性の向上を図ることができる。潤滑剤塗布の安定化のために、潤滑剤塗布手段70Kは、感光体回転方向に対して、クリーニングブレード62Kの下流側に設けられている。なお、帯電ローラ41Kは、直流に交流を重畳することで、帯電ローラ41Kのトナー汚れ等に対して良好な帯電性能が得られるが、さらに帯電ローラ41Kの汚れを考慮して、帯電ローラ41Kを感光体10Kに微小ギャップを持って対向配置してもよい。一方、帯電ローラ41Kを感光体10Kに接触するように配置し、帯電電流を大きくすることで帯電特性を安定化させて、K色のプロセスカートリッジ121Kの高画像化、長寿命化が図ってもよい。
図3は、プリンタ100が備えるイエロートナー用のプロセスカートリッジ121Yを示す概略構成図である。ここで、各カラートナー用のプロセスカートリッジ121Y,C,Mの構成は、収容されるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同様である。このため、以下の説明ではプロセスカートリッジ121Yを用いて、カラートナー用のプロセスカートリッジの構成及び動作について説明する。
プロセスカートリッジ121Yは、感光体10Yと、感光体10Yの周りに配置された帯電装置40Y、現像装置50Y及びクリーニング装置30Yとを備えている。
帯電装置40Yは、感光体10Yに当接するように配置された帯電ローラ41Yと、この帯電ローラ41Yに当接して回転する帯電ローラクリーナ42Yとから主として構成されている。帯電ローラ41Yは、芯金上に導電性ゴム層を設けたものである。帯電ローラ41Yに直流電圧を印加している。直流にすることで、感光体10Yに対する負荷を低減し、感光体10の摩耗量及びフィルミングが少なくなり、長寿命化ができる。
現像装置50Yは、K用の現像装置50Kと収容されるトナーの色が異なる以外は、同様の構成であるので、説明を省略する。
クリーニング装置30Yは、クリーニングブレード62Y、回収スクリュー43Yなどを有している。クリーニングブレード62Yは、感光体10Yの表面移動方向に対してカウンタ方向で感光体10Yに当接している。トナー像を中間転写ベルト162に転写した後の感光体10Y上に残留するトナーをクリーニングブレード62Yによりクリーニングする。クリーニングブレード62Yより除去されたトナーは、回収スクリューにより43Yにより不図示の廃トナー容器へ搬送される。なお、クリーニングブレード62Yの詳細については後述する。
なお、プロセスカートリッジ121Yでは、直流電圧のみを印加した帯電ローラ41Yを用いているので、交流成分に起因する摩耗やフィルミングを防止するために感光体10Y上に潤滑剤を塗布しなくともよい。このため、潤滑剤による帯電ローラ41Yの汚れを抑制することができる。
以上のような構成を有する4つのプロセスカートリッジ121は、それぞれ単独でサービスマンやユーザにより着脱・交換が可能となっている。また、プリンタ100から取り外した状態のプロセスカートリッジ121については、感光体10、帯電装置40、現像装置50、クリーニング装置30が、それぞれ単独で新しい装置との交換が可能に構成されている。なお、プロセスカートリッジ121は、クリーニング装置30で回収した転写残トナーを回収する廃トナータンクを備えていてもよい。この場合、更に、プロセスカートリッジ121において廃トナータンクが単独で着脱・交換が可能な構成とすれば利便性が向上する。
次に、プリンタ100の基本的な動作について説明する。
プリンタ100では、不図示のオペレーションパネルやパーソナルコンピュータ等の外部機器からプリント命令を受け付け、カラーモードまたは単色モードが選択される。
カラーモードでは、揺動機構により、カラー用の3つのプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mに対応した一次転写ローラ161Y,161C,161Mを、中間転写ベルト162が感光体10Y,10C,10Mに接触するよう動作する。各プロセスカートリッジ121Y,121C,121M、121Kでは、感光体10を矢印Aの方向に回転させ、各帯電装置40の帯電ローラ41によって感光体10の表面を所定の極性に一様帯電させる。帯電後の感光体10に対し、露光装置140は、入力されたカラー画像データに対応して光変調された例えばレーザービーム光を色ごとに照射し、これによって各感光体10の表面にそれぞれ各色の静電潜像を形成する。各静電潜像に対し、各色の現像装置50の現像ローラ51から各色の現像剤を供給し、各色の静電潜像を各色の現像剤で現像し、各色に対応したトナー像を形成して可視像化する。
