JP6020374B2 - 画像形成装置および潤滑剤塗布方法 - Google Patents

画像形成装置および潤滑剤塗布方法 Download PDF

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Description

本発明は、回転する像担持体上に画像を形成し、当該像担持体上に形成された画像を被転写体に転写する画像形成装置、および、当該像担持体の周面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布方法に関する。
電子写真方式のプリンターなどの画像形成装置は、回転する像担持体の一例としての感光体ドラムを帯電させて、帯電された感光体ドラムを露光して静電潜像を形成し、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を記録シートに転写すると共に、記録シートに転写されずに感光体ドラム上に残ったトナーなどの残留物をクリーナにより清掃する構成になっている。
このような画像形成装置では、転写性やクリーニング性などの向上のために感光体ドラムにステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を塗布する構成がとられていることが多い。
特許文献1には、回転する感光体の周囲にその回転方向に沿ってクリーニング装置、潤滑剤塗布装置をこの順に配置し、潤滑剤塗布装置において、回転する搬送ブラシがその下方に配されたケース内の紛体状潤滑剤に接触して潤滑剤を巻き上げ、その潤滑剤を感光体と対向する位置まで搬送し、感光体周面に塗布する構成が開示されている。
特開2008−89771号公報
特許文献1のような搬送ブラシを用いる場合、紛体状潤滑剤を収容するケースから搬送ブラシにより巻き上げられた潤滑剤は、その多くが搬送ブラシに植え付けられた多数本のブラシ毛の先端部に保持されて感光体周面との接触により感光体周面に移動するが、一部が感光体周面に移動せずに搬送ブラシのブラシ毛に残り、ブラシ毛の根本側の方に入り込んでブラシ内部に溜まる潤滑剤も存在する。
このことを考慮すれば、搬送ブラシの1回転による潤滑剤の巻き上げ量(消費量)からブラシ内部に溜まる潤滑剤の量(溜め込み量)を差し引いた量が感光体周面への塗布量(供給量)になるはずであり、この消費量と溜め込み量と供給量との関係が不変であれば、一定量の潤滑剤を長期に亘って感光体周面に安定供給できるはずである。
ところが、実際には画像形成に伴う搬送ブラシの累積回転量が増えるほど、搬送ブラシのブラシ内部に溜まっている潤滑剤の量が増えていき、ブラシ内部に溜まっている潤滑剤の量が増えるほど、ブラシ内部で潤滑剤が詰まったようになる部分が増えていき、それまでよりもブラシ内部に新たな潤滑剤が入り込み難くなる。ブラシ内部に入り込めなかった潤滑剤は、ブラシ毛の先端部に一時的に溜まるしかなく、感光体周面に供給される。
従って、画像形成の実行回数が増えるに伴って、潤滑剤の巻き上げ量(消費量)のうち、ブラシ内部に入り込む潤滑剤の量(溜め込み量)が減少し、逆に感光体周面に塗布される潤滑剤の量(供給量)が増加するようになる。この感光体周面への潤滑剤の供給量の増加は、長期間、例えば数か月間に亘って徐々に進行し、その間に供給量が過剰になる。
感光体周面に過剰に供給された潤滑剤は、感光体の回転に伴ってクリーニング装置に至るが、その間、例えば感光体の周囲に配された現像装置と対向する位置を通過する際に、過剰供給された潤滑剤の一部が現像装置内の現像剤に混入することが生じ易くなる。
潤滑剤の、現像剤への混入量が多くなると、これが原因で現像不良が発生し易くなるという問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、感光体ドラムなどの像担持体への潤滑剤の供給量を長期に亘って安定的に維持することが可能な画像形成装置および当該像担持体の周面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、回転する像担持体上に画像を形成し、当該像担持体上に形成された画像を被転写体に転写する画像形成装置であって、前記転写後の前記像担持体上の残留物を除去する清掃部材と、前記残留物が除去された後の前記像担持体の周面に潤滑剤を塗布する塗布手段と、を備え、前記塗布手段は、潤滑剤供給源からの潤滑剤を取り込んで保持したまま前記像担持体への塗布位置まで搬送し、その一部を前記像担持体に供給する回転搬送部材と、前記回転搬送部材に保持されている潤滑剤を吐き出させる吐出手段と、前記回転搬送部材から吐き出された潤滑剤を回収する回収手段と、前記回転搬送部材における前記潤滑剤の保持量が所定の上限値を超えないように前記吐出手段による潤滑剤の吐き出し動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
また、前記吐出手段は、前記回転搬送部材に保持されている潤滑剤を前記像担持体に吐き出させ、前記回収手段は、前記像担持体との対向位置において、当該像担持体上の潤滑剤を当該像担持体との隙間を通過させることにより均す均し部材と、前記均し部材の前記像担持体との対向位置よりも下方の位置に設けられ、前記回転搬送部材から前記像担持体に吐き出された潤滑剤のうち、前記均し部材と前記像担持体との隙間を通過できずに前記像担持体から落下した潤滑剤を受ける受け部と、を備えるとしても良い。
さらに、前記制御手段は、前記回転搬送部材の動作履歴に基づいて前記回転搬送部材における現在の潤滑剤の保持量を推定する推定手段を備えるとしても良い。
ここで、前記推定手段は、前記回転搬送部材の動作履歴に基づき、前記潤滑剤供給源からの潤滑剤のうち前記像担持体に供給されずに当該回転搬送部材に残っていると想定される潤滑剤の現在までの累積蓄積量Xaを求め、求めた累積蓄積量Xaを現在の潤滑剤の保持量と推定するとしても良い。
ここで、前記潤滑剤は、帯電性を有する素材からなり、前記吐出手段は、帯電された潤滑剤に前記回転搬送部材から前記像担持体に向かう方向の力が作用する電界を当該回転搬送部材と当該像担持体間に発生させる電界発生手段を有し、前記制御手段は、前記潤滑剤の吐き出し動作を実行させるときには、前記電界発生手段を制御して、前記回転搬送部材と前記像担持体間に前記電界を発生させ、前記推定手段は、前記像担持体の表面電位Voから前記回転搬送部材の電位を差し引いた値ΔVを検出する検出手段を有し、検出されたΔVの大きさに基づいて、前記求めた累積蓄積量Xaを補正するとしても良い。
また、前記制御手段は、前記吐出手段による吐き出し動作を、前記像担持体に画像を形成する画像形成時以外の非画像形成時に実行させるとしても良い。
さらに、前記制御手段は、前記吐き出し動作を、前記回転搬送部材における前記潤滑剤の保持量が前記上限値以下の場合には、前記回転搬送部材の所定の単位回転数当たりの吐き出し量が第1の大きさになるように制御し、当該上限値を超えると、当該所定の単位回転数当たりの吐き出し量が前記第1の大きさよりも大きい第2の大きさになるように制御するとしても良い。
また、前記潤滑剤は、帯電性を有する素材からなり、前記吐出手段は、帯電された潤滑剤に前記回転搬送部材から前記像担持体に向かう方向の力が作用する電界を当該回転搬送部材と当該像担持体間に発生させる電界発生手段を有し、前記制御手段は、前記潤滑剤の吐き出し動作を実行させるときには、前記電界発生手段を制御して、前記回転搬送部材と前記像担持体間に前記電界を発生させるとしても良い。
ここで、前記電界発生手段は、前記電界を発生させるためのバイアス電圧Vbrを前記回転搬送部材に印加する電源部および前記像担持体を帯電させる帯電手段の少なくとも一つであるとしても良い。
ここで、前記バイアス電圧Vbrは、前記潤滑剤の帯電極性と同極性の直流の電圧またはこれに交流が重畳された電圧であるとしても良い。
また、前記帯電手段は、前記像担持体の周囲であり、前記像担持体上における転写位置から当該像担持体の回転方向に当該像担持体上における前記潤滑剤の塗布位置までの間に配されるとしても良い。
さらに、前記吐出手段は、さらに、前記回転搬送部材の回転速度を可変させる速度可変手段を有し、前記制御手段は、前記潤滑剤の吐き出し動作を実行させるときには、さらに、前記速度可変手段を制御して、前記回転搬送部材の回転速度を当該吐き出し動作を実行していないときの速度よりも高速に切り替えるとしても良い。
また、前記潤滑剤は、帯電性を有する素材からなり、前記吐出手段は、電極部材と、帯電された潤滑剤に前記回転搬送部材から前記電極部材に向かう方向の力が作用する電界を当該回転搬送部材と当該電極部材間に発生させる電界発生手段を有し、前記回収手段は、前記回転搬送部材から前記吐出手段により前記電極部材に吐き出された潤滑剤を受ける受け部を備えるとしても良い。
さらに、前記潤滑剤供給源は、固形潤滑剤であり、前記回転搬送部材は、ブラシ状のローラーからなり、前記固形潤滑剤を掻き取ることにより前記潤滑剤の供給を受けるとしても良い。
本発明に係る潤滑剤塗布方法は、回転する像担持体上に形成された画像を被転写体に転写し、当該転写後の像担持体上の残留物を清掃部材で除去し、当該残留物の除去後の前記像担持体の周面に潤滑剤を塗布部により塗布する画像形成装置における潤滑剤塗布方法であって、潤滑剤供給源からの潤滑剤を前記塗布部に設けられた回転搬送部材により取り込んで保持したまま前記像担持体への塗布位置まで搬送し、その一部を前記像担持体に供給する第1ステップと、前記回転搬送部材における前記潤滑剤の保持量が所定の上限値を超えないように、前記回転搬送部材から潤滑剤を吐き出させる吐出手段による当該潤滑剤の吐き出し動作を制御する第2ステップと、前記回転搬送部材から吐き出された潤滑剤を前記塗布部に設けられた回収部で回収する第3ステップと、を含むステップを実行することを特徴とする。
このようにすれば、長期間に亘って回転搬送部材に潤滑剤が溜まりすぎることが生じないので、回転搬送部材から像担持体に供給される潤滑剤の量と像担持体に供給されずに回転搬送部材に溜まる潤滑剤の量とのバランスがとれた状態が長期間に亘って維持され、像担持体への潤滑剤の供給量を安定的に維持することができ、像担持体への潤滑剤の過剰供給による例えば現像不良の発生を防止することができるようになる。
そして、回転搬送部材から吐き出された潤滑剤は、塗布手段に設けられた回収手段に回収されるので、像担持体を介して塗布手段とは別の例えば現像部内の現像剤に混入するといったことがなく、吐き出された潤滑剤が現像不良の原因になることもない。
