JP2002244485A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、小粒径トナーや重合法による微粒
子トナーを用いた画像形成装置において、記録比率の異
なる画像形成を行っても、感光体ドラム表面への固形潤
滑剤の塗布量を適正化することで、耐久寿命を通してク
リーニング不良、融着、駆動トルクの上昇等が発生する
ことのない信頼性の高い画像形成装置を提供することを
目的としている。 【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明に係
る画像形成装置の代表的な構成は、固形潤滑剤を回転ブ
ラシに接触させ、該ブラシに付着した潤滑剤を像担持体
に塗布して、該像担持体の表面に潤滑剤による皮膜を形
成する潤滑剤皮膜形成手段と、前記像担持体に作像する
画像データを計数する画像データ計数手段とを有し、前
記画像データ計数手段の情報に基づいて、像担持体の表
面に塗布する潤滑剤の塗布量を制御することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
プリンタ等の電子写真記録方式を採用した画像形成装置
に関し、特に像担持体の表面に潤滑剤を塗布する手段を
有する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式のレーザプリンタ
においては、像担持体である感光体ドラムの表面を帯電
手段により一様に帯電し、画像データに応じて変調され
たレーザービームが照射され、静電潜像を形成する。こ
の潜像は感光体ドラムと対向して配設されている現像手
段により、現像部位で反転現像されトナー像として可視
化される。このトナー像は転写手段により静電的にシー
トに転写された後に、定着手段によりシート上にシート
上に永久定着される。また、転写後に転写されずに感光
体ドラム上に残留したトナーはクリーニング手段によっ
て除去され、次の画像形成工程に備えられる。

【０００３】クリーニング手段には、従来はそのクリー
ニング性の良さから、ポリウレタン等からなる弾性ブレ
ードが多く採用されている。この弾性ブレードの物性や
感光体ドラムへの当接の仕方は、転写残留トナーの感光
体ドラムへの付着度合いによるクリーニングのしやすさ
や、感光体ドラムの表面性等にも大きく左右される。ま
た、トナー形状、粒径、材質などの物性によってもクリ
ーニング性は大きく影響を受けるため、それに適したブ
レードを取捨選択し、感光体ドラムに対して適正な角
度、当接荷重に設定する必要がある。実際の弾性ブレー
ドの選定や設定では、試行錯誤を繰り返して最適条件を
見出しているのが現状である。

【０００４】一方、実際の動作環境、特に温湿度の変動
により、クリーニング性や感光体ドラムの表層の摩耗具
合は異なるため、耐久寿命を通して弾性ブレードだけで
クリーニングすることが難しく、クリーニング補助部材
として、感光体ドラム感光体ドラムに接しながら回転す
るクリーニングブラシを設けているものもある。通常、
このクリーニングブラシは感光体ドラム回転方向で弾性
ブレードの上流側に配設され、転写後の感光体ドラム上
の転写残留トナーを掻き取り回収する、もしくは弾性ブ
レードでのクリーニングを容易とする目的で用いてい
る。そのため転写残留トナーの感光体ドラムとの付着力
を弱めるためにクリーニングブラシを接地したり、バイ
アスを印加しているものもある。

【０００５】ところで近年、高画質化、すなわち高解像
度、シャープネス、ハーフトーン及び写真再現性等の品
質向上が要求されており、トナーの小粒径化はその有力
な手段である。また、従来の機械的な粉砕分級法に対し
て粒度分布の狭い微粒子トナーを効率的に製造する方法
として、重合法で作られた球形に近い微粒子トナーも近
年採用されている。

【０００６】しかし、小粒径トナーでは上記の転写後に
感光体ドラム上に残った転写残留トナーが感光体ドラム
に強固に付着しており、充分クリーニングすることが難
しい。特に重合法等で作られた球形のトナーは弾性ブレ
ードをすり抜けやすい溜めにクリーニング性が悪く、微
粒子トナーを使いこなす上で大きな問題となっている。

【０００７】そこで、これらの問題を解決するために、
種々の提案がなされている。例えば弾性ブレードの感光
体ドラムへの当接圧を上げたり、上述したようなクリー
ニング補助部材であるクリーニングブラシを設けること
は有効な手段である。

【０００８】更に信頼性の高いクリーニング方法とし
て、感光体ドラムの摩擦係数を低下させる物質を表面に
供給することが提案されている。例えば、ステアリン酸
亜鉛等からなる固形潤滑剤をブラシを介して感光体ドラ
ム表面に塗布するものが提案されている。感光体ドラム
表面の摩擦係数を小さくすることでトナーとの摩擦力を
減少させることができ、弾性ブレードによるクリーニン
グやファーブラシによる回収を容易とし、充分なクリー
ニング性を得るのに効果的な手段である。

【０００９】また、上述のようなクリーニングしにくい
トナーは感光体ドラムとの間で強い付着力が生じている
ために、画像形成動作を繰り返し行っていくと感光体ド
ラム上に堆積される、いわゆる融着が発生しやすい。し
かし固形潤滑剤を感光体ドラム表面に塗布することで、
そのような融着の発生を抑制することもできる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
固形潤滑剤を感光体ドラム表面に塗布する従来のクリー
ニング装置では、性能が経時的に低下するという問題が
あった。即ち、当初良好なクリーニング性能を発揮して
いるが、画像形成動作を繰り返す耐久により固形潤滑剤
の塗布量が不足してしまい、クリーニング不良や融着が
発生してしまう等の問題があった。特に写真画像のよう
に記録比率の高い画像形成が連続して行われた場合に
は、クリーニング装置に回収される転写残留トナーも多
くなり、その分感光体ドラム表面に形成された潤滑剤の
皮膜も削れることになり、感光体ドラム表面に塗布され
る固形潤滑剤の量が相対的に不足することになるため
に、融着が発生しやすくなる。

