JP2001051561A

JP2001051561A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001051561A
Application number: JP11222760A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Yano; 英俊矢野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】潤滑材を常に均一に押し当てて像担持体に対
して一様に塗布可能とするとともに、片減りをなくして
潤滑材を無駄なく消費可能とし、潤滑材の寿命をのば
す。【解決手段】ブラシローラ（塗布部材）２３を用いて
感光体ドラム（像担持体）１０の表面に潤滑材を塗布す
る電子写真式画像形成装置において、潤滑材として、た
とえばローラ状の潤滑材ローラ２９を用いて回転自在に
配置する。感光体ドラム１０とブラシローラ２３との周
速差よりブラシローラと潤滑材との周速差の方を大きく
する。ブラシローラ２３は、感光体ドラム１０との接触
部において、感光体ドラム１０と同方向に回転しても、
逆方向に回転してもよく、感光体ドラム１０の回転方向
において、たとえばクリーニングブレード２７より上流
位置であって転写装置１６より下流位置に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザを用いた
複写機・プリンタ・ファクシミリ、またはそれらの複合
機など、電子写真方式を用いて、感光体等の像担持体上
に形成した画像を転写し、用紙等の記録材に記録を行う
画像形成装置に関する。特に、クリーニング性能を向上
すべく、ブラシローラ等の塗布部材を用いて像担持体の
表面に潤滑材を塗布するタイプの電子写真式画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置の中には、
たとえば特開平６−３２４６０３号公報に記載されるよ
うに、像担持体に接触しながら回転するファーブラシ
と、そのファーブラシに接触しながら回転する回収ロー
ラとを設け、その回収ローラに潤滑材を押し当てるもの
がある。

【０００３】また、たとえば特開平６−３２４６０４号
公報に記載されるように、像担持体上の転写残トナーを
除去するクリーニングブレードと、クリーニングブラシ
と、クリーニングバイアスローラとを設け、潤滑材を有
する塗布部材を自重でクリーニングブラシに押し当てる
ものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな従来の画像形成装置では、使用とともに潤滑材の形
状が変化して回収ローラやクリーニングブラシに対する
押し当て力を変え、潤滑材を像担持体に対して常に一様
に塗布することが困難である問題があった。

【０００５】また、潤滑材が片減りするなどにより、潤
滑材を無駄なく消費することも困難である問題があっ
た。

【０００６】そこで、この発明の課題は、塗布部材を用
いて像担持体の表面に潤滑材を塗布する電子写真式画像
形成装置において、以上のような問題を解消し、潤滑材
の押し当て力の変化を少なくして潤滑材を像担持体に対
して常に一様に塗布可能とするとともに、潤滑材の片減
りをなくすなどにより潤滑材を無駄なく消費可能とし、
潤滑材の寿命をのばすことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、この発明は、
塗布部材を用いて像担持体の表面に潤滑材を塗布する電
子写真式画像形成装置において、潤滑材を回転自在に配
置してなる、ことを特徴とする。

【０００８】像担持体と塗布部材との周速差より塗布部
材と潤滑材との周速差の方を大きくするとよい。塗布部
材は、ループ形状のブラシを有するブラシローラとする
とよい。

【０００９】塗布部材は、像担持体との接触部におい
て、像担持体と同方向に回転してもよく、逆方向に回転
してもよい。

【００１０】また、塗布部材は、像担持体の回転方向に
おいて、たとえばクリーニングブレードより上流位置で
あって転写装置より下流位置に配置したり、クリーニン
グブレードより下流位置であって帯電装置より上流位置
に配置したり、また帯電装置より下流位置であって現像
装置より上流位置に配置したりする。

【００１１】潤滑材としては、たとえばフッ素ポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、この発
明の実施の形態について説明する。図１には、この発明
による画像形成装置の要部概略構成を示す。

【００１３】この図１に示す画像形成装置は、Ｎ／Ｐ
(ネガポジ：電位が低い所にトナーが付着する）タイプ
の画像形成装置である。このＮ／Ｐタイプの画像形成装
置を例に、まず画像形成の一連のプロセスを説明する。