プリンターの全体の構成を示す図である。 プリンターの作像ユニットにおける潤滑剤塗布部の構成を拡大して示す図である。 潤滑剤塗布部におけるブラシローラーによる潤滑剤の塗布の様子を模式的に示す図である。 潤滑剤の吐き出し制御におけるタイミングチャートの例を示す図である。 潤滑剤の吐き出し動作が実行された場合の様子を示す模式図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 潤滑剤の吐き出し動作のタイミングチャートの例を示す図である。 潤滑剤保持量と溜め込み能力との関係を示すグラフと、潤滑剤保持量と適正範囲と実行頻度の関係を示す図である。 潤滑剤の吐き出し制御を含む潤滑剤の供給制御の内容を示すフローチャートである。 紙間処理のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。 潤滑剤の吐き出し制御のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。 潤滑剤の吐き出し制御を実行する構成(実施例)と実行しない構成(比較例)のそれぞれについて耐久実験を行った場合の画像評価の結果を示す図である。 微振動を実行する制御のタイミングチャートを示す図である。 変形例に係る帯電器を配置した場合の吐き出し制御におけるタイミングチャートの例を示す図である。 変形例に係る電極を配置する構成を示す模式図である。
以下、本発明に係る画像形成装置および潤滑剤塗布方法の実施の形態を、タンデム型カラープリンター(以下、単に「プリンター」という。)を例にして説明する。
(1)プリンターの全体の構成
図1は、プリンターの全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンターは、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、作像部10と、中間転写部20と、給送部30と、定着部40と、制御部50などを備え、ネットワーク(例えばLAN)に接続され、外部の端末装置(不図示)からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色からなるカラーの画像形成を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をY、M、C、Kと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのY、M、C、Kを添字として付加する。
作像部10は、Y〜K色のそれぞれに対応する作像ユニット10Y、10M、10C、10Kと露光部11を備えている。
作像ユニット10Y〜10Kは、矢印Aで示す方向に回転する像担持体としての感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kと、その周囲にドラム回転方向Aに沿って配設された帯電部2Y、2M、2C、2Kと、現像部3Y、3M、3C、3Kと、クリーニング部4Y、4M、4C、4Kと、潤滑剤塗布部5Y、5M、5C、5Kと、除電部6Y、6M、6C、6Kなどを備えており、感光体ドラム1Y〜1Kに対応する色のトナー像を作像する。
中間転写部20は、中間転写ベルト21と、駆動ローラー22と、従動ローラー23〜25と、中間転写ベルト21を介して感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに対向配置される一次転写ローラー26Y、26M、26C、26Kと、中間転写ベルト21を介して駆動ローラー22に対向配置される二次転写ローラー27などを備える。
中間転写ベルト21は、駆動ローラー22、従動ローラー23〜25、一次転写ローラー26Y〜26Kにより張架され、駆動ローラー22の回転駆動力により矢印Zで示す方向に周回走行する。
給送部30は、給紙カセット31と、繰り出しローラー32と、搬送ローラー対33と、タイミングローラー対34などを備えている。
給紙カセット31は、記録用のシートとしての用紙Sを収容する。繰り出しローラー32は、給紙カセット31に収容されている用紙Sを搬送路39に1枚ずつ繰り出す。
搬送ローラー対33は、繰り出された用紙Sをさらに搬送路39上を搬送方向下流に搬送させる。タイミングローラー対34は、搬送される用紙Sを二次転写ローラー27と中間転写ベルト21との接触位置である二次転写位置271に送り出すタイミングをとる。
定着部40は、定着ローラーと加圧ローラーを圧接させて定着ニップを確保すると共にヒータにより定着ローラーを加熱して定着に必要な温度を維持する。
制御部50は、外部の端末装置からの画像信号をY〜K色用の画像信号に変換し、露光部11に配された各色用のレーザダイオード(不図示)を駆動するための駆動信号を生成する。生成された駆動信号により露光部11からY色用のレーザービームLy、M色用のレーザービームLm、C色用のレーザービームLc、K色用のレーザービームLkがそれぞれ出射され、感光体ドラム1Y〜1Kが露光走査される。
この露光走査を受ける前に、感光体ドラム1Y〜1Kは、除電部6Y〜6Kによる除電後に帯電部2Y〜2Kにより一様に帯電されており、レーザービームLy〜Lkの露光により、感光体ドラム1Y〜1Kの周面に静電潜像が形成される。
感光体ドラム1Y〜1Kは、マイナス(負)極性に帯電する帯電特性を有しており、帯電部2Y〜2Kにより感光体ドラム1Y〜1Kがマイナス帯電され、レーザービームLy〜Lkにより画像の形成されるべき部分が露光される。
各静電潜像は、現像部3Y〜3Kによりトナーで現像される。トナーは、ここでは帯電極性がマイナスのものが用いられ、いわゆる反転現像方式になっている。感光体ドラム1Y〜1K上に形成されたY〜K色のトナー像は、一次転写ローラー26Y〜26Kと感光体ドラム1Y〜1K間に作用する静電力により中間転写ベルト21上に一次転写される。
感光体ドラム1Y〜1Kへの各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト21上の同じ位置に重ね合わせて転写されるようにタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト21上に多重転写された各色トナー像は、中間転写ベルト21の周回走行により二次転写位置271に移動する。
上記作像動作のタイミングに合わせて、給送部30からは、タイミングローラー対34を介して用紙Sが給送されて来ており、その用紙Sは、二次転写ローラー27と中間転写ベルト21の間に挟まれて搬送され、二次転写ローラー27と中間転写ベルト21間に作用する静電力により、中間転写ベルト21上の各色トナー像が二次転写位置271で一括して用紙S上に二次転写される。
二次転写位置271を通過した用紙Sは、定着部40に搬送され、定着ニップを通過する際に、トナー像が加熱、加圧されて用紙Sに定着された後、排出ローラー対40aを介して機外に排出される。
感光体ドラム1Y〜1K上のトナー像のうち、中間転写ベルト21に一次転写されずに感光体ドラム1Y〜1K上に残ってしまったトナーなどを含む残留物は、クリーニング部4Y〜4Kのクリーニングブレード41Y、41M、41C、41Kにより除去される。
残留物が除去された後の感光体ドラム1Y〜1Kの周面には、潤滑剤塗布部5Y〜5Kにより潤滑剤が塗布される。塗布された潤滑剤は、感光体ドラム1Y〜1Kの回転により、その周方向に沿って帯電部2Y〜2Kや現像部3Y〜3Kなどの各部の位置を通過した後、クリーニング部4Y〜4Kに至り、クリーニングブレード41Y〜41Kの、感光体ドラム1Y〜1Kとの接触部分に供給される。
これにより、クリーニングブレード41Y〜41Kと感光体ドラム1Y〜1K間の摩擦が低減され、クリーニングブレード41Y〜41Kの早期の摩耗を防止して、クリーニング性を長期に亘って向上することができ、感光体ドラム1Y〜1Kの周面の磨耗の抑制により長寿命化を実現できる。また、感光体ドラム1Y〜1K上において感光体ドラム1Y〜1Kの周面と現像後のトナー像のトナー粒子との間に潤滑剤被膜が介在することにより、転写性についても長期に亘って向上することができる。
(2)潤滑剤塗布部の構成
図2は、作像ユニット10Yの潤滑剤塗布部5Yの構成を拡大して示す図であり、その周辺に配されている感光体ドラム1Yやクリーニングブレード41Yなどの他の部材も合わせて示している。なお、どの作像ユニットも基本的に同じ構成なので、以下では作像ユニット10Yの構成だけを説明して、他の作像ユニット10M〜10Kについてはその説明を省略する。
同図に示すように、潤滑剤塗布部5Yは、クリーニング部4Yよりもドラム回転方向Aの下流側に配置されており、クリーニング部4Yと潤滑剤塗布部5Yは、一つのユニット9Yとしてハウジング190に収容された状態で装置本体に着脱自在に支持されている。
クリーニング部4Yのクリーニングブレード41Yは、ポリウレタンゴムを板状に加工したものであり、保持板金42Yに、ここではホットメルト接着剤により接着されており、クリーニングブレード41Yの先端が感光体ドラム1Yの周面にドラム回転方向Aとは逆方向(カウンター方向)に当接して、感光体ドラム1Y上の残留トナーを含む残留物を掻き取る。掻き取られた残留物は、ハウジング190内において回収スクリュー43Yまで落下して、回収スクリュー43Yにより廃トナー回収ボックス(不図示)に搬送されて回収される。
潤滑剤塗布部5Yは、ブラシローラー101と、固形潤滑剤102と、圧縮バネ103と、均しブレード104と、ブラシモーター105などを備える。
なお、ブラシローラー101、固形潤滑剤102、均しブレード104、クリーニングブレード41Yおよびこれらを収容するハウジング190は、感光体ドラム1Yの軸方向(ドラム軸方向)に沿って長尺状であり、その軸方向長さが感光体ドラム1Y上における画像形成領域の主走査方向の幅(印字幅)よりも長くなっている。圧縮バネ103は、ドラム軸方向に沿って間隔をおいて複数個が配置されている。
ブラシローラー101は、金属製の導電性材料、ここでは鉄製の芯金111の周面に、導電性の多数本のブラシ毛からなるブラシ(以下、「ブラシ繊維」という。)112が設けられてなり、感光体ドラム1Yと固形潤滑剤102との間に介在し、ブラシ繊維112の、感光体ドラム1Yの周面に対向する部分が感光体ドラム1Yの周面に当接して感光体ドラム1Yの周面に潤滑剤を塗布(供給)する。ブラシローラー101の、感光体ドラム1Yの周面との接触位置が感光体ドラム1Yへの潤滑剤の塗布位置106になる。
芯金111は、ブラシモーター105の駆動力により、塗布位置106においてドラム回転方向とは逆方向(矢印Bで示す方向)に回転する。画像形成動作中には、ブラシ繊維112を構成するブラシ毛の先端の、芯金111の回転方向に沿った線速度が、感光体ドラム1Yの周面の一定速度に対して所定の倍率、例えば0.7倍になるように、ブラシローラー101の回転速度が規定されている。この倍率を回転速度比Rという。
