JP4057220B2

JP4057220B2 - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP4057220B2
Application number: JP2000149942A
Authority: JP
Inventors: 孝弘田宮
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: JP2001331063A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー複写機、カラープリンタ、カラーファクシミリ等のカラー画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体へ潤滑材を供給する手段を有するカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接触式一成分現像方式の画像形成装置では、像担持体としての感光体の摩擦特性に現像特性が左右されることが経験的に知られている。トナーなどは感光体の表面に付着し、そこに固定化し易い。このため、潤滑材（潤滑剤の概念を含む。以下、同じ）を感光体表面に塗布（供給）して初期の表面特性を保つことが行われている。
潤滑剤塗布機能を有する画像形成装置として、例えば特開平７−２７１２６２号公報、特開平７−２９５４５１号公報、特開平９−１４６４３３号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
潤滑剤の使用については、その塗布量をμ（静摩擦係数）という代用特性値で置き換えて計測することで、高精度塗布が可能になっている。この一連の評価により、カラー画像形成装置では潤滑剤塗布量は非常に重要な特性値であることが判り、細かい調整が必要となってきた。
ところが、カラー画像形成装置では潤滑剤の安定塗布がなかなか困難であることが判り、特に、非作像時の潤滑剤の安定化が難しいことが判った。
【０００４】
モノクロの画像形成装置では、感光体へ現像器が接触し続ける方式が一般的となっている。現像器が感光体と常時接触するため、不良帯電トナーなどが地汚れトナーとして少量ずつ感光体上に現像される。一般にトナーが現像されると、感光体上に膜状に塗布された固形潤滑剤が該トナーによって剥ぎ取られる。これは、固形潤滑剤がある程度消費されていることを意味する。
このため、モノクロの画像形成装置ではμが安定化する。
【０００５】
カラー画像形成装置では、現像器を感光体に対して非接触位置に移動させておく方式が一般的となっており、現像器が非接触位置にある状態で潤滑剤の塗布動作がなされると、潤滑剤が感光体上に堆積していくことになる。
従って、カラー画像形成装置ではモノクロの画像形成装置に比べて潤滑剤の調整に履歴が残り易い。
【０００６】
ところで、接触式現像方式と潤滑剤塗布方式を併用した、中間転写体を用いたカラー画像形成装置においては、ＰＣＵ（プロセスユニット）を交換した後、現像濃度が局所で低下し、感光体の回転方向に多数の縦白スジが出ることがあった。
この原因は、本発明者の推測によれば、現像器側と感光体側の双方に存在し、マッチング不良とされる。具体的な理由は、以下の通りである。
（１）接触式一成分現像方式は、トナーを摩擦により帯電させるが、使用期間の長い現像器の中では常時摩擦されたトナーが特性を変えてしまい、感光体表面に対する付着力が変化することがある。
（２）プロセスユニットを交換する場合に潤滑剤塗布手段が新しいときは、塗布量が一時的に多くなる。一般に、潤滑剤塗布手段は、ブラシローラで固形潤滑剤を少しずつ削り取る構成を有し、これをブレードなどで押し広げて用いるものであるが、新品状態ではブラシ毛などのへたりがないため、固形潤滑剤を削り取る力が大きい。このため潤滑剤塗布量が増えてしまうことがある。
従って、使用期間の長い現像器と、新品状態の潤滑剤塗布手段との組み合わせが起こった場合には、非作像時に潤滑剤の局所的な塗布過多現象が発生し、これによって現像器側の異常が増幅されて現像不良が生じ、これが縦白スジとなる。
【０００７】