【００１１】一方、初期に感光体ドラムの回転時間に対
するクリーニング装置に回収される転写残留トナーが少
ないときに、例えば記録比率の低い画像形成が続けて行
われた場合などには、感光体ドラムの駆動トルクが上昇
してしまい、モータが脱調するという問題がある。特に
初期の感光体ドラム表面に固形潤滑剤を塗布しすぎた場
合に顕著に発生することがわかっている。この原因はお
そらく潤滑剤による皮膜が形成される過渡期の塗布ムラ
によるものと推定されるが、原因の詳細は不明である。

【００１２】そこで本発明は、小粒径トナーや重合法に
よる微粒子トナーを用いた画像形成装置において、記録
比率の異なる画像形成を行っても、感光体ドラム表面へ
の固形潤滑剤の塗布量を適正化することで、耐久寿命を
通してクリーニング不良、融着、駆動トルクの上昇等が
発生することのない信頼性の高い画像形成装置を提供す
ることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、固形
潤滑剤を回転ブラシに接触させ、該ブラシに付着した潤
滑剤を像担持体に塗布して、該像担持体の表面に潤滑剤
による皮膜を形成する潤滑剤皮膜形成手段と、前記像担
持体に作像する画像データを計数する画像データ計数手
段とを有し、前記画像データ計数手段の情報に基づい
て、像担持体の表面に塗布する潤滑剤の塗布量を制御す
ることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明に係る画
像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明す
る。図１は本実施形態に係る画像形成装置の要部構成
図、図２は画像形成装置の主要制御ブロック図、図３及
び図４はトナーの形状係数を説明する図、図５は潤滑剤
皮膜形成手段を説明する図、図６は弾性ブレードの像担
持体に対する進入量を説明する図、図７は各色記録比率
に対する固形潤滑剤の必要な削れ量を説明する図、図８
は画像形成装置の動作を説明するフローチャートであ
る。

【００１５】（全体構成）まず図１を用いて、画像形成
装置の全体構成について説明する。本実施形態に係る画
像形成装置は、図示しないパーソナルコンピュータやワ
ークステーション等のホストと接続されており、該ホス
トからの記録要求に応じてビデオインターフェースを介
して画像形成情報を受け取る。この画像形成情報を元に
イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色
に分解した画像データにより順次各色のトナー像を形成
し、それらを中間転写体上に重ね合わせて紙などのシー
トに一括転写してフルカラー画像を得るものである。

【００１６】図１において、像担持体としての感光体ド
ラム１は図の矢印Ａ方向に約120mm/secの周速度を持っ
て回転駆動され、まず潤滑剤皮膜形成手段である潤滑剤
塗布装置20によって表面に潤滑剤による被膜を形成され
る。そして感光体ドラム１表面は、接触帯電手段として
の帯電ローラ２の芯金にACバイアス重畳のDCバイアスを
印加することによって、暗部電位VDとして約-600Vに一
様に帯電される。次に、第１色目（Ｙ）の画像データに
応じてON/OFF制御された光学手段３により600dpiの解像
度で走査露光が施され、明部電位VLとして約-200Vの第
１の静電潜像が形成される。

【００１７】このように形成された静電潜像は、ロータ
リー方式の現像装置４により現像、可視化されるが、こ
の現像装置４は４色のトナーが内包された現像装置４ａ
〜ｄを一体化した構成となっており、それぞれの色の画
像形成時に感光体ドラム１の対向位置に回転移動（図の
矢印Ｂ方向）されて現像を行う。また、各現像装置４ａ
〜ｄはそれぞれ一つの現像カートリッジとして、その消
耗度合いにより別々に交換可能となっている。

【００１８】まず第１の静電潜像は、第１色目のトナー
としてイエロートナーが内包された第１の現像装置４ａ
によって現像、可視化される。現像方法としてはジャン
ピング現像法、二成分現像法、FEED現像法などのいずれ
を用いてもよく、イメージ露光と反転現像とを組み合わ
せて用いられるが、本実施形態においては非磁性一成分
トナーによるジャンピング現像法を用いている。

【００１９】この可視化された第１色目のトナー像は、
第２の像担持体としての中間転写体５とのニップ部であ
る第一転写部位６ａにおいて中間転写体５の表面に静電
転写（一次転写）される。前記中間転写体５はシリンダ
ー上に導電弾性層と離型性を有する表層とを形成し、通
紙可能な最大シートの長さよりも長い周長を有してい
る。そして前記感光体ドラム１に対して所定の押圧力を
もって圧接されつつ、感光体ドラム１の周速度と略等速
の周速度をもって感光体ドラム１の回転方向に対して逆
方向（図の矢印Ｃ方向）に回転駆動される。中間転写体
５のシリンダーには高圧電源７によってトナーの帯電極
性とは逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されて
おり、これにより感光体ドラム１表面に形成されたトナ
ー像が中間転写体５表面に静電転写される。