ブラシ繊維112は、ここでは直毛ブラシとループブラシが所定の割合で混在したものが用いられてなる。直毛ブラシは、その材質が導電性のアクリルであり、電気抵抗値が106〔Ω〕、繊維太さが4T〔デシテックス〕、繊維密度が115〔KF/平方インチ〕である。一方、ループブラシは、その材質が導電性のポリエステルであり、電気抵抗値が108〔Ω〕、繊維太さが3T〔デシテックス〕、繊維密度が225〔KF/平方インチ〕である。
芯金111の径は、6〔mm〕、ブラシ繊維112を構成する直毛ブラシとループブラシのブラシ毛の高さは、約2.5〔mm〕である。ブラシ繊維112は、ここでは芯金111に巻き付けられた導電性の基布(不図示)に織られており、基布の厚みが0.5〔mm〕程度なので、ブラシローラー101の直径は、約12〔mm〕になっている。
固形潤滑剤102は、金属石鹸の粉体を溶融成型したものであり、脂肪酸金属塩からなり、ここでは負の摩擦帯電性を有するステアリン酸亜鉛が用いられている。
このステアリン酸亜鉛は、離型性が高く(純水接触角が高いことに相当)、摩擦係数が小さいことが特徴であり、転写性、クリーニング性が高いことから、潤滑剤として好適であるが、これに限られることもない。
例えば、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウムなどのステアリン酸金属塩、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウムなどのオレイン酸金属塩、パルチミン酸亜鉛、パルチミン酸銅、パルチミン酸マグネシウムなどのパルチミン酸金属塩、リノール酸亜鉛などのリノール酸金属塩、リシノール酸亜鉛、リシノール酸リチウムなどのリシノール酸金属塩などを潤滑剤に用いることもできる。
圧縮バネ103は、固形潤滑剤102をブラシローラー101に押圧させるための付勢力を付与する。ブラシローラー101に押圧された固形潤滑剤102は、ブラシローラー101の回転によってブラシ繊維112の各ブラシ毛により掻き取られる。掻き取られた潤滑剤は、ブラシローラー101の回転によって感光体ドラム1Yへの塗布位置106まで搬送されて、感光体ドラム1Yに供給される。
均しブレード104は、ポリウレタンゴムをシート状に加工してなり、ブラシローラー101よりもドラム回転方向下流の位置に配置され、先端109が感光体ドラム1Yの周面にカウンター方向に当接して、感光体ドラム1Y上に供給された潤滑剤を感光体ドラム1Yの周面との間に生じる隙間を通過させることにより感光体ドラム1Yの周面上で均して、感光体ドラム1Y上に均一の厚みからなる潤滑剤の被膜を形成させる。
(3)潤滑剤の塗布の詳細説明
図3は、ブラシローラー101による潤滑剤の塗布の様子を模式的に示す図である。
同図に示すようにブラシローラー101は、そのブラシ繊維112の固形潤滑剤102との対向部分が固形潤滑剤102と接触しつつ、感光体ドラム1Yとの対向部分が塗布位置106において感光体ドラム1Yの周面とも接触する位置に配される。
ブラシローラー101の回転により、固形潤滑剤102の表面がブラシ繊維112で掻き取られる。掻き取られた潤滑剤Jは、ブラシ繊維112と固形潤滑剤102との摩擦接触によりマイナス帯電される。
マイナス帯電された潤滑剤Jは、ブラシ繊維112に取り込まれて保持された状態で、ブラシローラー101の回転により感光体ドラム1Yの周面に向けて搬送される。
感光体ドラム1の周面まで搬送された潤滑剤Jのうち、その多くが感光体ドラム1Yの周面に移動し(供給され)、残りがブラシ繊維112に保持されたままになる。
ブラシローラー101から感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの移動は、ブラシ繊維112が感光体ドラム1Yの周面を摺擦するときに擦り付けることによる機械的な付着力に加えて、マイナス帯電された潤滑剤Jにブラシローラー101と感光体ドラム1Y間に生じる電界による静電力を作用させることにより行われる。
本実施の形態では、ブラシローラー101の芯金111にバイアス電源部80からのバイアス電圧Vbrを印加(供給)することにより、ブラシローラー101と感光体ドラム1Yの周面との間に電位差ΔVを生じさせ、この電位差ΔVにより、感光体ドラム1Yの周面とブラシローラー101間に電界を発生させている。電位差ΔVは、バイアス電圧Vbrの印加によるブラシローラー101の電位と感光体ドラム1Yの周面の電位(ドラム表面電位)Vo(<0)との差分であり、(Vo−Vbr)で示される。
例えば、電位差ΔV>0の関係になれば、マイナス帯電された潤滑剤Jには、ブラシローラー101から感光体ドラム1Yに向かう方向の静電力が作用するので、ブラシ繊維112に保持されている潤滑剤Jが感光体ドラム1Yに移動し易くなる。
逆に、電位差ΔV<0の関係になれば、マイナス帯電された潤滑剤Jには、感光体ドラム1Yからブラシローラー101に向かう方向の静電力が作用するので、ブラシ繊維112に保持されている潤滑剤Jが感光体ドラム1Yに移動し難くなる、すなわちブラシ繊維112に溜め込まれ易くなる。
従って、電位差ΔVを可変させることにより、ブラシローラー101から感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの供給量を可変することができる。本実施の形態では、クリーニング後のドラム表面電位Voが略一定、例えば−100〔V〕であることから、バイアス電圧Vbrを可変制御して潤滑剤Jの供給量を可変する構成をとっている。
ブラシローラー101により単位動作当たりに固形潤滑剤102から掻き取られた潤滑剤Jの量を消費量α、消費量αのうち、ブラシローラー101から感光体ドラム1Yの周面に移動する潤滑剤Jの量を供給量γ、感光体ドラム1Yの周面に移動せずにブラシローラー101に残る潤滑剤Jの量を溜め込み量βとすると、次の(式1)の関係が成立する。
供給量γ=(消費量α−溜め込み量β)・・・(式1)
上記の「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように、ブラシ繊維112の内部に溜まる潤滑剤Jの量は、ブラシローラー101の累積回転数が多くなるに伴って徐々に増え、その溜まっている潤滑剤Jの量が増えるほど、ブラシ繊維112の中で潤滑剤Jが詰まったようになる部分が増えていき、新たな潤滑剤Jがブラシ繊維112の内部に入り込み難くなる。
ブラシ繊維112の内部に新たな潤滑剤Jが入り込み難くなるということは、それだけ消費量αのうちの溜め込み量βが少なくなることを意味し、消費量αを略一定とすれば、溜め込み量βが少なくなるに連れて、逆に供給量γが増加することになる。
この供給量γの増加が長期間、例えば数か月間に亘って徐々に進行すると、その間に感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの供給量γが徐々に過剰になる。
感光体ドラム1Yに供給された潤滑剤Jは、感光体ドラム1Yの回転により均しブレード104に至るが、均しブレード104は、潤滑剤Jの被膜を形成するものであり、クリーニングブレード41Yのように積極的に残留物を掻き取るものではない。このため、供給された潤滑剤Jの量が感光体ドラム1Yとの隙間を通過できない程、多くなるまでの間、均しブレード104は、徐々に増加する潤滑剤Jを均しつつそのまま通過させてしまうことが長期に亘って継続され易くなる。
感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの供給量γが増加し、その増加した潤滑剤Jが均しブレード104を通過後、感光体ドラム1Yの回転によりクリーニングブレード41Yに至るまで間に、一部の潤滑剤Jが感光体ドラム1Yから飛翔して、帯電部2Yのシールド121(図2)に配された帯電ワイヤー122(図2)やグリッド電極123(図2)に付着したり、現像部3Yの現像ローラー131(図2)を介して現像部3Y内の現像剤に混入したりすると、これが原因で帯電不良や現像不良が生じ易くなる。
このような感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの供給量γが長期間に亘って徐々に増加する現象は、ブラシローラー101のブラシ繊維112に溜まっている潤滑剤Jの量が増加することに起因して溜め込み量βが徐々に少なくなることにより生じる。
そこで、本実施の形態では、ブラシローラー101のブラシ繊維112に溜まり続けた潤滑剤Jをブラシローラー101から強制的に吐き出させ、吐き出された潤滑剤Jを潤滑剤塗布部5Yで回収することにより、供給量γと溜め込み量βのバランスがとれた状態を長期間に亘って維持して、感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの長期に亘る安定供給を実現するとともに、吐き出された潤滑剤Jが帯電不良や現像不良の発生の原因になるのを防止するようにしている。
潤滑剤Jの吐き出し制御は、上記の電位差ΔVとブラシローラー101の回転速度とを可変制御することにより実行される。以下、吐き出し制御について具体的に説明する。
(4)潤滑剤の吐き出し制御
図4は、潤滑剤の吐き出し制御におけるタイミングチャートの例を示す図であり、吐き出し制御の実行の有無により、ブラシローラー101と感光体ドラム1Yの周面との間の電位差ΔVとブラシローラー101の回転速度が変化する様子を示している。
ここで、同図に示す画像形成時とは、プリントジョブ実行中に作像ユニット10Yによる画像形成、具体的には帯電、露光、現像、転写の一連の工程が実行されている画像形成動作中の時間を示している。
非画像形成時(紙間)とは、プリントジョブ実行中であるが作像ユニット10Yによる画像形成を実行していない時間、具体的には複数枚の用紙Sが間隔をあけて連続通紙される場合のn枚目の用紙Sに対する画像形成が終了してから、次の(n+1)枚目の用紙Sに対する画像形成が開始されるまでの画像形成が実行されていない時間を示している。
なお、非画像形成時には、紙間以外の駆動を開始してから用紙Sに対する画像形成を開始するまでの立ち上がりシーケンス時、あるいは終了してから駆動が停止するまでの立ち下げシーケンス時も含まれる。
また、画像形成時も非画像形成時(紙間)も感光体ドラム1Yとブラシローラー101は、プリントジョブ実行中に回転している。また、ドラム表面電位Voは、ブラシローラー101による潤滑剤Jの感光体ドラム1Yへの塗布位置106における感光体ドラム1Yの周面の電位であり、−100〔V〕になっている場合の例を示している。
さらに、非画像形成時(紙間)に潤滑剤Jの吐き出し制御を実行する場合の例を示しているが、非画像形成時(紙間)が来る毎に必ず当該吐き出し制御が実行されるものではなく、所定の実行条件(後述)が満たされた場合にだけ実行されるようになっている。