【００１４】はじめに、図示していない操作部のプリン
トボタンを押すと、図中の除電ランプ１１、帯電装置１
２の帯電ローラ１３、現像装置１４の現像ローラ１５、
転写装置１６の転写ローラ１７、分離電極１８にそれぞ
れ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加
され、それとほぼ同時に感光体ドラム（像担持体）１
０、帯電ローラ１３、現像ローラ１５、転写ローラ１
７、現像装置１４内に設ける左スクリュ１９および右ス
クリュ２０、クリーニング装置２１内に設けるトナー排
出スクリュ２２およびブラシローラ２３が所定の方向に
回転をはじめる。

【００１５】これにより、感光体ドラム１０は、除電ラ
ンプ１１で除電され、接触回転している帯電ローラ１３
で表面を−９５０Ｖに一様に帯電され、レーザ光Ｌで潜
像形成が行われる（黒ベタ電位は−１５０Ｖ）。その潜
像が現像ローラ１５で形成される磁気ブラシにより現像
されてトナー像が形成される。このときの現像バイアス
は、−６００Ｖである。

【００１６】そして、そのトナー像が、感光体ドラム１
０と転写ローラ１７との間に、図示していない給紙機構
から給送され、上レジストローラ２４と下レジストロー
ラ２５で画像先端と同期を取りつつ供給された、用紙等
の記録材上に転写（＋１０μＡ印加）される。

【００１７】記録材は、分離電極１８で感光体ドラム１
０より分離され、図示していない定着装置を経て外部に
排出される。

【００１８】一方、転写ローラ１７で転写後、感光体ド
ラム１０上に残ったトナーは、感光体ドラム１０の回転
でクリーニング装置２１まで移送され、クリーニングブ
レード２７で感光体ドラム１０上から除去される。

【００１９】ここで、クリーニング装置２１では、感光
体ドラム１０上に潤滑材も塗布する。潤滑材の塗布は、
感光体ドラム１０およびブラシローラ２３が回転しはじ
めるとブラシローラ２３が潤滑材ローラ２９から潤滑材
を削り取り、ブラシローラ２３で感光体ドラム１０へ塗
布する。この潤滑材は、帯電系列が「−帯電系列」上位
のフッ素ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であ
り、摩擦されると「−極性」に帯電する。

【００２０】感光体ドラム１０上に転移した潤滑材は、
クリーニングブレード２７ではほとんど掻き取られず、
また加圧接触された帯電ローラ１３を通過する。このと
き、帯電ローラ１３には「−極性」の電圧(−１．６ｋ
Ｖ）が印加されているので、感光体ドラム１０上の潤滑
材は、上述したとおり「−極性」に帯電しているため、
帯電ローラ１３へは付着しないで通過する。

【００２１】さらに、現像領域に達すると、感光体ドラ
ム１０表面の電位は「−９５０Ｖ」で現像バイアスが
「−６００Ｖ」なので「３５０Ｖ」の電位差があり、感
光体ドラム１０上の潤滑材は、現像装置１４に一部を回
収される。この量は、感光体ドラム１０上に塗布された
潤滑材の量の約３５％となる。

【００２２】続いて、転写装置１６に達すると、転写ロ
ーラ１５へは「＋１０μＡ」の定電流が印加されている
ので約４４％が回収される。そして、感光体ドラム１０
上には、約２１％の潤滑材が残りクリーニング装置２１
へ到達し、再びブラシローラ２３で塗布される。この行
程を繰り返してブラシローラ２３の当接条件に見合った
摩擦係数まで下がる。

【００２３】感光体ドラム１０表面の摩擦係数は、潤滑
材の塗布量と現像装置１４および転写装置１６での回収
量とがバランスしたとき一定になる。所望の摩擦係数を
得るためには、現像装置１４および転写装置１６の回収
量は同じであるから、当接条件を変えてやればよいこと
になる。

【００２４】つまり、摩擦係数を高くしたい場合は、潤
滑材ローラ２９とブラシローラ２３の食い込み量、もし
くはブラシローラ２３と感光体ドラム１０の食い込み量
を少なくするか、または潤滑材ローラ２９とブラシロー
ラ２３の周速差、もしくは感光体ドラム１０とブラシロ
ーラ２３の周速差を小さくする。

【００２５】摩擦係数を低くしたい場合は、潤滑材ロー
ラ２９とブラシローラ２３の食い込み量、もしくはブラ
シローラ２３と感光体ドラム１０の食い込み量を多くす
るか、または潤滑材ローラ２９とブラシローラ２３の周
速差、もしくは感光体ドラム１０とブラシローラ２３の
周速差を大きくすればよい。