【００２０】なお、一次転写が終了した感光体ドラム１
表面に残留するトナーはクリーニング装置８によって除
去され、次の潜像形成に供される。残留トナーのクリー
ニング装置については後に詳述する。

【００２１】引き続き同様の工程を繰り返し、その都度
マゼンタトナーにより現像された第２色目のトナー像、
シアントナーにより現像された第３色目のトナー像、ブ
ラックトナーにより現像された第４色目のトナー像が順
次中間転写体５表面に重畳的に転写、積層されることに
よりカラートナー像が形成される。その後、中間転写体
５表面に対して離間状態にあった転写ベルト９が所定の
押圧力をもって中間転写体５表面に圧接、回転駆動され
る。転写ベルト９は転写ローラ９ａ及びテンションロー
ラ９ｂによって支持され、転写ローラ９ａに対しては高
圧電源10によりトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（二
次転写バイアス）が印加されることにより、第二転写部
位６ｂに所定のタイミングで搬送されてくるシートＰ表
面に、中間転写体５表面に積層されたカラートナー像が
一括転写（二次転写）され、このシートＰは定着装置11
へと搬送され、永久画像として定着された後に機外へと
排出され、所望のカラープリント画像が得られる。

【００２２】また、二次転写が終了した中間転写体５表
面に残存するトナーは、所定のタイミングで中間転写体
５表面に対して当接状態となる中間転写体クリーニング
装置12によって除去される。

【００２３】（像担持体）上記像担持体としての感光体
ドラム１は、外径が略φ60mmのアルミニウム等のシリン
ダー状導電性基体上に下塗り層を設け、その上にフタロ
シアニン化合物からなる電荷発生層を形成し、更にその
上層にバインダーとしてポリカーボネート中にヒドラゾ
ン化合物を分散した電荷輸送層を積層して形成された、
いわゆる光導電性の有機感光体ドラムである。

【００２４】また感光体ドラム１の電荷輸送層に、フッ
素粒子であるテフロン（商品名）を分散させてある。テ
フロンは潤滑物質として機能し、感光体ドラム表面の滑
り性を向上させるので、クリーニング装置の負荷を軽減
し、本実施形態で用いている球形トナーをクリーニング
しやすくしている。

【００２５】（トナー）本実施形態で用いたトナーは、
低軟化物質を５〜30(重量％)含み、その形状係数SF1が1
00〜150、形状係数SF2が100〜140、粒径が５〜８μｍの
ほぼ球形である一成分非磁性トナーである。本実施形態
の両画像形成装置では、上述の如く一次転写と二次転写
の二回転写されるために、転写性の良好な球形トナーを
用いている。

【００２６】形状係数SF1とは、図３に示すように、球
場物質の形状の丸さの割合を示す数値であり、球状物質
を二次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長MX
LNGの二乗を図形面積AREAで割って、100π/4を乗じた値
で表される。すなわち次式、 SF1 = {(MXLNG)^2 / AREA} * (100π/4) によって定義されるものである。

【００２７】形状係数SF2とは、図４に示すように、物
質形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を二次元平
面上に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積
AREAで割って、100π/4を乗じた値で表される。すなわ
ち次式、 SF2 = {(PERI)^2 / AREA} * (100π/4) によって定義されるものである。本実施形態でのSF2は
日立製作所製FE-SEM(S-800)を用い、トナー像を100回無
作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェー
スを介してニコレ社製画像解析装置（LUSEX3)に導入し
て解析を行い、上式より算出したものである。

【００２８】本実施形態に用いているトナーは重合法に
よって製造されるが、その製造法上略球形となり、コア
にエステル系ワックスを内包し、その上の樹脂層にスチ
レン−ブチルアクリレート、最外殻にスチレン−ポリエ
ステルという構成からなり、その比重は約1.05である。
環境変動に対する被帯電性能安定化のためにシリカやチ
タン酸ストロンチウムなどを外添している。

【００２９】なお本実施形態においては、高解像性や転
写性の良好な小粒径の球形トナーとして重合法によるも
のを記載したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば従来の機械的な粉砕分級法で作成したもので
あってもよく、またこれを熱的もしくは機械的な後処理
を施して丸くしたトナーを用いることでもよい。更に付
け加えると、二成分現像のトナーであってもよく、磁性
トナーであってもよい。

【００３０】（クリーニング装置）本実施形態で用いた
クリーニング装置８は、図５に示すように弾性ブレード
８ａ、トナー捕集シート８ｂ、廃トナー回収容器８ｃを
有している。

【００３１】上述したように、一次転写が終了した感光
体ドラム１表面に残留するトナーは弾性ブレード８ａに
よって感光体ドラム１から除去され、トナー捕集シート
８ｂによってクリーニング装置８の外部へ飛散すること
なく廃トナー回収容器８ｃに格納される。

【００３２】弾性ブレード８ａは板金８ｆの先端部に一
体的に保持されたポリウレタンゴムからなり、図６に示
すように感光体ドラム１に対して所定の進入量δ、設定
角θの条件で当接されている。本実施形態では、試行錯
誤を繰り返して最適条件を見出した結果、ゴム硬度は68
°(JISA)のものを用い、θ=32°、δ=1.45の設定で、感
光体ドラム１への当接圧を約70g/cmとしている。