同図に示すように画像形成時は、ドラム表面電位Voが−100〔V〕、バイアス電圧Vbrが+200〔V〕(=基準値Vs)、電位差ΔV(=Vo−Vbr)が−300〔V〕、回転速度比Rが0.7(=基準値Rs)になっている。
電位差ΔVがマイナスなので、ブラシローラー101に保持されている潤滑剤J(マイナス極性)には、ブラシローラー101側に引き寄せられる方向の静電力が作用するが、ブラシローラー101の感光体ドラム1Yの周面への接触圧による機械的な付着力の作用により、ブラシローラー101から感光体ドラム1Yの周面に潤滑剤Jが供給される。この供給量が画像形成時の転写性およびクリーニング性に適した量になるようにバイアス電圧Vbr、回転速度比R、ブラシローラー101の感光体ドラム1Yへの押圧力が予め決められる。
一方、非画像形成時(紙間)には、ドラム表面電位Voが−100〔V〕であるが、バイアス電圧Vbrが基準値Vs(=+200〔V〕)よりも低い制御値Va(=−400〔V〕)に切り替わって、電位差ΔVが+300〔V〕になり、また、回転速度比Rが基準値Rs(=0.7)よりも大きい制御値Ra(=1.3)に切り替わる。
電位差ΔVがプラスになるので、ブラシローラー101に保持されている潤滑剤Jには、感光体ドラム1Yに引き寄せられる方向の静電力が作用し、かつ機械的な付着力も加わり、潤滑剤Jの供給量γが画像形成時よりも大幅に増加する。
さらに、回転速度比Rが画像形成時よりも大きくなることからブラシローラー101の回転速度が高速になり、それだけ単位時間当たりにおけるブラシ繊維112の感光体ドラム1Yの周面との回転方向における接触領域が大きくなるので、それだけ潤滑剤Jの供給量γの増加量が増える。
このように非画像形成時(紙間)に潤滑剤Jの吐き出し制御を実行することにより、画像形成時での供給量γよりもはるかに多い量の潤滑剤Jが一気にブラシローラー101から感光体ドラム1Yの周面に移動する(潤滑剤Jの吐き出し動作)。
このときは、均しブレード104が単位時間当たりに処理できる許容量を上回る、潤滑剤Jが一度に供給されるので、処理できない潤滑剤Jは感光体ドラム1Yに供給されずに回収(廃棄)されることになる。
図5は、潤滑剤Jの吐き出し動作が実行された場合の様子を示す模式図であり、ブラシローラー101から強制的に吐き出された多くの量の潤滑剤Jが感光体ドラム1Yの周面に付着している例(符号99で示す部分)を示している。
感光体ドラム1Yの周面に吐き出された潤滑剤Jは、感光体ドラム1Yの回転に伴って、均しブレード104に至るが、そのほとんどが均しブレード104の先端109と感光体ドラム1Yの周面との間の隙間を通過できずに重力により落下する。落下した潤滑剤Jは、ハウジング190の開口191(図2)を介してハウジング190内の底面に設けられた受け部192(図2)に回収される。
この潤滑剤Jの吐き出し動作の実行により、それまでの間にブラシローラー101のブラシ繊維112の内部に溜め込まれて蓄積されていた潤滑剤Jの多くがブラシ繊維112から出ていくので、ブラシ繊維112内における潤滑剤Jの詰まりが解消され、潤滑剤Jが溜まり続けることによる溜め込み量β(図3)の減少が生じなくなり、感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの供給量γを長期に亘って安定化することができるようになる。
そして、ブラシローラー101から吐き出された潤滑剤Jのほとんどがハウジング190内において、均しブレード104の感光体ドラム1Yとの対向位置よりも下方に位置する受け部192に回収されるので、潤滑剤Jの吐き出し動作に起因して、その吐き出された多くの潤滑剤Jが感光体ドラム1Y表面に供給されず、帯電部2Yの帯電ワイヤー122に付着したり現像部3Y内の現像剤に混入したりすることにより帯電不良や現像不良が発生することもない。
図4に戻って、非画像形成時(紙間)から画像形成時に遷移すると、バイアス電圧Vbrと回転速度比Rがそれぞれ基準値のVsとRsに戻される。潤滑剤Jの吐き出し動作は、作像部10Y〜10Kのそれぞれごとに、ブラシ繊維112に現に保持されている潤滑剤Jの量(潤滑剤保持量)Gの大きさに基づいて制御部50により制御される。
(5)制御部の構成
図6は、制御部50の構成を示すブロック図である。
同図に示すように制御部50は、主な構成要素として、通信インターフェース(I/F)部51と、CPU52と、ROM53と、RAM54と、画像メモリ55と、累積枚数記憶部56と、吐出回数記憶部57と、潤滑剤保持量推定部58と、実行頻度設定部59と、吐出制御部60などを備え、各部は相互に信号やデータのやりとりを行えるようになっている。
通信I/F部51は、ネットワーク、ここではLANと接続するためのLANカード、LANボードといったインターフェースであり、外部端末からLANを介して送られてくるプリントジョブのデータを受信して、画像メモリ55に格納させる。プリントジョブのデータには、画像形成のためのプリントデータに加えて、ページ数やプリント部数などを含むヘッダ情報が含まれる。
ROM53は、プリントジョブを実行するためのプログラムなどが格納されている。
CPU52は、ROM53から必要なプログラムを読み出して、作像部10、中間転写部20、給送部30、定着部40などを制御して、画像メモリ55に格納されているプリントジョブのデータに基づきプリントジョブを実行させる。
RAM54は、CPU52のワークエリアとなる。
累積枚数記憶部56には、現在までにプリントされた用紙Sの累積プリント枚数Pを示すデータが記憶されている。累積プリント枚数Pは、1枚の用紙Sへの画像形成が実行される度に、現在の累積プリント枚数Pに「1」がインクリメントされることにより更新される。この更新は、CPU52により実行される。
吐出回数記憶部57には、潤滑剤Jの吐き出し動作の累積実行回数Qを示すデータが記憶されている。累積実行回数Qは、潤滑剤Jの吐き出し動作の実行により更新される。
潤滑剤保持量推定部58は、ブラシローラー101に保持されている潤滑剤Jの保持量Gを推定する。この推定方法については、後述する。
実行頻度設定部59は、潤滑剤保持量推定部58による潤滑剤Jの保持量Gに基づき、潤滑剤Jの吐き出し動作の実行頻度Eを設定する。
吐出制御部60は、潤滑剤Jの吐き出し動作を制御する。
(6)潤滑剤の吐き出し動作の実行頻度について
図7は、潤滑剤の吐き出し動作の実行頻度Eがm枚に1回と決定された場合の吐き出し制御のタイミングチャートを示す図であり、n枚目、(n+1)枚目、(n+2)枚目・・・は、累積プリント枚数Pが1つずつ増えていくことを示している。
同図に示すように、n枚目の用紙Sに対する画像形成の終了時(時点t1)から(n+1)枚目の用紙Sに対する画像形成の開始時(時点t2)までの非画像形成時(紙間)に吐き出し動作が実行されるが、これ以降、(n+m)枚目の用紙Sに対する画像形成の終了時(時点t3)までの間の非画像形成時(紙間)には吐き出し動作が実行されないことを示している。なお、1回の非画像形成時(紙間)の開始から終了までの間に亘って吐き出し動作が実行されることを1回の吐き出し動作という。
mの値を小さくするほど、吐き出し動作の実行頻度Eが大きくなり、逆にmの値を大きくするほど、実行頻度Eが小さくなる関係を有する。例えば、実行頻度Eを20枚に1回とすれば(m=20)、20枚の用紙Sへの画像形成が行われるごとに、吐き出し動作が1回実行される。
実行頻度Eは、ブラシローラー101による潤滑剤保持量Gと潤滑剤保持量の適正範囲Fとの関係で予め実験またはシミュレーションなどにより決定される。
(7)潤滑剤の吐き出し動作の実行頻度の具体例
図8は、潤滑剤保持量と溜め込み能力との関係を示すグラフ61と、潤滑剤保持量と適正範囲Fと実行頻度Eの関係を示す図である。
同図のグラフ61は、新品のブラシローラー101を配置し、上記の吐き出し動作を実行しない構成のプリンターにより、300k(但し、kは1000枚)枚の用紙Sに一定濃度の画像をプリントして得られた実験結果から導かれたものであり、横軸が潤滑剤保持量Ga、縦軸が溜め込み能力Gbとなっている。
なお、固形潤滑剤102からブラシローラー101への、ブラシローラー101の単位回転数当たりの潤滑剤Jの消費量αが実験開始から終了までの間に一定量に維持されるように、圧縮バネ103のバネ圧が調整されている。
ここで、横軸を示す潤滑剤保持量Gaは、ブラシローラー101のブラシ繊維112に実際に保持されている潤滑剤Jの全体量〔m(ミリ)g〕である。
縦軸を示す溜め込み能力Gbは、2k枚ごとに潤滑剤保持量Gaを測定し、前回の測定から今回の測定までの間における潤滑剤保持量Gaの増加量〔mg〕を示している。
この増加量が多いということは、それだけ2k枚の用紙Sに対するプリントの間に、ブラシ繊維112内への溜め込み量βの総量が多かったことを意味するので溜め込み能力が高く、逆に増加量が少ないということは、溜め込み量βの総量が少なかったことを意味するので溜め込み能力が低いということになる。
グラフ61に示すように溜め込み能力Gbは、潤滑剤保持量Gaが0〜40〔mg〕の範囲では高く、40〔mg〕〜600〔mg〕の範囲では略一定であり、600〔mg〕を超えると急激に減少していくことが判る。
潤滑剤保持量Gaが0〜40〔mg〕になる範囲は、実験開始からプリント枚数がPa枚(=10k枚程度)に達するまでの間に相当し、40〜600〔mg〕になる範囲は、Pa枚からPb枚(=200k枚程度)に達するまでの間に相当し、600〔mg〕を超える範囲は、Pb枚からPc枚(=300k枚)に達するまでの間に相当する。
実験開始時には、新品のブラシローラー101のブラシ繊維112に潤滑剤Jが全く溜め込まれていないので、潤滑剤保持量Gaが0であり、プリント枚数が2k枚に達するまでの間は、消費量αのうち供給量γよりも溜め込み量βの割合が多くなって、その結果、溜め込み能力Gbが最も高くなる。
プリント枚数がPa枚に達するまでの間は、ブラシ繊維112の内部に溜め込まれる潤滑剤Jの量が徐々に増えてくるので、消費量αのうち溜め込み量βの割合が徐々に少なくなって、溜め込み能力Gbも徐々に低下していく。
Pa枚を超えて、潤滑剤保持量Gaが40〔mg〕まで上昇し、ブラシ繊維112の内部に溜まっている潤滑剤Jの量がある程度の量に至ると、消費量αのうち溜め込み量βと供給量γの割合が落ち着くようになり、溜め込み能力Gbも略一定に落ち着く。
プリント枚数がPb枚に近づくに連れて潤滑剤保持量Gaが増える、すなわちブラシ繊維112の内部に溜まっている潤滑剤Jの量が増えていくと、溜め込み量βの割合が徐々に減って供給量γの割合が徐々に増えるようになり、潤滑剤保持量Gaが500〜600〔mg〕の範囲に至ると、溜め込み能力Gbが徐々に低下する傾向に変わる。
プリント枚数がPb枚を超えると、ブラシ繊維112の内部に溜まっている潤滑剤Jの量が過剰気味になり、溜め込み量βの減少と供給量γの増加が顕著になって、溜め込み能力Gbが急激に低下する。