【００２６】所定の条件下で感光体ドラム１０表面の摩
擦係数が時間とともに低下し、所定の摩擦係数に安定す
るためには転写後の感光体ドラム１０上に残留する潤滑
材の量が順次増加し、摩擦係数が安定したところで塗布
量と回収量が同一にならなければならない。

【００２７】感光体ドラム１０上の潤滑材は現像装置１
４と転写装置１６の２カ所で回収されるが、そのうちの
現像装置１４では初期時は回収のみで、現像剤中に潤滑
材３０が混入されると磁気ブラシによる摺擦で現像剤中
に混入された潤滑材が再び感光体ドラム１０上に塗布さ
れる。

【００２８】時間が経過すると、現像剤中の潤滑材は、
次第に増加して回収量と再塗布量が同一となり、実質的
に現像装置１４では回収はされなくなる。したがって、
摩擦係数が安定した以後、回収は転写装置１６のみとな
り、塗布量と転写装置１６での回収量とが同一となる。

【００２９】上述したとおり、摩擦係数が安定した状態
になるためには、転写後の感光体ドラム１０上に残留す
る潤滑材の量が順次増加し、摩擦係数が安定した状態で
塗布量と回収量が同一にならなければならず、「塗布量
が一定で回収量が多くなる場合」、「回収量が一定で塗
布量が少なくなる場合」、「塗布量が少なくなり、回収
量が多くなる場合」の３つのパターンが考えられる。

【００３０】回収量は時間とともに現像装置１４での再
塗布が行われ、少なくなって行くので「塗布量が一定で
回収量が多くなる場合」、「塗布量が少なくなり、回収
量が多くなる場合」ではない。したがって「回収量が一
定で塗布量が少なくなる場合」となる。

【００３１】感光体ドラム１０へ潤滑材を塗布して摩擦
係数を下げる目的は、クリーニングブレード２７と感光
体ドラム１０の相対摩擦係数を下げ、クリーニングブレ
ード２７で感光体ドラム１０を削らないようにすること
であり、クリーニングブレード２７、感光体ドラム１０
の磨耗をなくしてクリーニングブレード２７と感光体ド
ラム１０の寿命をのばすことにある。

【００３２】図２に示すように、感光体ドラム１０の磨
耗量は、摩擦係数が低くなればなるほど少なくなる。し
たがって、感光体ドラム１０の寿命をのばすためには、
摩擦係数は低ければ低いほどよいことになる。図２の実
線は、図３の構成で、潤滑材３０を固定して、φ３０感
光体ドラム１０で線速「１１４mm/sec」、Ａ４横送り１
ｔｏ２（２枚連続画像形成の繰り返し）で、φ１５ｍｍ
直毛形状のブラシを有するブラシローラ２３ａを使用
し、感光体ドラム１０への食い込み量は「１．５mm」の
とき、その２００Ｋ枚後の摩擦係数と感光体磨耗量の関
係を示す。

【００３３】しかし、摩擦係数が下がると、感光体ドラ
ム１０の表面が削られなくなり、図中１点鎖線で示すよ
うな磨耗量の領域（４μｍ以下）では、帯電装置１２お
よび転写装置１６で発生するＮＯｘの蓄積により、高温
高湿環境下では感光体ドラム１０表面のＮＯｘが水分を
吸収して抵抗が下がり、本来の潜像が形成できなくな
る、いわゆる像流れが発生する。

【００３４】また、図３のように、直毛形状のブラシを
有するブラシローラ２３ａを使用するとき、その摩擦係
数の経時的な変動幅は、図４に示すように「０．１５〜
０．２５」と「±０．０５」程度であり、図中像流れが
発生しない摩擦係数以上で摩擦係数を制御するとして
も、「０．２５〜０．３５」となる。このとき、最大摩
擦係数「０．３５」で一定になったとすると、２００Ｋ
枚で約１２μｍの磨耗量となる。

【００３５】φ３０感光体ドラム１０の潤滑材がない場
合の摩擦係数は「０．５」であり、磨耗量は約２０μｍ
／２００Ｋであるので、約４０％程度の効果はあるが、
十分ではない。当然、経時で摩擦係数が「０．２５〜
０．３５」の間を変化すれば、もう少し磨耗量は減るこ
とになるが、図５に示すように摩擦係数が変化すると、
現像装置１４でのトナー付着量が変化して記録材上の画
像濃度が変わってくる。