【００３３】（潤滑剤皮膜形成手段）次に、潤滑剤皮膜
形成手段である潤滑剤塗布装置20について図５を用いて
説明する。潤滑剤塗布装置20はステアリン酸亜鉛からな
る鉛筆硬度２Ｂの固形潤滑剤21を固定したホルダ22を潤
滑剤塗布容器24に納めている。ホルダ22はガイド23に係
合して移動自在に保持され、加圧バネ26の付勢力により
図の矢印Ｇ方向に所定の圧力によって付勢し、固形潤滑
剤21を塗布ブラシ25に対して所定の食い込み量（進入
量）となるよう当接させている。

【００３４】塗布ブラシ25は導電性の繊維を基布に植え
付け、それをφ６の芯金上に巻き付けてφ16のブラシ状
に構成している。本実施形態においては導電性繊維とし
て太さ３デニールのレーヨン導電糸を用い、繊維密度が
200k(本/inch^2)となるようにＷ織りで基布に植え込ん
だものをシート状に形成し、芯金との導通を確保するよ
うにして螺旋状に巻き付けている。

【００３５】また、潤滑剤塗布装置20は図示しないソレ
ノイドを用いた機構により、所定のタイミングにより感
光体ドラム１に対して矢印Ｅ方向に離接可能に構成され
ている。

【００３６】潤滑剤塗布装置20が感光体ドラム１に当接
されている状態にあっては、塗布ブラシ25は感光体ドラ
ム１に対して一定の進入量となるよう配設されている。
本実施形態では塗布ブラシ25の感光体ドラム１に対する
進入量は１mmとし、感光体ドラム１と同方向回転である
矢印Ｄ方向に30rpmの速度で回転駆動されるように初期
設定している。

【００３７】ところで、上記構成において文字画像のよ
うに記録比率の低い画像形成が行われた場合、例えば標
準的に用いている各色４％記録した文字パターンでカラ
ープリント画像形成が連続して行われた場合には、感光
体ドラム１の寿命まで不具合は生じない。しかし、写真
画像のように記録比率の高い画像形成が行われた場合、
例えば各色20％程度記録されているパターンで画像形成
が連続して行われた場合には、クリーニング不良や融着
が発生してしまう不具合が生じることがある。これは、
クリーニング装置８で回収される残留トナーが多くな
り、その分感光体ドラム１表面に塗布される固形潤滑剤
の量が相対的に不足することが原因である。そのため融
着の核となるトナーの外添剤がすり抜けやすく、またク
リーニング不良も発生しやすくなる。

【００３８】一方、図７は本実施形態に係る画像形成装
置において、感光体ドラム１の単位回転時間あたりの各
色記録比率に対し、不具合を発生させないために必要な
潤滑剤の塗布量（削れ量）を示したものである。図にお
いて、標準としている各色４％の記録比率で画像形成さ
れた際に必要な削れ量を１とし、例えば上述の各色20％
の記録比率において必要な削れ量は約1.8となってい
る。ここで図６に示す斜線部の領域に入るように、すな
わち記録比率に応じて充分となるよう潤滑剤の塗布量を
制御することで、上述の不具合を回避することができ
る。

【００３９】そこで本実施形態においては、感光体ドラ
ム１の回転時間に対する感光体ドラム１上に記録される
トナーの割合に応じて固形潤滑剤の塗布量を調整し、感
光体ドラム１表面に常に適量の潤滑剤塗布皮膜が形成さ
れるように構成している。

【００４０】（制御構成）図２に本実施形態に係る画像
形成装置の主要部分の制御ブロック図を示す。図におい
てホストコンピュータから送られた画像形成情報は画像
形成装置本体の画像メモリ部40に展開される。画像メモ
リ部40に展開された画像データは、画像形成のタイミン
グにあわせてレーザー駆動部41に順次送られ、感光体ド
ラム１上に画像データに基づいて静電潜像が形成され
る。

【００４１】これと同時に画像メモリ部40に展開された
画像データから画像データ計数手段である画像ドットカ
ウント部42においてトナーが現像される潜像ドットをカ
ウントし、画像データ演算部43にてカウントされたドッ
ト数を積算し、そのドット数をｉとする。

【００４２】制御部44は画像データ演算部43にて積算し
たドット数ｉに応じて、塗布装置接離駆動部45及び塗布
ブラシ駆動部46、感光体駆動部47を制御する。本実施形
態においては、ドット数ｉの大きさに応じて塗布ブラシ
25の回転数を可変とすることで、固形潤滑剤の削れ量を
調節し、感光体ドラム１表面に形成される潤滑剤塗布皮
膜が略一定となるように構成している。

【００４３】すなわち、まず画像形成が行われると、画
像データ演算部43で画像データからカウントされた総ド
ット数ｉが上記各色記録比率４％のドット数ｉ４に対し
て比較され、これよりも大きい場合には、制御部44では
その大きさに応じて塗布ブラシ駆動部46により塗布ブラ
シ25の回転数をアップさせ、固形潤滑剤の削れ量を図７
に示した斜線部の領域に入るように制御する。また、各
色記録比率４％のドット数ｉ４に対して小さい場合に
は、塗布ブラシ25の回転数アップは行わずに、そのまま
の回転数で駆動する。なお、各色記録比率４％のドット
数ｉ４を基準に制御を行っているのは説明の簡略化のた
めであり、本発明はこれに限定されるものではなく、そ
の系に合わせて最適化を図る。