次いで、一次転写ローラ161にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト162を挟んで感光体10と一次転写ローラ161との間に一次転写電界を形成する。また、一次転写ローラ161で中間転写ベルト162を弱圧接することで一次転写ニップを形成する。これらの作用により、各感光体10上のトナー像は中間転写ベルト162上に効率よく一次転写される。中間転写ベルト162上には、各感光体10で形成された各色のトナー像が互いに重なり合うように転写され、積層トナー像が形成される。
中間転写ベルト162上に一次転写された積層トナー像は、給紙カセット131内に収容されている転写紙が給紙ローラ132やレジストローラ対133等を経て所定のタイミングで給送される。そして、二次転写ローラ165にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することにより、転写紙を挟んで中間転写ベルト162と二次転写ローラ165との間に二次転写電界を形成し、転写紙上に積層トナー像が転写される。積層トナー像が転写された転写紙は定着装置90に送られ、熱及び圧力で定着される。トナー像が定着された転写紙は、排紙ローラによって排紙収納部に排出、載置される。一方、一次転写後の各感光体10上に残留する転写残トナーは、各クリーニング装置30のブレード部材によって掻き取られ、除去される。
一方、単色モードでは、揺動機構により、カラー用の3つのプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mに対応した一次転写ローラ161Y,161C,161Mを、中間転写ベルト162が感光体10Y,10C,10Mに接触しないようにする。K用のプロセスカートリッジ121Kのみを上述のように動作させて、感光体10K上に黒色のトナー像を形成する。次いで、感光体10K上の黒色のトナー像は中間転写ベルト162上に転写され、二次転写ローラ165にて転写紙上に転写される。
次に、クリーニングブレード62について説明する。
図4は、Y用のプロセスカートリッジ121Yに用いるクリーニングブレード62Yの概略構成を示す模式図である。
クリーニングブレード62Yは、金属や硬質プラスチックなどの剛性材料からなる短冊形状のホルダー621と、短冊形状の弾性ブレード622とで構成されている。弾性ブレード622は、ホルダー621の一端側に接着剤などにより固定されており、ホルダー621の他端側は、クリーニング装置30のケースに片持ち支持されている。
図4に示すように、弾性ブレード622は、エッジ層622bとバックアップ層622aの二層から構成される積層ブレードとなっている。エッジ層622bは、感光体10Yと直接接触する先端稜線部を形成する層である。エッジ層622bは、バックアップ層622aに比べて強度が高いウレタンゴム材料を使用している。エッジ層622bの100%モジュラス値がバックアップ層622aに比べて大きい組合せとなっている。エッジ層622bとバックアップ層622aの組合せの一例としては、エッジ層622bとして、100%モジュラス(23[℃])が6〜7[Mpa]のウレタンゴム材料を用い、バックアップ層622aとして、4〜5[Mpa]のウレタンゴム材料を用いた。ただし、エッジ層622bとしては、100%モジュラス(23[℃])が6[Mpa]以上の範囲内であれば、好適に利用することができる。また、ゴム硬度では、エッジ層622bに80度(JISA)のウレタンゴムを用い、バックアップ層622aにゴム硬度75度(JISA)のウレタンゴムを用いた。エッジ層622bの厚さは0.5[mm]、バックアップ層622aの厚さは1.3[mm]としている。
一方、従来は、クリーニングブレードとしては、単層で、感光体との当接する先端稜線部が、100%モジュラス(23[℃])が5[Mpa]のウレタンゴム材料を用いることが一般的となっている。このような従来の単層クリーニングブレードをプロセスカートリッジ121Yに用いると、クリーニング性能が低下し易く、クリーニングブレードをすり抜けるトナー等の量が多くなる。このため、帯電ローラ41Yの汚れが顕著になり、均一帯電性を得難い。