【００３６】したがって、図２に示すように、摩擦係数
は「０．１５」以下の最大限下げて変動を少なくして使
用するのがよい。しかしながら、この領域では、ブレー
ド２７による感光体ドラム１０の研磨は行われないの
で、先に述べたように像流れが発生する。

【００３７】一方、図６および図７は、図３に示すよう
に、φ１５ｍｍの直毛形状のブラシを有するブラシロー
ラ２３ａを使用し、感光体ドラム１０への食い込み量が
「１．５ｍｍ」の場合に、感光体ドラム１０と逆方向に
回転したとき、および同方向に回転したときの初期的な
枚数と摩擦係数の関係を示したものである。

【００３８】直毛形状のブラシの場合は、摩擦係数は回
転数によって変化はするが、長期的には図４に示すよう
に、φ１５ｍｍ直毛形状のブラシを有するブラシローラ
２３ａを使用し、その回転数を４００ｒｐｍとし、感光
体ドラム１０と同方向回転で、それへの食い込み量は
「１．５ｍｍ」とするとき、摩擦係数の変動が大きい。
また、図８および図９は、図１０に示すような構成で、
潤滑材３０を固定して、ループ形状のブラシを有するブ
ラシローラ２３ｂを使用した場合、回転数を高くしても
摩擦係数はほとんど下がらない。これは、ループ形状の
ブラシが感光体ドラム１０表面の潤滑材３０を研磨して
いるからである。

【００３９】ループ形状のブラシは、感光体ドラム１０
の微量研磨と潤滑材３０の塗布の機能を持たせてある。
図９のブラシローラ回転数４００ｒｐｍであり、φ３０
感光体ドラム１０の線速「１１４mm/sec」で、Ａ４横送
り１ｔｏ２でφ１５ｍｍのループ形状のブラシを使用す
る。

【００４０】感光体ドラム１０への食い込み量は「１．
５ｍｍ」の条件下で長期的な画像形成を行うと、図２に
示すように図中「・印」の磨耗量約１６μｍとなる。こ
れは、ループ形状のブラシとクリーニングブレード２７
が両方で感光体ドラム１０表面を削っているからであ
る。

【００４１】感光体ドラム１０の磨耗量を減らすには、
感光体ドラム１０を削らないブラシ、すなわち直毛形状
のブラシを使用し、摩擦係数を下げてやればよいわけで
あるが、図６および図７に示すように摩擦係数は回転数
により下げられる。しかし、先にも述べたように、画像
濃度変化が発生する。

【００４２】像流れが発生しないでかつ寿命をのばすた
めには、クリーニングブレード２７で削る分を「０」に
し、ループ形状のブラシで像流れが発生しないような量
を削ればよい。そこで、ブラシへの潤滑材の供給は、潤
滑材とブラシのＰＶ値つまりＰはブラシと潤滑材の食い
込み量、当接幅等のプレッッシャ、Ｖは周速差なので潤
滑材とブラシの周速差をブラシと感光体ドラム１０の周
速差より大きくし、ブラシへの潤滑材の供給をブラシが
感光体ドラム１０から削り取るより十分に多くすれば摩
擦係数は下がることになる。

【００４３】図１１および図１２は、潤滑材ローラ２９
がφ１０でブラシローラ２３との線速比を「２倍」にし
たときの各回転方向、回転数での初期的な枚数と摩擦係
数の関係を示す。図１３は、図１２中の１００ｒｐｍで
長期的な画像形成動作を行ったときの摩擦係数の変化で
ある。ほぼ「０．１〜０．１５」の幅で変化している。
このときの感光体ドラム１０の磨耗量は、図２中「△
印」で示すように、φ３０感光体ドラム１０で線速「１
１４mm/sec」、Ａ４横送り１ｔｏ２２００Ｋ枚で約５
μとなり、像流れも発生しなかった。

【００４４】感光体ドラム１０表面の摩擦係数は、一般
的にはオイラーベルト式(日本機械学会機械工学便覧
基礎編Ａ３力学・機械力学P35(1986)）と称される
方法で測定し、図１４に示すようにして１００ｇの重り
をつるし、 μ＝ln(Ｆ／100）／（π／２）で計算した値である。

【００４５】上述したとおり、この発明では、ブラシロ
ーラ２３等の塗布部材を用いて感光体ドラム１０の表面
に潤滑材３０を塗布する電子写真式画像形成装置におい
て、潤滑材として、たとえばローラ状の潤滑材ローラ２
９を用いて回転自在に配置してなる。