【００４４】（動作説明）上記画像形成装置の動作につ
いて、図８のフローチャートを用いて詳細に説明する。
まず待機状態（Ｓ１）にある画像形成装置にホストコン
ピュータからのプリント要求（Ｓ２）があると、離間状
態にあった潤滑剤塗布装置20が所定のタイミングで感光
体ドラム１に当接される（Ｓ３）。そして制御部44は画
像メモリ部40からカウントされた総ドット数ｉを読み込
む（Ｓ４）。ここで総ドット数ｉと各色記録比率４％の
ドット数ｉ４とを比較し（Ｓ５）、ｉ≧ｉ４の場合に
は、塗布ブラシ駆動部46によって塗布ブラシ25の回転数
をアップさせる（Ｓ６）。例えば、各色約20％の記録比
率パターンを用いて画像形成が行われたと判断される場
合には、塗布ブラシ25の回転数を約1.8倍にアップさせ
ることになる。また、ステップＳ５においてｉ＜ｉ４の
場合には、塗布ブラシ25の回転数はアップせずに初期設
定である30rpmの速度で回転駆動される。

【００４５】次に、１枚目の画像形成が終了すると（Ｓ
７）、総ドット数ｉの値はリセットされる（Ｓ８）。こ
れで画像形成を終了（Ｓ９）する場合には、当接状態に
あった潤滑剤塗布装置20は所定のタイミングにより感光
体ドラム１から離間され（Ｓ10）、再び待機状態に戻
る。また、ステップＳ９において２枚目を連続して画像
形成する場合には、ステップＳ４へと戻り、上記動作を
繰り返す。

【００４６】以上説明した如く、総ドット数ｉの大きさ
に応じて塗布ブラシ25の回転数を可変とすることで固形
潤滑剤21の削れ量を調節し、感光体ドラム１の表面に形
成される潤滑剤塗布皮膜が略一定となるよう構成したこ
とにより、形成される画像の記録比率によることなくク
リーニング装置８の負荷を軽減することができる。その
ため、弾性ブレード８ａをすり抜けるトナーが引き起こ
すクリーニング不良、融着、帯電ローラ汚れなどによる
画像の不具合をなくすことができ、長期にわたって安定
したクリーニング性能を発揮することができる。さら
に、潤滑剤を塗布することでトナーの感光体ドラム１に
対する付着力も低減するため、転写性を向上させること
もできる。

【００４７】なお、記録比率の高い画像形成が続けて行
われる場合には、これを検出する手段を設けて潤滑剤の
塗布量を増加させるように制御することも有効である。
例えば一定枚数以上の画像形成要求があった場合には塗
布ブラシ25の回転数に係数を乗じるなどの重み付けを演
算して塗布ブラシ25の回転数を所定量大きくすること
や、画像形成時以外の感光体ドラム１駆動時（画像形成
を始める前の準備回転や画像形成終了後の後処理回転
時）を利用して潤滑剤塗布装置20による塗布時間を長く
することでも対応することができる。

【００４８】また、本実施形態においては固形潤滑剤21
としてステアリン酸亜鉛を用いたが、ステアリン酸亜鉛
以外の高級脂肪酸金属塩（いわゆる金属石鹸）を用いて
もよいし、高級脂肪酸と高級アルコールのエステルを主
成分とする固形ワックスでもよい。要はブロック上の固
形潤滑剤をブラシで削り取って微粉末化したものを感光
体ドラム１に塗布することで、表面を滑りやすく、摩擦
を低下させることができれば、同様の作用を奏すること
ができる。

【００４９】一方、感光体ドラム１、トナー、固形潤滑
剤21の材質や硬度などの選定、および感光体ドラム表面
に常に一定の皮膜が形成されるような塗布ブラシ25の当
接条件などの設定は、感光体ドラム１の寿命などを考慮
してその系にあわせた最適化を図るべきである。

【００５０】［第二実施形態］本発明に係る画像形成装
置の第二実施形態について、図を用いて説明する。図９
は本実施形態に係る画像形成装置の要部構成図、図10は
潤滑剤皮膜形成手段を説明する図、図11は画像形成装置
の動作を説明するフローチャートであって、上記第一実
施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付
して説明を省略する。上記第一実施形態においては記録
比率が高い場合にのみ固形潤滑剤の塗布量を制御するよ
う説明したが、本実施形態においては記録比率が低い場
合にも、これに応じた塗布量の制御を行うものである。

【００５１】（装置構成）本実施形態に係る画像形成装
置においては、ロータリー方式の現像装置４にはブラッ
クトナーを内包する第４の現像装置４ｄを設けず、固定
式の黒現像装置４ｅを設けている。このような構成とす
ることにより、一般的に消費量の多い黒現像期のトナー
容器容量を大きくすることができる。

【００５２】ここで、黒現像装置４ｅは一成分磁性トナ
ーによるジャンピング現像により感光体ドラム１上に形
成された静電潜像を現像する。磁性トナーを用いること
で非磁性トナーよりも画像としては好ましい黒を再現す
ることができる。