これは、K用のプロセスカートリッジ121Kで、感光体10Kに潤滑剤を塗布すると、感光体10Kに塗布された潤滑剤が中間転写ベルト162上に転移する。中間転写ベルト上162に転移した潤滑剤は、中間転写ベルト上162の移動方向の下流側で最も近いY用のプロセスカートリッジ121Yの感光体10Y上に再転移する。K用のプロセスカートリッジ121Kの潤滑剤塗布手段70Kでは、ファーブラシ71Kを用いて感光体10Kの主走査方向に潤滑剤を均一に塗布している。そのため、中間転写ベルト162への潤滑剤の転移量は、画像パターンの有無により影響をうけ、中間転写ベルト162上の潤滑剤の存在量は不均一となる。中間転写ベルト162上の潤滑剤の存在量が不均一であるため、Y用のプロセスカートリッジ121Yの感光体10Y上に再転移する潤滑剤も不均一であり、感光体10Yでは、主走査方向、副走査方向のいずれでも潤滑剤の存在量は不均一となっている。このため、感光体10Yでは表面の摩擦係数が不均一になる。
従来のクリーニングブレードでは、先端稜線部の強度が低いため、感光体10Yを回転駆動させたときの先端稜線部の変形が大きく、スティックスリップ量が大きくなり、ニップ(感光体とクリーニングブレードとの当接部)の挙動が不安定となる。感光体10Yの摩擦係数が不均一であると、クリーニングブレードとの間の摩擦力も不均一でニップ部の挙動がさらに不安定となるため、当接圧力が安定せずにクリーニング性能が大幅に低下してしまう。
これに対して、本実施形態のY用のプロセスカートリッジ121Yで用いるクリーニングブレード62Yは、高強度材料からなるエッジ層622bの効果により、先端稜線部の強度が高くなっている。これにより、先端稜線部の変形を小さくすることができ、ニップ挙動を安定化することができ、良好なクリーニング性が得られる。このようにクリーニング性能を良好にすることで、帯電ローラ41Yの汚れを抑制する。これにより、直流のみを印加した帯電ローラ41Yを用いたY用のプロセスカートリッジ121Yにおいてもて経時における帯電安定性を得る。
ただし、このような高強度材料を従来のクリーニングブレードのように単層のままで使用した場合、ニップ挙動は安定化するが、長期使用によってヘタリが生じ、当接圧の低下などを引き起こし、クリーニング性能の低下が発生する場合がある。そのため、クリーニングブレード62Yを二層の積層構造とし、バックアップ層622aをエッジ層622bに比べて低強度で、100%モジュラス値が小さい材料を用いることにより、長期使用によるヘタリや、当接圧低下を防止することができる。これにより、さらに長期にわたって良好なクリーニング性能を得ることができる。これにより、経時における帯電安定性を得て、Y用のプロセスカートリッジ121Yの高信頼性、高寿命化を図る。
さらに、直流のみを印加した帯電ローラ41C、41Mを用いたC用のプロセスカートリッジ121C、121M用のプロセスカートリッジ121Cにおいても、Y用のプロセスカートリッジ121Yに用いるクリーニングブレード62Yと同様の構成を用いる。これにより、クリーニング性能を良好にして、帯電ローラ41C,41Mの汚れを抑制して、直流のみを印加した帯電ローラ41C,41Mを用いたプロセスカートリッジ121C,121Mにおいても帯電安定性を得る。このため、C,M用のプロセスカートリッジ121C,121Mの高信頼性、高寿命化を図ることができる。
次に、K用のプロセスカートリッジ121Kに用いるクリーニングブレード62Kについて説明する。
K色のプロセスカートリッジ121Kに用いるクリーニングブレード62Kの構成は、上記Y、C、M色のプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mに用いるクリーニングブレード62Y,62C,62Mの構成と異ならせてよい。
また、K色のプロセスカートリッジ121Kに用いるクリーニングブレード62Kの構成を、Y、C、M色のプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mに用いるクリーニングブレード62Y,62c,62Mの構成と異ならせてよい。
クリーニングブレード62Kは、クリーニングブレード62Yと同様に、エッジ層622bとバックアップ層622aの二層から構成される弾性ブレード622であるが、エッジ層622bとバックアップ層622aに用いるゴム強度の大少関係が逆である。すなわち、K用のプロセスカートリッジ121Kに用いるクリーニングブレード62Kでは、エッジ層622bは、バックアップ層622aに比べて強度が低いウレタンゴム材料を使用している。エッジ層622bの100%モジュラス値がバックアップ層622aに比べて小さい組合せとなっている。