溜め込み能力Gbが低下するということは、消費量αが一定であれば、それだけ供給量γが増加することになるので、感光体ドラム1Y〜1Kへの潤滑剤Jの供給量が過剰になって、上記の帯電不良や現像不良が生じる原因になる。
このグラフ61を参考に、本実施の形態では、溜め込み能力Gbが落ち着く潤滑剤保持量Gaの適正範囲F、ここでは下限値Faを40〔mg〕、上限値Fbを600〔mg〕とする範囲を予め決め、潤滑剤保持量Gaが適正範囲F内に入るように、上記の吐き出し動作を非画像形成時(紙間)に実行する。
具体的には、(a)潤滑剤保持量Gaが適正範囲F内であれば、適正範囲F内を維持可能なように吐き出し動作の実行頻度Eを基準値Esに設定する。
(b)潤滑剤保持量Gaが上限値Fbを超えると、吐き出し動作の実行頻度Eを基準値Esよりも多いEaに切り替えて、ブラシローラー101からの潤滑剤Jの吐き出し量を多くして、潤滑剤保持量Gaを適正範囲F内に戻させる。
(c)潤滑剤保持量Gaが下限値Faを下回ると、吐き出し制御を禁止し、ブラシローラー101への潤滑剤Jの溜め込み量を多くして、潤滑剤保持量Gaが適正範囲F内に入るようにする。
潤滑剤Jの吐き出し制御において、m枚の用紙Sへのプリントを実行するごとに吐き出し動作を1回実行する場合、実行頻度Eの基準値Esは、例えばm=200とすることに相当し、実行頻度Eaは、例えばm=20とすることに相当する。この例では、潤滑剤保持量Gaが上限値Fbを超えると、適正範囲F内に入っている場合よりも吐き出し動作の実行頻度Eが10倍に増えることになる。
(8)潤滑剤の吐き出し制御の内容
図9〜図11は、潤滑剤の吐き出し制御を含む潤滑剤の供給制御の内容を示すフローチャートであり、当該供給制御は、プリントジョブ単位でプリントジョブ実行中に制御部50により作像ユニット10Y〜10Kごとに実行される。
図9に示すように、まず紙間であるか否かを判断する(ステップS1)。
この判断は、プリントジョブ実行中における作像ユニット10Y〜10Kごとの画像形成の開始と終了の各タイミングを取得して、当該プリントジョブで指定されたプリント枚数Nのうち、n枚目の用紙Sへの画像形成終了から(n+1)枚目の用紙Sへの画像形成開始までの間である非画像形成時を特定することにより行われる。これより、プリントジョブ実行中にプリントされるべき1枚の用紙Sごとに画像形成動作時であるか非画像形成時(紙間)であるかが判断されることになる。
紙間ではない、すなわち画像形成動作中であることを判断すると(ステップS1で「NO」)、バイアス電圧Vbrを基準値Vsに設定するとともに回転速度比Rを基準値Rsに設定して(ステップS2)、ステップS3に移る。
このバイアス電圧Vbrと回転速度比Rの設定値は、制御部50からバイアス電源部80とブラシモーター105に送られる(制御指示)。
バイアス電源部80は、受信した設定値とバイアス電圧Vbrが一致するようにバイアス電圧Vbrを出力し、ブラシモーター105は、受信した設定値と回転速度比Rが一致するようにブラシローラー101を回転させる。この意味で、ブラシモーター105は、ブラシローラー101の回転速度を可変させる速度可変手段として機能する。バイアス電圧Vbrと回転速度比Rが設定値になるようにバイアス電源部80とブラシモーター105が制御されることは、その設定が行われる度に実行される。
ステップS3では、次用紙があるか否か、すなわちN枚目(最後)の用紙Sに対する画像形成が終了したか否かを判断する。次用紙がないことを判断すると(ステップS3で「NO」)、当該制御を終了する。この場合、バイアス電源部80に対しバイアス電圧Vbrの出力を停止させるとともに、ブラシモーター105に対しブラシローラー101の回転を停止させる指示がそれぞれ行われる。
次用紙があることを判断すると(ステップS3で「YES)、ステップS1に戻る。
紙間でなければ(ステップS1で「NO」)、ステップS2以降を実行し、紙間であれば(ステップS1で「YES」)、紙間処理を行った後(ステップS4)、ステップS3に移る。
図10は、紙間処理のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
同図に示すように、潤滑剤保持量推定処理(ステップS11)、実行頻度設定処理(ステップS12)、潤滑剤の吐き出し制御(ステップS13)を順次実行する。
潤滑剤保持量推定部58には、ブラシローラー101の使用開始からのプリント枚数に応じたブラシローラー101に蓄積されている累積蓄積量Xa(潤滑剤保持量Gaに相当)の推定テーブルが記憶されている。潤滑剤保持量推定処理(ステップS11)では、潤滑剤保持量推定部58が、このプリント枚数に応じた累積蓄積量Xaを取得する。
実行頻度設定処理(ステップS12)では、実行頻度設定部59が潤滑保持量推定部58から取得した累積蓄積量Xaから実行頻度を算出する。この算出は、予め実行頻度設定部59に換算テーブルを記憶させこれにより算出してもよく、算出式から求めても良い。
ここでは、累積蓄積量Xaが適正範囲内(例えば40mgと600mgの間)であれば吐き出し動作の実行頻度Eを基準値Esに設定する。適正範囲よりも大きければ吐き出し動作の実行頻度をEa(>Es)に設定する。適正範囲よりも小さければ吐き出し動作を非実行に設定する。
図11は、潤滑剤の吐き出し制御(ステップS13)のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
同図に示すように、実行頻度Eが基準値Esに設定されているか否かを判断する(ステップS41)。実行頻度Eが基準値Esに設定されていることを判断すると(ステップS41で「YES」)、現在の累積プリント枚数Pが200の倍数であるか否かを判断する(ステップS42)。この数値「200」は、実行頻度Esをプリント枚数で示した値であり、200枚の用紙Sに対するプリントが実行されるごとに非画像形成時(紙間)に吐出し制御を実行することを示している。
現在の累積プリント枚数Pが200の倍数(200、400・・)であることを判断すると(ステップS42で「YES」)、現在の非画像形成時(紙間)が吐き出し制御の実行条件を満たす非画像形成時(紙間)に該当するとして、バイアス電圧Vbrを制御値Va(<Vs)に設定するとともに回転速度比Rを制御値Ra(>Rs)に設定する(ステップS43)。これにより、現在の非画像形成時(紙間)では、バイアス電圧Vbrが制御値Vaになり、回転速度比Rが制御値Raになるように制御される(潤滑剤の吐き出し動作の実行)。
そして、潤滑剤Jの吐き出し動作の現在の累積実行回数Qに「1」をインクリメントして、累積実行回数Qを更新した後(ステップS44)、ステップS47に移る。
一方、現在の累積プリント枚数Pが200の倍数ではないことを判断すると(ステップS42で「NO」)、ステップS43、S44の処理をスキップして(実行せず)、ステップS47に移る。この場合、吐き出し制御の実行条件を満たさないとして、バイアス電圧Vbrと回転速度比Rは、ステップS2で設定された基準値VsとRsに維持される。
実行頻度Eが基準値Esではないことを判断すると(ステップS41で「NO」)、Eaであるか否かを判断する(ステップS45)。
実行頻度EがEaであることを判断すると(ステップS45で「YES」)、現在の累積プリント枚数Pが20の倍数であるか否かを判断する(ステップS46)。この数値「20」は、実行頻度Eaをプリント枚数で示した値であり、20枚の用紙Sに対するプリントが実行されるごとに非画像形成時(紙間)に吐き出し動作を実行することを示しており、基準値Esのときよりも実行頻度が10倍、すなわちブラシローラー101の所定の単位回転数当たりの潤滑剤Jの吐き出し量がそれまでよりも多くなる。
現在の累積プリント枚数Pが20の倍数(20、40・・)であることを判断すると(ステップS46で「YES」)、ステップS43に移る。これにより、現在の非画像形成時(紙間)において潤滑剤Jの吐き出し動作が実行される。
現在の累積プリント枚数Pが20の倍数ではないことを判断すると(ステップS46で「NO」)、ステップS43、S44の処理をスキップして、ステップS47に移る。この場合、バイアス電圧Vbrと回転速度比Rは、ステップS2で設定された基準値VsとRsに維持される。
実行頻度EがEsでもEaでもない、すなわち吐き出し動作が非実行の設定であることを判断すると(ステップS45で「NO」)、そのままステップS47に移る。
ステップS47では、非画像形成時(紙間)であると判断された期間が終了したか否かを判断し、肯定的な判断を行うと(ステップS47で「YES」)、リターンする。
(9)潤滑剤の吐き出し制御による効果
図12は、潤滑剤の吐き出し制御を実行する構成(実施例1〜6)と実行しない構成(比較例1〜3)について耐久実験を行った場合の画像評価(かぶりとクリーニング性)の評価結果を示す図である。
実験機は、コニカミノルタ社製bizhub PRESS C8000(A4用紙:80枚/分)を図2に示す構成に改造したものを用いた。なお、固形潤滑剤102は、ステアリン酸亜鉛からなるものが用いられた。
図12に示す潤滑剤供給量は、単位が(g/k枚)であり、各例のそれぞれで、作像ユニット10Y〜10Kごとに1000枚の用紙Sへのプリントにより同図に示す値の潤滑剤Jがブラシローラー101から感光体ドラムに供給されるように画像形成時のブラシローラー101と感光体ドラム間の電位差ΔVが同図に示す値に調整された。
ブラシ押圧力は、圧縮バネ103による押圧力であるが、同図では比較例1と3において電位差ΔVを同じにしても、ブラシ押圧力に違いにより評価結果がどのように変わるかを確認すべく、実施例と同じ基準値にした場合(比較例1)と低くした場合(比較例3)を分けて示している。
吐き出し制御におけるΔV、V0、Vbr、Rは、各例ごとに同図に示す値とした。
吐き出し制御における微振動とは、ブラシローラー101に供給される直流のバイアス電圧Vbrに交流バイアスを重畳させて、潤滑剤Jの吐き出しを促進させる処理であり、実施例4〜6だけで実行した。
図13は、微振動を実行する制御のタイミングチャートを示す図である。
同図に示すように、画像形成時には、ドラム表面電位Voとバイアス電圧Vbrとの電位差ΔVが−300〔V〕になり、バイアス電圧Vbrへの交流バイアスの重畳は実行されない(OFF)。
非画像形成時(紙間)には、電位差ΔVが+300〔V〕に切り替わり、かつ、バイアス電圧Vbrへの交流バイアスの重畳が実行される(ON)。
この交流バイアスは、ブラシ繊維112に保持されているマイナス極性の潤滑剤Jに対して、感光体ドラム1Yに向かう方向の静電力の大きさをその交流の半周期ごとに強弱を付けるための電界を繰り返して発生させるものである。