【００５３】本実施形態においてブラックトナーは、中
間転写体の採用による転写性、荷電特性を考慮して、従
来用いられている粉砕トナーに後処理として機械的衝撃
力あるいは加熱による球形化処理を施している。これに
より形状係数SF1が120〜160、形状係数SF2が115〜140、
平均粒径が6.4μｍである。

【００５４】トナーの製造方法について説明する。結着
樹脂としてスチレン−アクリル酸ブチル−マレイン酸ブ
チル−ハーフエステル共重合体に、マグネタイト、モノ
アゾ染料の鉄錯体、ワックスとして低分子量ポリエチレ
ンを予備混合した後、130℃に設定した二軸混練押し出
し機によって溶融混連を行う。混練物を冷却後、疎粉砕
をしジェット気流を用いた粉砕器によって微粉砕をし、
さらに風力分級機を用いて微粉カットした後、後処理と
して機械的衝撃力あるいは加熱による球形化処理が施さ
れ、疎水性シリカなどが混合される。機械的衝撃力ある
いは加熱による球形化処理としては、高速回転する羽に
よりトナーをケーシングの内側に遠心力により押しつ
け、圧縮力、摩擦力の力によりトナーに機械的衝撃力を
加える方法や、トナー表面を溶融する方法等がある。

【００５５】また図10に示すように、本実施形態に係る
クリーニング装置13は、上記第一実施形態と異なり、弾
性ブレード８ａによるクリーニングをより確実にするた
めにクリーニングブラシを備えている。クリーニングブ
ラシはブラシローラ８ｄ及びブラシスクレーパ８ｅから
構成している。

【００５６】ブラシローラ８ｄの構成は塗布ブラシ25と
同様であり、芯金８ｈは接地されている。このクリーニ
ングブラシは感光体ドラム１回転方向において弾性ブレ
ード８ａの上流側に配設され、感光体ドラム１に対する
進入量1mmで当接し、感光体ドラム１と同方向回転であ
る矢印Ｆ方向に30rpmの速度で回転駆動されている。こ
の接触部位では感光体ドラム１とブラシローラ８ｄは相
互に反対方向に移動し、一次転写後の感光体ドラム１上
の残留トナーを掻き取る、もしくは残留トナーの感光体
ドラムとの付着力を弱め、弾性ブレード８ａでのクリー
ニングを容易とするように作用する。

【００５７】またブラシローラ８ｄは上述のクリーニン
グ動作を繰り返し行うと回収トナーによりブラシ繊維が
目詰まりを起こし、クリーニング性能が低下してしま
う。これを防止するためにブラシ繊維に溜まったトナー
を掻き落とす部材であるブラシスクレーパ８ｅを設けて
いる。本実施形態ではブラシスクレーパ８ｅとして可撓
性を有する厚さ0.1mmのPETシートを板金８ｇに貼り付
け、その自由長を３mmとしたものを用いている。ブラシ
スクレーパ８ｅのブラシローラ８ｄに対する進入量は、
1.5mmに設定している。

【００５８】上記構成のクリーニング装置13により、一
次転写が終了した感光体ドラム１表面に残留するトナー
は、クリーニング装置13を構成するブラシローラ８ｄ及
び弾性ブレード８ａによって感光体ドラム１から除去さ
れ、トナー捕集シート８ｂによってクリーニング装置８
の外部へ飛散することなく廃トナー回収容器８ｃに格納
される。

【００５９】（潤滑剤皮膜形成手段）ところで、上記第
一実施形態においては写真画像のように記録比率の高い
画像形成が行われた場合について説明したが、本実施形
態においては記録比率の低い画像形成が行われた場合に
ついて主に説明する。

【００６０】上述した如く、感光体ドラム１の回転時間
に対してクリーニング装置８に回収される残留トナーが
少ない場合は感光体ドラム１の駆動トルクが上昇してし
まい、モータが脱調するという問題がある。特に初期感
光体ドラム１表面に固形潤滑剤を塗布しすぎた場合に顕
著に発生することがわかっている。例えば本実施形態に
係る画像形成装置において新品の感光体ドラム１を用
い、記録比率の低い、例えば１％以下の文字原稿やトナ
ーがほとんど使用されない空白部の多い原稿を100枚程
度連続して画像形成した場合には、感光体ドラム１の回
転駆動トルクが10kgf・cmから約２倍、ひどい場合には
３倍程度まで上昇し、駆動モータの共トルクをオーバー
して脱調を招く場合がある。

【００６１】また、本実施形態に係る画像形成装置にお
いては厚紙通紙の定着性確保やＯＨＴの透過性を上げる
ために、第４色目のブラックトナー像が中間転写体５表
面に転写された後に、画像形成装置の定着時のシート搬
送速度を１／２あるいは１／３としている。このとき感
光体ドラム１の回転速度も同様にダウンするが、このよ
うな画像形成を行っている場合に脱調が顕著に発生す
る。更に、上述の黒現像装置４ｅのブラックトナーを用
いた単色画像の方が、カラー画像よりも頻度が高い傾向
がある。