エッジ層622bとバックアップ層622aの組合せの一例としては、エッジ層622bとして、100%モジュラス(23[℃])が2.5[Mpa]以下のウレタンゴム材料を用い、バックアップ層622aとして、3[Mpa]以上のウレタンゴム材料を用いた。また、ゴム硬度では、エッジ層622bに60〜65度(JISA)のウレタンゴムを用い、バックアップ層622aにゴム硬度70〜75度(JISA)のウレタンゴムを用いた。エッジ層622bの厚さは0.5[mm]、バックアップ層622aの厚さは1.3[mm]としている。
K色のプロセスカートリッジ121Kでは、感光体10K上に潤滑剤が均一に塗布されるため、潤滑剤を塗布しないカラー用のプロセスカートリッジ121Y,121M,121Cに比べて、クリーニングブレードのニップ部の挙動を安定させやすい。このため、エッジ層622bのゴム強度を大きくしなくても、エッジ層622bのスティックスリップ量が大きくならならず、ブレードエッジ挙動が安定し、クリーニング性能を得やすい。一方、K色のプロセスカートリッジ121Kは、カラー用のプロセスカートリッジ121Y,121M,121Cに比べて、感光体の走行距離も長い。このため、K色のプロセスカートリッジ121Kは、カラー用のプロセスカートリッジ121Y,121M,121Cに比べて、クリーニングブレードの耐摩耗性が求められる。一般に、ウレタンゴムをクリーニングブレードに用いた場合には、低強度のゴム材料をもちいた場合の方が、高強度のゴム材料を用いた場合に比べて耐摩耗性が高いことが判っている。
K色のプロセスカートリッジ121Kでは、耐磨耗性が高い低強度のゴム材料をエッジ層622bに用いることにより、クリーニングブレード62Kの長寿命化とプロセスカートリッジ121Kの長寿命化を図ることができる。一方、耐摩耗性に優れる低強度のゴム材料を単層としてクリーニングブレードとして使用した場合、ゴムの強度不足からブレード反転(メクレ)が発生しやすくなる。従って、バックアップ層622aにはエッジ層622bよりもゴム強度の高いゴム材料を組合せることにより、クリーニングブレード全体の強度を高め、ブレード反転(メクレ)を防ぐことができる。
このように、本実施形態のプリンタ100は、K色のプロセスカートリッジ121Kとカラー用の3つのプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mとは、異なる構成を有している。使用頻度の多いK色のプロセスカートリッジ121Kは、交流を重畳した帯電ローラ41Kを用い、且つ、潤滑剤塗布手段70Kを設けることで、上述のように高信頼性、高寿命化を図っている。一方、カラー用の3つのプロセスカートリッジ121Y,121C,121Mでは、直流のみを印加して帯電を行い、且つ、エッジ部の挙動を安定できるクリーニングブレードを用いて、上述のように高信頼性、高寿命化を図っている。これにより、オフィス環境へ配慮して帯電音及びオゾンの発生を抑制して、装置の大型化、重量化を抑制することができる。さらに、各プロセスカートリッジ121K,121Y,121C,121Mの高信頼性、高寿命化を達成することにより、無駄な資源の消費を抑制して、環境への配慮を図っている。
なお、上記実施形態では、単色モードの高速化のため、4つのプロセスカートリッジ121Y,121C,121M、121KのうちK用のプロセスカートリッジ121Kを、2次転写ニップ部の最も近くに配置した構成を用いて説明したがこれに限られない。K用のプロセスカートリッジ121Kの配置位置に限らず本発明は適用可能であり、同様の効果を奏する。
図5は、比較例としての従来のプリンタを示す概略構成図である。従来のプリンタでは、各プロセスカートリッジ221Y,221C,221M,221Kは、収容されるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同様である。このため、添え字Y,C,M,Kを省略して説明する。図6は、従来のプリンタが備えるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。図6のプロセスカートリッジ221の帯電装置は、帯電ローラ41に、直流に交流を重畳した電圧を印加している。カラーモードで、プロセスカートリッジ221Y,221C,221M,221Kで同時に直流に交流を重畳した電圧を印加するため、帯電音が大きくなり、異常音となる。また、オゾン発生量が多くなる。このため、異常音が漏れるのを防止する防音部材201を設けることが必要であった。また、各プロセスカートリッジ221Y,221C,221M,221Kの近傍に、多量のオゾン処理するため大型のオゾンフィルター、オゾン排出路等のオゾン処理手段202Y,202C、202M,202Kを設けることが必要であった。このため、装置が大型化、重量化していた。