そこで、本発明は、縦白スジという異常画像の発生を抑制できるカラー画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体と、上記像担持体に対して離間可能で必要時のみ接触させられ、上記像担持体に形成された静電潜像を現像する複数の接触式現像器と、上記像担持体の表面に潤滑材を供給する潤滑材供給手段と、を有するカラー画像形成装置において、上記潤滑材供給手段は、上記像担持体に常時接触するブラシローラによって潤滑材を上記像担持体に供給する構成を有し、上記接触式現像器の使用度合いをカウントするカウンタを有し、少なくとも上記潤滑材供給手段が新たに交換された場合、一定枚数の出力の間、各作像開始時の上記像担持体の予備回転動作にて、上記ブラシローラの回転数を少なくすることによって上記像担持体への潤滑材の供給量を低減する制御を行い、上記カウンタのデータから上記複数の接触式現像器の全てが新品の状態又はそれに近い状態と判断された場合には上記制御を行わない、という構成を採っている。
【０００９】
請求項２記載の発明では、請求項１記載のカラー画像形成装置において、上記ブラシローラの回転数を間欠的に少なくする、という構成を採っている。
【００１０】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載のカラー画像形成装置において、特定の転写紙に対する定着性向上等のための低速モードを有し、上記ブラシローラの回転数を少なくすることが該低速モードを利用して行われる、という構成を採っている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
まず、本実施形態における画像形成装置としてのカラー画像形成装置の概要構成を図１に基づいて説明する。
図１において、符号１は像担持体としての可撓性のベルト状をした感光体を示す。感光体１は支持用のローラ２，３間に張設されていて、ローラ２の回転駆動により図中矢印Ａの向き（時計回りの向き）に回転し搬送される。符号４は、感光体１の表面を均一に帯電する帯電手段たる帯電チャージャを示す。なお帯電チャージャに代えて帯電ローラが設けられることもある。
【００１６】
符号５は静電潜像を形成する露光手段としてのレーザーによる光走査装置を示し、符号６はイエロー、マゼンタ、シアン、黒の現像剤（トナー）を感光体１に供給する現像手段としてのカラー現像装置を示す。このカラー現像装置６は、回転式のいわゆるリボルバータイプであり、イエロートナーで現像する接触式一成分現像器としての現像器６Ｙ、マゼンタトナーで現像する接触式一成分現像器としての現像器６Ｍ、シアントナーで現像する接触式一成分現像器としての現像器６Ｃ、黒トナーで現像する接触式一成分現像器としての現像器６Ｋを中心軸の回りに備えている。
各現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋには、それぞれに対応する色のトナーを補充するトナーボトルからトナーを補充することができるようになっている。
また、各現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの現像ローラと感光体１間には、図示しないバイアス手段によりバイアス電圧（現像バイアス）を印加することができるようになっている。このバイアス電圧は可変である。
【００１７】
符号１０は中間転写体として構成された像担持体としての中間転写ベルトを示す。この中間転写ベルト１０は支持ローラ１１、１２の間に張設されていて、回ローラ１１の回転駆動により矢印Ｂの向き（反時計まわりの向き）に回転、搬送される。
感光体１と中間転写ベルト１０は、感光体１を支持するローラ３の部位で接触している。この接触部の中間転写ベルト１０側には、導電性を有するバイアスローラ１３が中間転写ベルト１０裏面に所定の条件で接触している。
【００１８】
このカラー画像形成装置の画像形成動作について説明する。
図１において、感光体１は帯電チャージャ４により一様に帯電された後、光走査装置５により、画像情報に基づき走査露光されて表面に静電潜像が形成される。ここで、露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ、及び黒の色情報に分解した単色の画像情報であり、この画像情報により半導体レーザー（図示せず）で発生されたレーザービームＬｂは、図示省略の光学装置により走査、及び光路調整されて感光体１を走査させられて、静電潜像が担持される。
ここで形成された静電潜像は、カラー現像装置６により所定のイエロー、シアン、マゼンタ、及び黒トナーで各々単色現像され、感光体１上に各々の色の画像が順次形成される。
【００１９】
図中矢印Ａ方向に回転する感光体１上に形成された各単色画像は、感光体１と同期して図中矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト１０上に、イエロー、シアン、マゼンタ、及び黒の単色毎に、バイアスローラ１３に印加された所定の転写バイアスにより順次重ね転写される。