交流バイアスの電圧値と周波数を、潤滑剤Jがブラシ繊維112に保持された状態で微振動する程度の大きさに予め実験などから決めておくことにより、潤滑剤Jがブラシ繊維112から離れ易くなり、ブラシローラー101から吐き出され易くすることができる。
図12に戻って、吐き出し動作の実行頻度Eは、上記の図10に示す実行頻度設定処理(ステップS12)により設定される頻度(Es、Ea、非実行)とした。
クリーニングブレード41Y〜41Kは、ポリウレタンゴムを使用し、JIS−A硬度が72度、反発弾性が25%のものを使用し、当接力を25〔N/m〕、当接角度を15〔°〕とした。
耐久条件は、室温23〔℃〕、湿度65〔%RH〕の環境で印字率が5〔%〕相当の文字画像を6枚間欠でプリントし、感光体ドラム1Y〜1Kのうち、感光体ドラム1Yの累積回転数が400〔k回転〕に到達するまでプリントを実行する条件とした。
評価項目は、現像部3Y〜3Kに収容されているY色〜K色の現像剤に潤滑剤Jが混入して現像剤中のトナーの帯電量が低下することによる画像ノイズであるかぶりの発生と、クリーニングブレード41Y〜41Kの摩耗により引き起こされる画像ノイズであるクリーニング不良の発生とした。
クリーニング性の評価は、耐久後に室温10〔℃〕、湿度15〔%RH〕の環境で黒ベタ画像(印字率が100〔%〕相当)をプリントした直後に、白ベタ画像(印字率が0〔%〕相当)をプリントしたときの当該白ベタ画像の再現画像におけるクリーニング不良の発生状況を目視で確認することにより行われた。
目視してもクリーニング不良と判断できる筋状や帯状などのノイズ画像が全く現れていない場合には、○(良)、目視でかすかに判断できる程度にノイズ画像が現れている場合には、△(許容範囲)、明らかにノイズ画像を判る場合には、×(不良)とした。
一方、かぶりの評価は、クリーニング性の評価とは別に、耐久後に室温30〔℃〕、湿度85〔%RH〕の環境で白ベタ画像をプリントしたときの当該白ベタ画像の再現画像におけるかぶりの発生状況を目視で確認することにより行われた。
目視してもかぶりと判断できるノイズ画像が全く現れていない場合には、○(良)、目視でかすかに判断できる程度のノイズ画像であれば、△(許容範囲)、明らかにノイズ画像と判る場合には、×(不良)とした。
なお、同図に示す潤滑剤保持量〔mg〕は、耐久後にブラシローラー101に保持されている潤滑剤のトータルの保持量を示しており、混入量〔wt%〕は、現像剤中に混入した潤滑剤の当該現像剤に対する重量の割合を示しており、摩擦係数は、耐久後におけるクリーニングブレード41Yの摩擦係数を示している。それぞれが耐久後の実測値である。なお、他のクリーニングブレード41M〜41Kについてもクリーニングブレード41Yと同程度の摩擦係数が得られた。
同図の評価結果を見れば、実施例1〜6では、×(不良)が一つもなく、初期から耐久後までの間に亘って、かぶりもクリーニング不良も発生しておらず、感光体ドラム1Y〜1Kへの潤滑剤Jの供給量γが長期に亘って安定していることが判る。
一方、比較例1〜2では、潤滑剤保持量が他の例に比べて極端に多くなっており、かぶりが不良になっていることが判る。
これは、比較例1〜2では、吐き出し制御を実行しないため、長期に亘ってブラシ繊維112の内部に多くの潤滑剤Jが溜まりすぎ、耐久末期に近づくに連れて溜め込み量βが極端に少なくなり、逆に感光体ドラム1Y〜1Kへの供給量γが徐々に増えていき、感光体ドラム1Y〜1Kから現像部3Y〜3K内の現像剤への潤滑剤Jの混入量が実施例1〜6よりも大幅に増えたからであると考えられる。
また、比較例3では、クリーニング不良になっていることが判る。
これは、潤滑剤供給量が比較例1〜2に比べて大幅に少ないために、感光体ドラム1Y〜1K上における潤滑剤Jの供給不足によりクリーニングブレードの摩擦係数が大きくなって、耐久実験中にクリーニング不良が生じる程度までクリーニングブレードの摩耗が生じたからであると考えられる。
なお、比較例3でかぶりが発生していないのは、潤滑剤供給量が比較例1〜2に比べて大幅に少ないために吐き出し制御を実行していなくても潤滑剤保持量が実施例6と同程度と少なく、潤滑剤Jの現像剤への混入量も少なくなっているからである。
また、上記の評価結果には示していないが、帯電部2Y〜2Kの帯電性が長期に亘って安定していることも確認されている。
以上、説明したように本実施の形態では、ブラシローラー101に保持されている潤滑剤Jの量が適正範囲F内に入るようにブラシローラー101から潤滑剤Jの吐き出し制御を行う。
これにより、ブラシローラー101のブラシ繊維112の内部に潤滑剤Jが溜まりすぎることに起因して、ブラシローラー101から感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの供給量が長期に亘って過剰になり、感光体ドラム1Y上に過剰供給された潤滑剤Jが感光体ドラム1Yの回転中に飛翔して、帯電部2Yの帯電ワイヤー122に付着したり現像部3Y内の現像剤に混入したりすることによる帯電不良や現像不良の発生が防止され、画像品質を良好に維持することができる。
なお、上記では、潤滑剤Jの吐き出し制御を非画像形成時(紙間)に行うとしたが、これに限られず、例えば画像形成時または両方の時間帯に亘って行うことも可能である。また、プリントジョブ実行中に限られず、プリントジョブ実行後の非画像形成時に感光体ドラム1とブラシローラー101とを特別に回転させて行うとしても良い。
本発明は、画像形成装置に限られず、潤滑剤Jの吐き出し制御などを実行する潤滑剤塗布方法であるとしても良い。また、その方法をコンピュータが実行するプログラムであるとしてもよい。さらに、本発明に係るプログラムは、例えば磁気テープ、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、DVD−ROM、DVD−RAM、CD−ROM、CD−R、MO、PDなどの光記録媒体等、コンピュータ読み取り可能な各種記録媒体に記録することが可能であり、当該記録媒体の形態で生産、譲渡等がなされる場合もあるし、プログラムの形態でインターネットを含む有線、無線の各種ネットワーク、放送、電気通信回線、衛星通信等を介して伝送、供給される場合もある。
<変形例>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施の形態では、潤滑剤の吐き出し制御を実行する場合、バイアス電圧Vbrを基準値Vsよりも低いVaに切り替え、かつ、回転速度比Rを基準値Rsよりも大きいRaに切り替える構成例を説明したが、これに限られない。
例えば、ドラム表面電位Voを通常のVoa(=−100〔V〕)よりも高いVoc(≦0)、具体的には例えば−50〔V〕に強制的に上昇させる構成をとることもできる。
ドラム表面電位Voを上昇させるための構成としては、例えば作像ユニット10Y〜10Kごとに、感光体ドラム1Y〜1Kの周囲であり、一次転写ローラー26Y〜26Kとの対向位置(転写位置)からドラム回転方向にクリーニングブレード41Y〜41Kの配設位置(清掃位置)までの間の空間に、ドラム表面電位VoをVocまで上昇させるための帯電器(帯電手段)を別途配置する構成が考えられる。
図14は、本変形例に係る帯電器を配置した場合の吐き出し制御におけるタイミングチャートの例を示す図である。なお、本変形例では、回転速度比Rの切り替えに代えて、帯電器を配置するとしているので、同図には、回転速度比Rについては示されていない。
同図に示すように画像形成時には帯電器によるコロナ帯電がOFFであるが、非画像形成時(紙間)であって、吐き出し制御を実行する場合に限り、コロナ帯電がONに切り替わるように帯電器に対する帯電電流が制御される。
これにより、非画像形成時(紙間)には、ドラム表面電位Voとバイアス電圧Vbrとの電位差ΔVが同図の例では+350〔V〕まで上昇するので、図4に示す帯電器を設けない構成(ΔV=+300〔V〕)よりもドラム表面電位Voが上昇する分だけ、潤滑剤Jの吐き出し量が増加して、潤滑剤Jの吐き出しが促進される。なお、感光体ドラム1Y〜1Kが負の帯電特性を有するので、コロナ帯電の電位は、帯電後のドラム表面電位Vobが0以下になる範囲で、画像形成時(吐き出し動作が実行されていないとき)のドラム表面電位Voa(=−100〔V〕)よりも絶対値で小さくなるように決められる。
帯電器の配置位置は、上記に限られず、装置内のスペースに応じて、例えば感光体ドラム上における転写位置からドラム回転方向に感光体ドラムへの潤滑剤Jの塗布位置106までの間のいずれかの位置に配置する構成としても良い。また、帯電器だけでも潤滑剤Jの吐き出し動作を実行できるのであれば、バイアス電圧Vbrを可変しない構成をとることも可能になる。
(2)上記実施の形態では、累積蓄積量Xaを、ブラシローラー101の過去の動作履歴を示す情報としての累積プリント枚数Pを用いて求めるとしたが、これに限られない。
例えば、ブラシローラー101の現在までの累積回転数Pzを動作履歴として用いる構成としても良い。具体的には、ブラシローラー101の使用開始からの累積回転数Pzに応じたブラシローラー101に蓄積されている累積蓄積量Xaの推定テーブルを記憶しておき、この推定テーブルを参照して累積蓄積量Xaを求めることができる。
また、推定テーブルに代えて、例えばブラシローラー101の1回転ごとにブラシローラー101に溜まる潤滑剤Jの所定の溜め込み量β2〔mg/回転〕を予め実験などから求めておき、ブラシローラー101の累積回転数Pzを回転計(不図示)などの回転数検出手段で検出して、検出された累積回転数Pzに溜め込み量β2〔mg/回転〕を乗算することにより、累積蓄積量Xaを求めることができる。
さらに、動作履歴を例えばブラシローラー101の現在までの累積回転時間Tzとすることもできる。この場合、ブラシローラー101が単位時間回転するごとにブラシローラー101に溜まる潤滑剤Jの所定の溜め込み量〔mg/時間〕を予め実験などから求めておき、ブラシローラー101の累積回転時間Tzをタイマー(不図示)で計時して、計時された累積回転時間Tzに溜め込み量〔mg/時間〕を乗算することにより、累積蓄積量Xaを求めることができる。
また、動作履歴を例えば感光体ドラム1Yの現在までの累積回転数Pyとすることもできる。具体的には、感光体ドラム1Yの1回転ごとに、感光体ドラム1Yと同時に回転するブラシローラー101に溜まる潤滑剤Jの所定の溜め込み量〔mg/回転〕を予め実験などから求めておき、感光体ドラム1Yの累積回転数Pyを回転数検出手段で検出して、検出された累積回転数Pyに溜め込み量〔mg/回転〕を乗算することにより、累積蓄積量Xaを求めることができる。
さらに、動作履歴を例えば感光体ドラム1Yの現在までの累積回転時間Tyとすることもできる。この場合、感光体ドラム1Yが単位時間回転するごとに感光体ドラム1Yと同時に回転するブラシローラー101に溜まる潤滑剤Jの所定の溜め込み量〔mg/時間〕を予め実験などから求めておき、感光体ドラム1Yの累積回転時間Tyをタイマーで計時して、計時された累積回転時間Tyに溜め込み量〔mg/時間〕を乗算することにより、累積蓄積量Xaを求めることができる。