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様ごとに特有の効果を奏する。
(態様A)
感光体10などの像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置40と、像担持体上にトナー像を形成する現像装置50と、像担持体上の付着物を除去するクリーニング装置30とからなる複数のプロセスカートリッジ121等の画像形成部を備え、複数の画像形成部を表面移動可能な中間転写ベルト162に対して並列に配置し、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して記録材上に転写する画像形成装置であって、複数の画像形成部を動作してカラー画像を形成するカラーモードと、単一の画像形成部を動作して単色画像を形成する単色モードとを有する画像形成装置において、単色モードで動作する画像形成部121Kは帯電装置として直流に交流を重畳した電圧を印加した帯電ローラ41Kなどの帯電部材を用い、かつ、像担持体上に表面保護剤を塗布するための潤滑剤塗布手段70Kを有し、上記カラーモードのみで動作する画像形成部121Y,M,Cは帯電装置として直流を印加した帯電部材41Y,M,Cを用い、かつ、少なくとも、中間転写ベルトの表面移動方向に関して単色モードで使用する画像形成部の下流側で最も近くに配置された画像形成部121Yのクリーニング装置30Yは、弾性ブレード622等のブレード部材の先端稜線部を像坦持体の表面に当接させて像坦持体の表面から付着物を除去するものであり、ブレード部材の先端稜線部が23℃における100%モジュラス値が6MPa以上の弾性ゴムからなることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態に説明したように、タンデム型の画像形成装置において、オフィス環境へ配慮しながら大型化、重量化を抑制し、かつ、高信頼性、高寿命化を図ることができる。
(態様B)
(態様A)において、弾性ブレード622は、100%モジュラス値が互いに異なる材質からなる複数の層によって構成された積層構造の弾性ブレードであり、弾性ブレードの複数の層のうち、上記先端稜線部を備えるエッジ層622bを、バックアップ層622aなどの他の層に比べて100%モジュラス値の高い材質によって形成する。
これによれば、高強度材料からなるエッジ層622bの効果により、ニップ挙動を安定化することができ、良好なクリーニング性を得ることができる。また、バックアップ層622aをエッジ層622bに比べて低強度で、100%モジュラス値が小さい材料を用いることにより、長期使用によるヘタリや、当接圧低下を防止することができる。このため、長期にわたって良好なクリーニング性能を得ることができ、これに伴い、長期にわたって帯電部材の汚れを良好に抑制することができる。これにより、経時における帯電安定性を得て、高信頼性、高寿命化を図ることができる。
(態様C)
(態様A)または(態様B)において、単色モードで使用する画像形成部は黒色トナー像を形成する黒用の画像形成部であり、複数の画像形成部のうち黒色トナー像を形成する画像形成部を、中間転写ベルトから記録材上にトナー像を転写する転写位置よりも中間転写ベルトの表面移動方向に関して上流側の最も近くに配置する。
これによれば、黒用のプロセスカートリッジ121K等の黒色トナー像を形成する画像形成部から転写紙の搬送経路まで距離を短くして、モノクロ画像を形成する単色モードでのプリントスピードを速くできる。これにより、一般オフィスで需要の大きいモノクロ画像出力に対する生産性を確保できる。
(態様D)
(態様A)〜(態様C)において、カラーモードのみで動作する画像形成部の帯電装置は、帯電部材が像担持体に接触するように配置する。これによれば、単色モードで動作する以外の帯電装置を直流電圧のみを印加する接触帯電部材となるので、オゾンの発生量を大幅に低減することができる。
(態様E)