【００６２】一方、この現象は固形潤滑剤21の塗布ブラ
シ25に対する食い込み量を大きくした場合や、ステアリ
ン酸亜鉛の硬度を柔らかくした場合、すなわち固形潤滑
剤21の感光体ドラム１表面への塗布量を多くした場合に
も顕著に発生する。これは、固形潤滑剤21をブラシで塗
布する方法では、固形潤滑剤21の被膜が形成される過渡
期に部分的な塗布ムラができるために弾性ブレード８ａ
の局所的な動きが不均一となり、特に初期のクリーニン
グ装置13に回収されるトナーが少ないと弾性ブレード８
ａのニップ部に適度にトナーが供給されず、潤滑剤の塗
布ムラと相俟って弾性ブレード８ａがまくれ気味になり
トルクが上昇するものと推測される。

【００６３】そこで本実施形態においては、記録比率の
低い画像形成が連続して行われた場合であっても、トル
ク上昇を防止する構成について説明する。概要は上記第
一実施形態で説明した画像形成時の総ドット数ｉの大き
さに応じて塗布ブラシ25の回転数を制御することによ
り、固形潤滑剤21の塗布量を調節する。

【００６４】まず画像形成が行われると、画像データ演
算部43（図２参照）で画像データからカウントされた総
ドット数ｉが各色記録比率１％のドット数ｉ１に対して
小さい場合には、制御部44にてその大きさに応じて塗布
ブラシ駆動部46により塗布ブラシ25の回転数をダウンさ
せ、固形潤滑剤21の削れ量を抑制するように制御する。
そして総ドット数ｉが各色記録比率４％のドット数ｉ４
に対して大きい場合には、第一実施形態と同様にして塗
布ブラシ25の回転数を制御する。ここでｉ１、ｉ４を用
いて比較しているのは説明の簡略化のためであり、本発
明はこれに限定するものではない。

【００６５】また、感光体ドラム１の回転速度を落とす
厚紙やＯＨＴのプリント要求があった場合には、これを
検出し、回転速度が落とされている間の感光体ドラム駆
動時に潤滑剤塗布装置20を感光体ドラム１から離間させ
るように制御する。

【００６６】（動作説明）上記画像形成装置の動作につ
いて、図11のフローチャートを用いて詳細に説明する。
まず待機状態（Ｓ11）にある画像形成装置のホストコン
ピュータからのプリント要求（Ｓ12）があると、離間状
態にあった潤滑剤塗布装置20が所定のタイミングで感光
体ドラム１に当接される（Ｓ13）。そして制御部44は画
像メモリ部40からカウントされた総ドット数ｉを読み込
む（Ｓ14）。ここで総ドット数ｉと各色記録比率１％の
ドット数ｉ１とを比較し（Ｓ15）、ｉ≦ｉ１の場合には
塗布ブラシ駆動部46により塗布ブラシ25の回転数をダウ
ンさせる（Ｓ16）。例えば各色約0.5％の記録比率パタ
ーンを用いて画像形成が行われたと判断される場合に
は、塗布ブラシの回転数を約半分にすることになる。次
に、感光体ドラム１上で第４色目の画像形成が終了する
（Ｓ17）と、総ドット数ｉの値はリセットされる（Ｓ1
8）。

【００６７】そして第４色目のトナー像が中間転写体５
上に転写された後に、制御部44では感光体ドラム１の回
転速度を落とす要求があるかを確認し（Ｓ19）、要求が
あった場合には潤滑剤塗布装置20を感光体ドラム１から
離間する（Ｓ20）。これで画像形成が終了か否かを確認
し（Ｓ21）、終了の場合には再び待機状態に戻る。続け
て画像形成をする場合には所定のタイミングにより再び
潤滑剤塗布装置20が感光体ドラム１に当接され、ステッ
プＳ13へと戻り、上記動作を繰り返す。

【００６８】またステップＳ19において感光体ドラム１
の回転速度を落とす要求がない場合には、画像形成が終
了か否かを確認し（Ｓ22）、終了の場合には当接状態に
あった潤滑剤塗布装置20を所定のタイミングで感光体ド
ラム１から離間させ（Ｓ23）、再び待機状態（Ｓ11）に
戻る。続けて画像形成を行う場合にはステップＳ14へと
戻り、上記動作を繰り返す。

【００６９】なお、ステップＳ15においてｉ＞ｉ１とな
るような場合には、第一実施形態で記載したと同様に総
ドット数ｉと各色記録比率４％のドット数ｉ４とを比較
し（Ｓ24）、ｉ≧ｉ４の場合には塗布ブラシ25の回転数
をアップしてステップＳ17へと進む。またｉ＜ｉ４の場
合は第一実施形態と同様に、塗布ブラシ25の回転数はア
ップせずに駆動するよう制御する。

【００７０】以上説明した如く、総ドット数ｉの大きさ
に応じて塗布ブラシ25の回転数を可変とすることや潤滑
剤塗布装置20を感光体ドラム１から離間することで固形
潤滑剤21の削れ量を調節することにより、記録比率の異
なる画像形成が行われた際であっても、固形潤滑剤21の
塗布過多によるトルクアップ、クリーニング不良や融着
などによる画像の不具合の発生を防止することができ
る。

【００７１】［他の実施形態］図12は本発明に係るプロ
セスカートリッジを説明する図であり、上記第一実施形
態と説明の重複する部分については同一の符号を付して
説明を省略する。本実施形態に係る画像形成装置におい
ては、感光体ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング装
置８及び潤滑剤塗布皮膜を形成するための潤滑剤塗布装
置20を一体化し、装置本体に対し着脱可能なプロセスカ
ートリッジ30を構成している。