(3)上記実施の形態では、クリーニング後のドラム表面電位Voが−100〔V〕で略一定であることを前提に累積蓄積量Xaを求めるとしたが、例えば、ドラム表面電位Voが変動し易い特性を有する感光体ドラム1Y〜1Kが使用される場合には、次の構成をとることもできる。
すなわち、ドラム表面電位Voを電位センサーなどの電位検出手段で検出し、検出したドラム表面電位Voに基づき、累積蓄積量Xaを補正する制御を行う。
具体的に、ドラム表面電位Voを、−100〔V〕を基準値にして、検出されたドラム表面電位Vdが基準値よりも低ければ(Vd<−100〔V〕)、基準値の場合よりもブラシローラー101に潤滑剤Jが溜め込まれ易くなり、感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの供給量γが基準値の場合よりも低下することになるので、累積蓄積量Xaが基準値の場合よりも増加する。
このため、基準値の場合の条件に基づく累積蓄積量Xaに基準値との差分に相当する量を加算したものを補正後の累積蓄積量Xaとすれば、ドラム表面電位Voの変位を加味した累積蓄積量Xaを求めることができる。
逆に、検出したドラム表面電位Vdが基準値よりも高ければ(Vd>−100〔V〕)、基準値の場合よりもブラシローラー101に潤滑剤Jが溜め込まれ難くなり、感光体ドラム1Yへの潤滑剤Jの供給量γが基準値の場合よりも増加することになるので、累積蓄積量Xaが基準値の場合よりも減少する。
このため、基準値の場合の条件に基づく累積蓄積量Xaから基準値との差分に相当する量を減算したものを補正後の累積蓄積量Xaとすれば、ドラム表面電位Voの変位を加味した累積蓄積量Xaを求めることができる。
ドラム表面電位Voがどれだけ変化したときに、求めた累積蓄積量Xaをどれだけ補正すれば適正になるかを予め実験などにより求め、その対応関係をテーブル形式や数式などで記憶しておくことにより、ドラム表面電位Voの変化に対応した累積蓄積量Xaの補正値を得ることができる。
なお、上記のドラム表面電位Voの検出は、ブラシローラー101に印加されているバイアス電圧Vbrが可変しなければ、ブラシローラー101と感光体ドラム1Yの周面との間の電位差であるΔV(=Vo−Vbr)を実質検出していることに等しくなる。
ドラム表面電位Voの検出だけに限られず、ブラシローラー101の電位も加味する構成としても良い。具体的には、ブラシローラー101に現に印加されている電圧を検出する電圧計などを設け、検出された電圧値と検出されたドラム表面電位Voとの差をΔVとして求め、求めたΔVに基づき上記の補正を行うことができる。
(4)上記実施の形態では、ブラシローラー101に保持されている潤滑剤Jをブラシローラー101から吐き出させる吐出手段として、感光体ドラム1Yとブラシローラー101間に電界を発生させる構成例などを説明したが、これに限られない。
例えば、図15に示すようにハウジング190の内部であり、ブラシローラー101の近傍、かつ潤滑剤Jの塗布位置106からブラシローラー101の回転方向にブラシローラー101による潤滑剤Jの掻き取り位置118までの間の空間の位置に電極201を配置する構成が考えられる。
電極201は、ブラシローラー101の軸方向に沿って長尺状であり、金属などの導電性の素材からなり、バイアス電源部202からのバイアス電圧Vqが印加される。
ブラシローラー101の半径Rを例えば6〔mm〕、ブラシローラー101の中心と電極201との間の距離をLとすれば、−0.5≦(L−R)≦+1.0の条件を満たすように構成することができ、(L−R)=0とすることが好ましい。
この電極201を用いる構成をとる場合、次の制御を実行することができる。
すなわち、ブラシローラー101と電極201との間の電位差をΔVq(=Vq−Vbr)とすると、吐き出し制御の実行条件が満たされる場合には、バイアス電圧Vbrを画像形成時の基準値Vs(上記例では+200〔V〕)に維持しつつ、電位差ΔVq>0になるように、電極201に例えば基準値Vsよりも高い電圧、例えば+400〔V〕のバイアス電圧Vqを印加する。
ブラシローラー101と電極201間には、両者間の電位差により生じる電界により、ブラシローラー101に溜まっているマイナス極性の潤滑剤Jにブラシローラー101から電極201に向かう方向の力(静電力)が作用する。
これにより、ブラシローラー101に溜まっている潤滑剤Jがブラシローラー101から直接、電極201まで飛翔して電極201に付着するようになり、ブラシローラー101から潤滑剤Jを吐き出させることができる。
潤滑剤Jの吐き出し動作の終了後に電位差ΔVqが0になるように、例えば電極201へのバイアス電圧Vqをバイアス電圧Vbrと同電位になるように切り替えたり、バイアス電圧VqとVbrの両方を0〔V〕に切り替えたりする制御を行うことにより、潤滑剤Jに上記の静電力が作用することがなくなり、電極201に付着している潤滑剤Jが自重で電極201から落下する。
本変形例では、電極201の直下に受け部192が設けられており、電極201から落下した潤滑剤Jは、回収手段としてのハウジング190内の受け部192で回収される。
一方、吐き出し制御の実行条件が満たされない場合には、バイアス電圧Vbrを基準値Vsに維持したまま、ΔVq≦0になるように、例えば潤滑剤Jの帯電極性と同極性のマイナスのバイアス電圧Vqを電極201に印加する制御を行う。これにより、潤滑剤Jが電界の作用によりブラシローラー101から電極201に移動することがなくなる。
電極201を配する構成をとる場合、上記実施の形態のようにブラシローラー101から感光体ドラム上に一気に吐き出された多くの潤滑剤Jを均しブレード104で掻き落とす必要がなくなるので、仮に、均しブレード104を用いなくても潤滑剤Jの被膜を形成できるのであれば、均しブレード104を設けない構成とすることも可能になる。
また、感光体ドラムを回転させておく必要がないので、感光体ドラムの回転を停止しつつブラシローラー101を回転する方法をとることもできる。なお、吐き出しが可能であればブラシローラー101の回転をも停止させるとしても良い。
吐き出し制御時に電極201に印加されるバイアス電圧Vqは、潤滑剤Jの帯電極性とは逆極性のプラスの直流電圧を用いるとしても良いし、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を用いるとしても良い。潤滑剤Jの吐き出し動作を適切に行える電圧の大きさ、種類(直流、交流)、周波数などが予め実験などにより決められる。
なお、上記では、吐き出し制御の実行条件が満たされるか否かに関わらず、バイアス電圧Vbrを画像形成時の基準値Vsに維持するとしたが、これに限られない。
吐き出し制御の実行条件が満たされた場合には、電位差ΔV<0を満たす範囲で、ブラシローラー101から電極201への潤滑剤Jの吐き出し動作がさらに適切に行われるように、バイアス電圧Vbrを可変制御、例えば基準値Vsよりも電圧値を下げたり、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧に切り替えたりするとしても良い。
また、電極201の配置位置は、図15に示す例に限られず、例えばブラシローラー101の周囲であり、潤滑剤Jの掻き取り位置118からブラシローラー101の回転方向に潤滑剤Jの塗布位置106までの間に配する構成をとることもできる。
さらに、電極201は、板状の部材に限られず、例えば棒状などの部材を電極部材として用いるとしても良い。また、実施の形態に係る感光体ドラムへの潤滑剤Jの吐き出し動作と、本変形例に係る電極201への潤滑剤Jの吐き出し動作の両方を同時に行う構成をとることもできる。
また、上記とは別の吐出手段として、例えばハウジング190内においてブラシローラー101に溜まって蓄積されている潤滑剤Jをエアにより吸引することによりブラシローラー101から吐き出させる構成をとることもできる。
この構成をとる場合、エアを吸引するダクトの吸引口をブラシローラー101の近傍に配置して、潤滑剤Jの吐き出し制御の実行条件を満たしたときに、当該吸引動作を実行する制御をとることが考えられる。この吸引の構成をとる場合、吸引された潤滑剤Jをダクトを介して受け部192まで導くことにより、ブラシローラー101から吐き出された潤滑剤Jを回収することができる。この吸引の構成でも、ブラシローラー101だけを回転またはブラシローラー101の回転を停止するとしても良い。
(5)上記実施の形態では、潤滑剤供給源として固形潤滑剤102を用いる例を説明したが、これに限られない。例えば、ケース内に収容された紛体状潤滑剤を潤滑剤供給源として、その紛体状潤滑剤をケースからブラシローラー101で巻き上げて感光体ドラムに供給する構成とすることもできる。
また、潤滑剤供給源からの潤滑剤Jを取り込んで保持したまま像担持体としての感光体ドラム1Y〜1Kへの塗布位置106まで搬送する回転搬送部材としてブラシローラー101を用いる例を説明したが、ブラシ状の回転部材に限られない。例えば、不織布が巻き回されたローラー、スポンジ状のものや周面に微小な凹凸などの粗さを設けてなるローラーなどを用いることもできる。
(6)上記実施の形態では、ブラシローラー101から潤滑剤Jを強制的に吐き出させる吐き出し制御を説明したが、これとは別に、新品のブラシローラー101など潤滑剤Jがあまり溜め込まれていない時期に限り、潤滑剤Jを強制的にブラシローラー101に溜め込ませる溜め込み制御を実行する構成をとることもできる。
溜め込み制御は、例えばプリントジョブの非実行時に、電位差ΔV<0の条件で感光体ドラムの回転を停止しつつブラシローラー101を回転させることにより行われる。ブラシローラー101により固形潤滑剤102から掻き取られた潤滑剤Jが感光体ドラムに供給されずにブラシローラー101のブラシ繊維112内に溜め込まれる。
溜め込み制御を新品のブラシローラー101の使用開始直後に行えば、図8に示す潤滑剤保持量Gaが適正範囲F内に入る時期がより早くなり、溜め込み能力Gbが略一定に落ち着く時期が早まって、感光体ドラムへの潤滑剤Jの安定供給を早期に行い易くなる。
(7)上記実施の形態では、本発明に係る画像形成装置をタンデム型カラープリンターに適用した場合の例を説明したが、これに限られない。カラーの画像形成を実行する機能、モノクロの画像形成を実行する機能に関わらず、回転する像担持体の周面に潤滑剤を塗布する構成であれば、例えば複写機、FAX、MFP(Multiple Function Peripheral)等に適用できる。