(態様A)〜(態様D)において、単色モードで動作する画像形成部の帯電装置は、帯電部材が像担持体に接触するように配置する。これによれば、単色モードで動作する帯電部材を直流電圧に交流電圧を重畳印加する接触帯電部材とするので、帯電電流が大きくなり帯電特性が安定する。このため、単色モードで動作する画像形成部の高画像化、長寿命化が図れる。
(態様F)
(態様A)〜(態様D)において、単色モードで動作する画像形成部の帯電装置は、帯電部材が像担持体に微小な間隙を持って対向するよう配置する。これによれば、単色モードで動作する帯電部材を直流電圧に交流電圧を重畳印加する非接触帯電部材とするので、像担持体上の付着物による帯電部材の汚れが抑制される。このため、単色モードで動作する画像形成部の高画像化、長寿命化が図れる。
(態様G)
(態様A)〜(態様F)において、単色モードで動作する画像形成部のクリーニング装置は、100%モジュラス値が互いに異なる材質からなる複数の層によって構成された積層構造の弾性ブレードであり、弾性ブレードの複数の層のうち、先端稜線部を備えるエッジ層を、他の層に比べて100%モジュラス値の低い材質によって形成する。
これによれば、耐磨耗性が高い、100%モジュラス値の低い、低強度のゴム材料をエッジ層622bに用いることにより、クリーニングブレード62Kの長寿命化とプロセスカートリッジ121Kの長寿命化を図ることができる。また、バックアップ層622aにはエッジ層622bよりもゴム強度の高いゴム材料を組合せることにより、クリーニングブレード全体の強度を高め、ブレード反転(メクレ)を防ぐことができる。このため、単色モードで動作する画像形成部の高画像化、長寿命化が図れる。
(態様H)
(態様A)〜(態様G)において、単色モードで動作する画像形成部の潤滑剤塗布手段は、像担持体の表面移動方向に対してクリーニング装置よりも下流に配置される。
これによれば、画像面積率による感光体への潤滑剤供給過不足がなく安定して潤滑剤塗布が可能となる。このため、単色モードで動作する画像形成部の高画像化、長寿命化が図れる。これに対して、潤滑剤塗布手段をクリーニング装置よりも上流に配置した場合は、画像面積が増加すると潤滑剤と感光体表面との接触面積が減少して、潤滑剤塗布不足になるおそれがある。
(態様I)
(態様A)〜(態様G)において、潤滑剤塗布手段により塗布される潤滑剤が、少なくとも脂肪酸金属塩あるいは無機潤滑剤の一方、或いは両方を含有する。
これによれば、潤滑剤により感光体表面を良好に維持することができる。特に、潤滑剤が脂肪酸金属塩に無機潤滑剤を含む場合は、脂肪酸金属塩が、帯電電流により破壊されて、感光体表面が破壊されるのを防止する。また、帯電電流では破壊されない無機潤滑剤により、潤滑作用がよりよい状態で維持されるため、長期にわたって表面保護効果及びクリーニング性能をより良好に維持することが可能となる。
(態様J)
(態様I)において、脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛であり、無機潤滑剤が窒化ホウ素である。これによれば、脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛なので、感光体への成膜性に優れため、感光体の潤滑性、保護性に優れる。さらに、無機潤滑剤が窒化ホウ素なので、潤滑性に優れる。
10 感光体
10K K用の感光体
10Y Y用の感光体
10C C用の感光体
10M M用の感光体
30 クリーニング装置
41 帯電ローラ
41K K用の帯電ローラ
41Y Y用の帯電ローラ
41C C用の帯電ローラ
41M M用の帯電ローラ
50 現像装置
62 クリーニングブレード
62K K用のクリーニングブレード
62Y Y用のクリーニングブレード
62C C用のクリーニングブレード
62M M用のクリーニングブレード
70K 潤滑剤塗布手段
90 定着装置
100 プリンタ
121 プロセスカートリッジ
121K K用のプロセスカートリッジ
121Y Y用のプロセスカートリッジ
121C C用のプロセスカートリッジ
121M M用のプロセスカートリッジ
140 露光装置
160 中間転写装置
162 中間転写ベルト
165 二次転写ローラ
201 防音部材
202 オゾン処理手段
621 ホルダー
622 弾性ブレード
622a バックアップ層
622b エッジ層
特開2001−109332号公報 特開2002−156806号公報 特開2011−197309号公報 特開2011−197311号公報

Claims (10)