中間転写ベルト１０上に重ね合わされたイエロー、シアン、マゼンタ、及び黒の画像は、給紙カセットからなる給紙台１７から給紙ローラ１８、搬送ローラ対１９ａ、１９ｂ、レジストローラ対２０ａ、２０ｂを経て転写ローラ１４転写ローラ１４が配置された転写部で、転写紙１７ａ上に一括転写される。
転写終了後、転写紙１７ａは定着装置８０により定着されて、フルカラー画像が完成し、排紙ローラ対８１ａ、８１ｂを経て排紙スタック部８２に排出される。
符号１５は、感光体１に常時当接し、感光体１上のトナーをクリーニングするクリーニングブレードを含むクリーニング装置を示し、符号１５ｃは廃棄トナー回収容器を示す。
【００２０】
符号１６は、中間転写ベルト１０のクリーニング装置を示す。このクリーニング装置１６のクリーニングブレード１６ａは、画像形成動作中には中間転写ベルト１０表面から離間した位置に保持され、形成像が上述の転写紙１７ａ上に転写された後に中間転写ベルト１０表面に当接される。
中間転写ベルト１０上よりクリーニングブレード１６ａによって掻き取られた廃棄トナーは、クリーニング装置１６内に設けられたオーガ１６ｂにより、図面手前方向に搬送され、さらにプロセスユニット３１手前側面に設けられた、図示を省略した搬送部により廃棄トナー回収用器１５ｃに搬送される。所定量以上の廃棄トナーが廃棄トナー回収用器１５ｃ内に収容された時点でプロセスユニット３１に対し廃棄トナー回収用器１５ｃを交換することより、プロセスユニット３１の長寿命化が図られる。
感光体、帯電チャージャ４、中間転写ベルト１０、クリーニング装置１５、１６は、プロセスユニット３１と一体的に構成され、廃棄トナー回収用器１５ｃは、プロセスユニット３１に対して交換可能に組み込まれている。プロセスユニット３１のレジストローラ２０ｂ側のケース外装部分は、用紙搬送ガイドとしての機能も備えている。
【００２１】
次に、図２に基づいて装置本体構造を説明する。装置本体構造としては、不動部筐体たる本体フレーム部９と、転写紙１７ａの搬送経路を開放可能な前部筐体たる前フレーム８によって構成されている。本体フレーム９の下部に給紙カセット１７が配置され、本体フレーム９の内部にカラー現像装置６、プロセスユニット３１が交換可能に配置されている。さらにその上方に定着装置８０が配置され、本体フレーム９の上部には排紙スタック部８２が形成されている。
前フレーム８は、本体フレーム９に設けられた回転支持軸９ａを中心に開閉回動可能に支持され、通常は図１に示す如く、本体フレーム９に対して閉じた状態で保持される。転写紙１７ａの搬送経路内で転写紙１７ａのジャムが発生した場合には、図示しない前フレーム８のロック機構が解除され、図２に示すように、前フレーム８が開放される。
前フレーム８には、転写紙搬送経路の一部を構成する搬送ローラ対１９ａ，１９ｂ、レジストローラ対２０ａ，２０ｂ、転写ローラ１４等が保持されており、前フレーム８を開放することにより、転写紙搬送経路が露出し、容易にジャム処理が行える。この際、他の作像系ユニットは不動である。
【００２２】
次に、プロセスユニット３１の構成を詳細に説明する。
［感光体１］
１００μｍ程度の導電性基材の上に、３０μｍ程度の有機感光体（ＯＰＣ）を塗布した。なお、実際は何層かに機能別に分け塗布するが、本実施形態では省略する。表面は、Ｒｚ２０μｍ程度となり、主な材質はＰＣなどの透明樹脂である。搬送速度は通常作像時は約１００ｍｍ／ｓである。
［中間転写ベルト１０］
厚みが１５０μのＣ分散ＥＴＦＥ又はＰＶｄＦのベルトを使用しており、抵抗は１０⁷ 〜１０¹⁰Ω／□、周速は１００ｍｍ／ｓ、搬送速度は通常作像時は約１００ｍｍ／ｓである。
［感光体用ブラシローラ１００］
図４に示すような形状を有している。糸材質はカーボン分散アクリルで、６〜１５デニール、密度３０ｋ本／ｉｎｃｈ² 、外径１８ｍｍ、軸径８ｍｍ、食い込み量１．１ｍｍである。回転数は基本は約１２０ｒｐｍだが初期は６０ｒｐｍと半速化される。この駆動は感光体１とは別に制御可能である。
なお、新品と違い、ある程度使用したブラシの毛は、図５（ｂ）に示すようにへたっていく。潤滑剤バー表面から削り取る力はブラシの剛性とその座屈力に負うものだから、ヘタリブラシではさちるようになる。
［感光体用固形潤滑剤バー１０１］
ステアリン酸亜鉛をバー状に成形したものを使用した。鉛筆硬度は６Ｂ以下で、感光体用ブラシローラ１００により徐々に切削される。なお、板金に両面テープで貼り付けて固定している。感光体用固形潤滑剤バー１０１の材質としては、他に、同様の長鎖炭素化合物として、オイレン酸、フッ素化合物も可能である。