また、感光体ドラム1Y〜1Kに接し、一次転写後の感光体ドラム1Y〜1K上の残留トナーなどの残留物を除去する清掃部材としてクリーニングブレード41Y〜41Kを用いる構成例を説明したが、ブレード状のものに限られず、他の形状のものであっても構わない。この場合、クリーニングブレード41Y〜41Kと感光体ドラム1Y〜1K周面との摩擦力の増大が問題にならない場合があり得るが、このような場合でも潤滑剤の安定供給により、例えば転写性を長期に亘って向上することができるという効果がある。
さらに、感光体ドラム1Y〜1Kごとに、当該感光体ドラム上に供給された潤滑剤Jを均しブレード104により均すとしたが、均し部材がブレード状のものに限られることもない。均す機能を有すると共に、潤滑剤Jの吐き出し制御により一度に大量に当該感光体ドラム上に吐き出された潤滑剤Jを当該感光体ドラムから掻き落とすことができるものであれば良い。例えば、当該感光体ドラムに接するローラー状の部材などを均し部材として用いることもできる。
また、上記実施の形態では、像担持体を感光体ドラムとする構成例を説明したが、ドラム状に限られず、例えばベルト状のものなどであっても良い。
さらに、感光体ドラム1Y〜1Kを像担持体、当該感光体ドラム上の画像が転写される中間転写ベルト21を被転写体とする構成例を説明したが、これに限られない。
例えば、中間転写ベルト21などの中間転写体を像担持体、中間転写ベルト21上の画像が転写される記録用のシートを被転写体と捉えて、中間転写体に潤滑剤を塗布するとともに、中間転写体上のトナーなどの残留物をクリーニングブレードなどの清掃部材で清掃する清掃部が配置される構成にも適用できる。中間転写体に潤滑剤が過剰供給された場合にその過剰供給された潤滑剤が中間転写体に接する感光体ドラムを介して現像部などに移ることを防止することができる。
また、中間転写体を備えていない画像形成装置の場合には、感光体ドラムを像担持体、感光体ドラム上の画像が転写される記録用のシートを被転写体とすることができる。
上記の各部材の材料、大きさ、形状、電圧、速度、回転方向、電気抵抗値など、およびプリント枚数、保持量などの数値が上記のものに限られないことはいうまでもなく、装置構成に応じて適した材料、大きさなどが決められる。
さらに、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしても良い。
本発明に係る画像形成装置は、像担持体に潤滑剤を塗布する技術として有用である。
1Y、1M、1C、1K 感光体ドラム
3Y、3M、3C、3K 現像部
5Y、5M、5C、5K 潤滑剤塗布部
41Y、41M、41C、41K クリーニングブレード
56 累積枚数記憶部
57 吐出回数記憶部
58 潤滑剤保持量推定部
59 実行頻度設定部
60 吐出制御部
80、202 バイアス電源部
101 ブラシローラー
102 固形潤滑剤
104 均しブレード
105 ブラシモーター
106 潤滑剤の塗布位置
112 ブラシ繊維
192 受け部
201 電極
F 適正範囲
Fa 下限値
Fb 上限値
J 潤滑剤
R 回転速度比
Vbr、Vq バイアス電圧
Vo ドラム表面電位
ΔV、ΔVq 電位差

Claims (15)

  1. 回転する像担持体上に画像を形成し、当該像担持体上に形成された画像を被転写体に転写する画像形成装置であって、
    前記転写後の前記像担持体上の残留物を除去する清掃部材と、
    前記残留物が除去された後の前記像担持体の周面に潤滑剤を塗布する塗布手段と、
    を備え、
    前記塗布手段は、
    潤滑剤供給源からの潤滑剤を取り込んで保持したまま前記像担持体への塗布位置まで搬送し、その一部を前記像担持体に供給する回転搬送部材と、
    前記回転搬送部材に保持されている潤滑剤を吐き出させる吐出手段と、
    前記回転搬送部材から吐き出された潤滑剤を回収する回収手段と、
    前記回転搬送部材における前記潤滑剤の保持量が所定の上限値を超えないように前記吐出手段による潤滑剤の吐き出し動作を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記吐出手段は、
    前記回転搬送部材に保持されている潤滑剤を前記像担持体に吐き出させ、
    前記回収手段は、
    前記像担持体との対向位置において、当該像担持体上の潤滑剤を当該像担持体との隙間を通過させることにより均す均し部材と、
    前記均し部材の前記像担持体との対向位置よりも下方の位置に設けられ、前記回転搬送部材から前記像担持体に吐き出された潤滑剤のうち、前記均し部材と前記像担持体との隙間を通過できずに前記像担持体から落下した潤滑剤を受ける受け部と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、
    前記回転搬送部材の動作履歴に基づいて前記回転搬送部材における現在の潤滑剤の保持量を推定する推定手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記推定手段は、
    前記回転搬送部材の動作履歴に基づき、前記潤滑剤供給源からの潤滑剤のうち前記像担持体に供給されずに当該回転搬送部材に残っていると想定される潤滑剤の現在までの累積蓄積量Xaを求め、求めた累積蓄積量Xaを現在の潤滑剤の保持量と推定することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記潤滑剤は、
    帯電性を有する素材からなり、
    前記吐出手段は、
    帯電された潤滑剤に前記回転搬送部材から前記像担持体に向かう方向の力が作用する電界を当該回転搬送部材と当該像担持体間に発生させる電界発生手段を有し、
    前記制御手段は、
    前記潤滑剤の吐き出し動作を実行させるときには、前記電界発生手段を制御して、前記回転搬送部材と前記像担持体間に前記電界を発生させ、
    前記推定手段は、
    前記像担持体の表面電位Voから前記回転搬送部材の電位を差し引いた値ΔVを検出する検出手段を有し、
    検出されたΔVの大きさに基づいて、前記求めた累積蓄積量Xaを補正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. 前記制御手段は、
    前記吐出手段による吐き出し動作を、前記像担持体に画像を形成する画像形成時以外の非画像形成時に実行させ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. 前記制御手段は、
    前記吐き出し動作を、前記回転搬送部材における前記潤滑剤の保持量が前記上限値以下の場合には、前記回転搬送部材の所定の単位回転数当たりの吐き出し量が第1の大きさになるように制御し、当該上限値を超えると、当該所定の単位回転数当たりの吐き出し量が前記第1の大きさよりも大きい第2の大きさになるように制御することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記潤滑剤は、
    帯電性を有する素材からなり、
    前記吐出手段は、
    帯電された潤滑剤に前記回転搬送部材から前記像担持体に向かう方向の力が作用する電界を当該回転搬送部材と当該像担持体間に発生させる電界発生手段を有し、
    前記制御手段は、
    前記潤滑剤の吐き出し動作を実行させるときには、前記電界発生手段を制御して、前記回転搬送部材と前記像担持体間に前記電界を発生させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  9. 前記電界発生手段は、
    前記電界を発生させるためのバイアス電圧Vbrを前記回転搬送部材に印加する電源部および前記像担持体を帯電させる帯電手段の少なくとも一つであることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記バイアス電圧Vbrは、
    前記潤滑剤の帯電極性と同極性の直流の電圧またはこれに交流が重畳された電圧であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  11. 前記帯電手段は、
    前記像担持体の周囲であり、前記像担持体上における転写位置から当該像担持体の回転方向に当該像担持体上における前記潤滑剤の塗布位置までの間に配されることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  12. 前記吐出手段は、
    さらに、前記回転搬送部材の回転速度を可変させる速度可変手段を有し、
    前記制御手段は、
    前記潤滑剤の吐き出し動作を実行させるときには、さらに、
    前記速度可変手段を制御して、前記回転搬送部材の回転速度を当該吐き出し動作を実行していないときの速度よりも高速に切り替えることを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  13. 前記潤滑剤は、
    帯電性を有する素材からなり、
    前記吐出手段は、
    電極部材と、
    帯電された潤滑剤に前記回転搬送部材から前記電極部材に向かう方向の力が作用する電界を当該回転搬送部材と当該電極部材間に発生させる電界発生手段を有し、
    前記回収手段は、
    前記回転搬送部材から前記吐出手段により前記電極部材に吐き出された潤滑剤を受ける受け部を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  14. 前記潤滑剤供給源は、
    固形潤滑剤であり、
    前記回転搬送部材は、
    ブラシ状のローラーからなり、前記固形潤滑剤を掻き取ることにより前記潤滑剤の供給を受けることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  15. 回転する像担持体上に形成された画像を被転写体に転写し、当該転写後の像担持体上の残留物を清掃部材で除去し、当該残留物の除去後の前記像担持体の周面に潤滑剤を塗布部により塗布する画像形成装置における潤滑剤塗布方法であって、
    潤滑剤供給源からの潤滑剤を前記塗布部に設けられた回転搬送部材により取り込んで保持したまま前記像担持体への塗布位置まで搬送し、その一部を前記像担持体に供給する第1ステップと、
    前記回転搬送部材における前記潤滑剤の保持量が所定の上限値を超えないように、前記回転搬送部材から潤滑剤を吐き出させる吐出手段による当該潤滑剤の吐き出し動作を制御する第2ステップと、
    前記回転搬送部材から吐き出された潤滑剤を前記塗布部に設けられた回収部で回収する第3ステップと、
    を含むステップを実行することを特徴とする潤滑剤塗布方法。
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