  1. 像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、該像担持体上の付着物を除去するクリーニング装置とからなる画像形成部を複数備え、該複数の画像形成部を表面移動可能な中間転写ベルトに対して並列に配置し、該像担持体上に形成されたトナー像を該中間転写体を介して記録材上に転写する画像形成装置であって、該複数の画像形成部を動作してカラー画像を形成するカラーモードと、単一の画像形成部を動作して単色画像を形成する単色モードとを有する画像形成装置において、
    上記単色モードで動作する画像形成部は帯電装置として直流に交流を重畳した電圧を印加した帯電部材を用い、かつ、該像担持体上に表面保護剤を塗布するための潤滑剤塗布手段を有し、
    上記カラーモードのみで動作する画像形成部は帯電装置として直流を印加した帯電部材を用い、かつ、少なくとも、上記単色モードで使用する画像形成部よりも上記中間転写ベルトの表面移動方向に関して下流側で最も近くに配置された画像形成部のクリーニング装置は、ブレード部材の先端稜線部を上記像坦持体の表面に当接させて該像坦持体の表面から付着物を除去するものであり、該ブレード部材の先端稜線部が23℃における100%モジュラス値が6MPa以上の弾性ゴムからなる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、上記ブレード部材は、100%モジュラス値が互いに異なる材質からなる複数の層によって構成された積層構造の弾性ブレードであり、該弾性ブレードの複数の層のうち、上記先端稜線部を備えるエッジ層を、他の層に比べて100%モジュラス値の高い材質によって形成したこと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、上記単色モードで使用する画像形成部は黒色トナー像を形成する画像形成部であり、上記複数の画像形成部のうち該黒色トナー像を形成する画像形成部を、該中間転写ベルトから記録材上にトナー像を転写する転写位置よりも該中間転写ベルトの表面移動方向に関して上流側の最も近くに配置した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、上記カラーモードのみで動作する画像形成部の帯電装置は、上記帯電部材が上記像担持体に接触する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、上記単色モードで動作する画像形成部の帯電装置は、上記帯電部材が上記像担持体に接触することを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項1、2、3または4の画像形成装置において、上記単色モードで動作する画像形成部の帯電装置は、上記帯電部材が上記像担持体に微小な間隙を持って対向す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、上記単色モードで動作する画像形成部のクリーニング装置は、100%モジュラス値が互いに異なる材質からなる複数の層によって構成された積層構造の弾性ブレードであり、該弾性ブレードの複数の層のうち、上記先端稜線部を備えるエッジ層を、他の層に比べて100%モジュラス値の低い材質によって形成したこと特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項1、2、3、4、5、6または7の画像形成装置において、上記単色モードで動作する画像形成部の潤滑剤塗布手段は、上記像担持体の表面移動方向に対して上記クリーニング装置よりも下流に配置されることを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1、2、3、4、5、6、7または8の画像形成装置において、上記潤滑剤塗布手段により塗布される潤滑剤が、少なくとも脂肪酸金属塩あるいは無機潤滑剤の一方、或いは両方を含有することを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項9の画像形成装置において、上記脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛であり、上記無機潤滑剤が窒化ホウ素であることを特徴とする画像形成装置。
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