【００２３】
［弾性体１０２］
本実施形態では、感光体用固形潤滑剤バー１０１を均等に安定して塗布するためにコイルスプリングを用いており、Ａ３サイズの横幅全体を総荷重約１５００〜２０００ｍＮで等分布に加圧している。他に所定の均一荷重が実現できるならば、トルクスプリングなどでもよく、重りでもよい。なお、機構上、感光体１への接離はできない。
［中間転写ベルト用ブラシローラ１１０］
糸材質はカーボン分散レーヨンで、外径１２ｍｍ、６〜１５デニール、密度５０〜１００ｋ本／ｉｎｃｈ² 、軸径６ｍｍ、回転数は約１６０ｒｐｍ、食い込み量初期０．６ｍｍである。
なお、連れ回り駆動のため、両端に摩擦力を増すためのゴム（図示せず）を有している。作像時を除き、中間転写ベルト１０には常時接触する。
［中間転写ベルト用固形潤滑剤バー１１１］
ステアリン酸亜鉛をバー状に成形したものを使用した。材質などは感光体用固形潤滑剤バー１０１と同じである。感光体用と異なり、自重圧をかけるだけとなっており、中間転写ベルト用ブラシローラ１１０に常時接触する。
【００２４】
感光体用ブラシローラ１００と、感光体用固形潤滑剤バー１０１と、弾性体１０２等により潤滑材供給手段が構成されている。
【００２５】
次に、図６に基づいて本実施形態における実際の制御（シーケンス）を説明する。なお、通常の駆動源と感光体／中間転写ベルト潤滑剤塗布装置の回転を併記して説明する。
実際の装置では、通常、正規の作像を開始する前に、中間転写ベルト１０などの位置決めのために２〜１０秒の予備回転動作を行う。これは「前回転」とも称する。
【００２６】
図６（ａ）は、塗布量の低減化を考慮しない場合の制御であって、予備回転動作時も正規の回転数で回転する制御である。
本実施形態では感光体１側を主に考えているが、図６では中間転写ベルト１０側の塗布も記載した。これは、中間転写ベルト１０側も感光体１のμとの差分μを管理しなくてはならないためであるが、これは本発明の課題とは関係が薄い。図６（ｂ）は、本実施形態における比較例であり、感光体からブラシローラを離す通常の離間動作を取り入れた制御である。プロセスユニット交換後１００枚迄この制御を行う。
中間転写ベルト用ブラシローラ１１０は中間転写ベルト１０に連れ回りであるため、中間転写ベルト用ブラシローラ１１０が入るクリーニングユニット全体を一旦中間転写ベルト１０より離して塗布動作を止めている。この制御では、中間転写ベルト１０上の潤滑剤塗布量の差が大きく、作像時に不具合（縦白スジの発生）が生じる。
【００２７】
図６（ｃ）は本実施形態における制御を示している。一般に、カラー画像形成装置では、厚紙・ＯＨＰ定着性アップのために低速モードとしての半速モードを備えている。これは、カラーの場合、トナーの適度な定着が無いと発色不良となるためである。半速モードにより感光体用ブラシローラ１００の回転数は正規の回転数よりも低められ、これによって潤滑剤の塗布量（供給量）が規制される。プロセスユニット交換後１００枚迄この制御を行う。
図６（ｄ）は他の実施形態における制御を示しており、間欠モードと半速モードを組み合わせた例である。プロセスユニット交換後１００枚迄この制御を行う。
この制御によれば、間欠モードの簡易さと安定な塗布量低減の双方の利点を取り入れることができる。中間転写ベルト側では間欠モードのみとしているが、感光体側と同様に半速モードを採用してもよい。
【００２８】
図６（ｃ）、図６（ｄ）に示した制御によれば、潤滑剤塗布量を適度に減らすことができる。
次に、このような低速モードをどこに入れるかであるが、効率の良い使い方として、予備動作回転（前回転）と、後回転に入れるのが最も良い。換言すれば、感光体１に光書き込みを始める位置が潤滑材供給位置を通過する直前までと、最後の出力が終わった後に実施されるのが良い。
【００２９】
次に、どの程度塗布量を低減するかについて述べる。
潤滑剤塗布量は、本来数μｍの膜厚を測るものであるが、ここでは静摩擦状態を代用特性値としている。なお、通常の静摩擦計では潤滑剤におけるμ値は０．１以下となってしまうので測定しにくい。
本実施形態では、（株）新東科学社製ポータブル静摩擦係数計のプローブに麻布を付けて、言わば増感して測定した。
感光体μ（ＯＰＣμ）と画質との関係を図７に示す。ＯＰＣμが０．２以下なら現像不良が発生しやすい領域に入る。このため、０．０５程度ＯＰＣμが上がるような塗布量低減を行うのが良い。それ以上であると、次の実際の作像時にＯＰＣμを適度に合わせにくくなる。