【００７２】プロセスカートリッジの形態とすること
で、使用者には交換が困難な感光体ドラム１や固形潤滑
剤21等の消耗部品の交換、残留トナーの処理などのメン
テナンスをする必要がなくなる。なお、プロセスカート
リッジ方式を採用する際には、プロセスカートリッジ30
の寿命に合わせて感光体ドラム１の選定、固形潤滑剤21
の硬度や感光体ドラム１の表面性を寿命まで維持するた
めの塗布ブラシ25の当接条件などを最適化するよう設計
する。これによりプロセスカートリッジ30の寿命までの
間は常に安定して不具合のない良好な画像を得ることが
でき、しかも寿命となった際の交換も使用者が容易に行
うことができる。なお、プロセスカートリッジ30に、更
に現像装置４を一体化することも可能である。

【００７３】図13は本発明に係るプロセスカートリッジ
を説明する図であり、上記第二実施形態と説明の重複す
る部分については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る画像形成装置においては、プロセスカ
ートリッジ31内にクリーニングブラシを有するクリーニ
ング装置13を設けている。そして感光体ドラム１表面に
潤滑剤塗布皮膜を形成するための潤滑剤塗布装置27は、
クリーニングブラシのブラシローラ８ｄを、固形潤滑剤
21を塗布するブラシとして利用している。この潤滑剤塗
布装置27は感光体ドラム１に対して潤滑剤塗布装置20と
同様に接離可能な構成とすることが好ましく、このよう
な構成にしても第一及び第二実施形態にて説明した本発
明を適用することによって同様の作用効果を得ることが
できる。

【００７４】

【発明の効果】上記説明した如く、本発明に係る画像形
成装置は、小粒径トナーや重合法による微粒子トナーを
用いて記録比率の異なる画像形成を行っても、像担持体
表面への固形潤滑剤の塗布量を適正化することで所定の
皮膜を形成することができ、長期に渡って不具合のない
良好な画像形成が可能な、信頼性の高い画像形成装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態に係る画像形成装置の要部構成図
である。

【図２】画像形成装置の主要制御ブロック図である。

【図３】トナーの形状係数を説明する図である。

【図４】トナーの形状係数を説明する図である。

【図５】潤滑剤皮膜形成手段を説明する図である。

【図６】弾性ブレードの像担持体に対する進入量を説明
する図である。

【図７】各色記録比率に対する固形潤滑剤の必要な削れ
量を説明する図である。

【図８】画像形成装置の動作を説明するフローチャート
である。

【図９】第二実施形態に係る画像形成装置の要部構成図
である。

【図１０】潤滑剤皮膜形成手段を説明する図である。

【図１１】画像形成装置の動作を説明するフローチャー
トである。

【図１２】本発明に係るプロセスカートリッジを説明す
る図である。

【図１３】本発明に係るプロセスカートリッジを説明す
る図である。

【符号の説明】

１ …感光体ドラム ２ …帯電ローラ ３ …光学手段 ４ …現像装置 ４ｅ …黒現像装置 ５ …中間転写体 ６ａ …第一転写部位 ６ｂ …第二転写部位 ７ …高圧電源 ８ …クリーニング装置 ８ａ …弾性ブレード ８ｂ …トナー捕集シート ８ｃ …廃トナー回収容器 ８ｄ …ブラシローラ ８ｅ …ブラシスクレーパ ８ｆ …板金 ８ｈ …芯金 ９ …転写ベルト ９ａ …転写ローラ ９ｂ …テンションローラ 10 …高圧電源 11 …定着装置 12 …中間転写体クリーニング装置 13 …クリーニング装置 20 …潤滑剤塗布装置 21 …固形潤滑剤 22 …ホルダ 23 …ガイド 24 …潤滑剤塗布容器 25 …塗布ブラシ 26 …加圧バネ 27 …潤滑剤塗布装置 30 …プロセスカートリッジ 31 …プロセスカートリッジ 40 …画像メモリ部 41 …レーザー駆動部 42 …画像ドットカウント部 43 …画像データ演算部 44 …制御部 45 …塗布装置接離駆動部 46 …塗布ブラシ駆動部 47 …感光体駆動部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固形潤滑剤を回転ブラシに接触させ、該
   ブラシに付着した潤滑剤を像担持体に塗布して、該像担
   持体の表面に潤滑剤による皮膜を形成する潤滑剤皮膜形
   成手段と、 前記像担持体に作像する画像形成情報を計数する画像デ
   ータ計数手段とを有し、 前記画像データ計数手段の情報に基づいて、像担持体の
   表面に塗布する潤滑剤の塗布量を制御することを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記潤滑剤の塗布量の制御とは、 前記回転ブラシの単位時間あたりの回転数を可変とし、 若しくは前記回転ブラシの回転時間を可変とし、 若しくは前記潤滑剤皮膜形成手段を像担持体から離間さ
   せることにより行うことを特徴とする請求項１記載の画
   像形成装置。
3. 【請求項３】 前記像担持体の表面に当接した弾性ブレ
   ードを有するクリーニング手段を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 少なくとも前記像担持体と、前記潤滑剤
   皮膜形成手段と、前記クリーニング手段とを一体的に有
   し、 請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置に対
   して着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカー
   トリッジ。