なお、間欠モードでこの０．０５程度の塗布量低減に当たるのは数１０秒のブラシ停止である。この場合塗布量は安定させにくい。実際には上述のように半速モードを使用して調整するのが良い。
【００３０】
ところで、現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが全て新品又はそれに近い状態の場合には、縦白スジの問題は生じない。装置の新規セッティング直後などはどの現像器も新品であるのが普通であるため、このような場合には上記のようなシーケンス制御は不要となり、画一的に実行することは無駄となる。
そこで、現像の新旧カウンタを装置内部にソフトウェアもしくはハードウェアで搭載しておき、カウンタデータから現像器の使用状況を判断し、データに応じて潤滑剤の塗布量を調整するようにしてもよい。この場合、全ての現像器が新品の状態又はそれに近い状態と判断された場合には上記塗布量規制制御そのものを実行しないようにする。
現像器の使用状況に応じて潤滑材の供給量を調整する手段としては、例えば画像形成装置のメインコントローラである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも上記潤滑材供給手段が新たに交換された場合、一定枚数の出力の間、各作像開始時の上記像担持体の予備回転動作にて、該像担持体への潤滑材の供給量を低減する制御を行うこととしたので、潤滑材の過剰塗布による異常画像の発生を抑制することができる。
【００３２】
本発明によれば、ブラシローラの回転数を正規の回転数よりも低めることによって潤滑材の供給量を低減するようにしたので、潤滑材の規制を簡易且つ確実に行うことができ、潤滑材の過剰塗布による異常画像の発生を抑制することができる。
【００３３】
本発明によれば、ブラシローラの回転数を間欠的に正規の回転数よりも低めることによって潤滑材の供給量を低減するようにしたので、潤滑材の規制を簡易且つ確実に行うことができ、潤滑材の過剰塗布による異常画像の発生を抑制することができる。
【００３４】
本発明によれば、ブラシローラの回転数を低めることが低速モードを利用して行われることとしたので、装置が本来有するモードを利用でき、制御が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラー画像形成装置の概要正面図である。
【図２】同カラー画像形成装置の前フレームを開放した状態の概要正面図である。
【図３】プロセスユニットの拡大正面図である。
【図４】感光体用ブラシローラの斜視図である。
【図５】感光体用ブラシローラの毛立ち状態を示す図で、（ａ）は新品状態を示す図、（ｂ）は経時状態を示す図である。
【図６】潤滑剤塗布規制の制御を示す図で、（ａ）は塗布規制をしない場合、（ｂ）は塗布手段の接離によってオン・オフする場合、（ｃ）は半速モードを入れた場合、（ｄ）は半速モードとオン・オフ間欠モードを交互に入れた場合を示す図である。
【図７】感光体μと画質との関係を示す図である。
【符号の説明】
１像担持体としての感光体
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ接触式一成分現像器としての現像器
１０１潤滑材としての感光体用固形潤滑剤バー
１００ブラシローラとしての感光体用ブラシローラ

Claims

像担持体と、上記像担持体に対して離間可能で必要時のみ接触させられ、上記像担持体に形成された静電潜像を現像する複数の接触式現像器と、上記像担持体の表面に潤滑材を供給する潤滑材供給手段と、を有するカラー画像形成装置において、
上記潤滑材供給手段は、上記像担持体に常時接触するブラシローラによって潤滑材を上記像担持体に供給する構成を有し、上記接触式現像器の使用度合いをカウントするカウンタを有し、少なくとも上記潤滑材供給手段が新たに交換された場合、一定枚数の出力の間、各作像開始時の上記像担持体の予備回転動作にて、上記ブラシローラの回転数を少なくすることによって上記像担持体への潤滑材の供給量を低減する制御を行い、上記カウンタのデータから上記複数の接触式現像器の全てが新品の状態又はそれに近い状態と判断された場合には上記制御を行わないことを特徴とするカラー画像形成装置。
請求項１記載のカラー画像形成装置において、
上記ブラシローラの回転数を間欠的に少なくすることを特徴とするカラー画像形成装置。
請求項１又は２記載のカラー画像形成装置において、
特定の転写紙に対する定着性向上等のための低速モードを有し、上記ブラシローラの回転数を少なくすることが該低速モードを利用して行われることを特徴とするカラー画像形成装置。