【００４６】像担持体と塗布部材との周速差より塗布部
材と潤滑材との周速差の方を大きくするとよい。塗布部
材は、ループ形状のブラシを有するブラシローラ２３と
するとよい。

【００４７】塗布部材は、像担持体との接触部におい
て、像担持体と同方向に回転してもよく、逆方向に回転
してもよい。

【００４８】上述した例では、塗布部材は、像担持体の
回転方向において、クリーニングブレード２７より上流
位置であって転写装置１６より下流位置に配置した。し
かし、塗布部材は、像担持体の回転方向において、図１
５に示すように、クリーニングブレード２７より下流位
置であって帯電装置１２より上流位置に配置してもよ
く、図１６に示すように、帯電装置１２より下流位置で
あって現像装置１４より上流位置に配置してもよい。な
お、図１５および図１６において、符号２８は、クリー
ニングブラシである。

【００４９】

【発明の効果】以上のとおり、この発明によれば、潤滑
材を塗布することから、クリーニングブレードの巻き込
みやビビリを防止し、転写効率を向上し、小粒径トナー
や球形トナーの使用を可能とすることができる。

【００５０】また、この発明によれば、帯電装置や転写
装置で発生して像担持体表面に付着したＮＯｘを取り除
き、像流れを防止することができ、また像担持体やクリ
ーニングブレードの磨耗を少なくすることができる。

【００５１】さらに、潤滑材の押し当て力の変化を少な
くして潤滑材を像担持体に対して常に一様に塗布可能と
するとともに、潤滑材の片減りをなくすなどにより潤滑
材を無駄なく消費可能とし、潤滑材の寿命をのばすこと
ができる。

【００５２】請求項２に係る発明によれば、像担持体と
塗布部材との周速差より塗布部材と潤滑材との周速差の
方を大きくするから、潤滑材の塗布効果を高めることが
できる。

【００５３】請求項３に係る発明によれば、塗布部材
を、ループ形状のブラシを有するブラシローラとするか
ら、一層像流れを防止することができる。

【００５４】請求項６に係る発明によれば、塗布部材
を、像担持体の回転方向において、クリーニングブレー
ドより上流位置であって転写装置より下流位置に配置す
るから、像担持体まわりのスペースを小さくすることが
できる。

【００５５】請求項７および８に係る発明によれば、塗
布部材を、像担持体の回転方向において、クリーニング
ブレードより下流位置であって帯電装置より上流位置に
配置し、または帯電装置より下流位置であって現像装置
より上流位置に配置するから、転写残トナーの悪影響を
受けず、摩擦係数のバラツキがなく、摩擦係数を安定さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による画像形成装置の要部概略構成図
である。

【図２】その感光体表面摩擦係数と感光体磨耗量との関
係を示すグラフである。

【図３】直毛形状のブラシに固定潤滑材を押し当てる画
像形成装置の要部概略構成図である。

【図４】直毛形状のブラシを使用した場合におけるコピ
ー枚数と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフであ
る。

【図５】摩擦係数と画像濃度との関係を示すグラフであ
る。

【図６】直毛形状のブラシを使用し、ブラシローラが感
光体ドラムと逆方向に回転する場合におけるコピー枚数
と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図７】直毛形状のブラシを使用し、ブラシローラが感
光体ドラムと同方向に回転する場合におけるコピー枚数
と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図８】ループ形状のブラシを使用し、ブラシローラが
感光体ドラムと逆方向に回転する場合におけるコピー枚
数と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図９】ループ形状のブラシを使用し、ブラシローラが
感光体ドラムと同方向に回転する場合におけるコピー枚
数と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図１０】ループ形状のブラシに固定潤滑材を押し当て
る画像形成装置の要部概略構成図である。

【図１１】ループ形状のブラシとローラ状の潤滑材を使
用し、ブラシローラが感光体ドラムと逆方向に回転する
場合におけるコピー枚数と感光体表面摩擦係数との関係
を示すグラフである。

【図１２】ループ形状のブラシとローラ状の潤滑材を使
用し、ブラシローラが感光体ドラムと同方向に回転する
場合におけるコピー枚数と感光体表面摩擦係数との関係
を示すグラフである。

【図１３】ループ形状のブラシとローラ状の潤滑材を使
用し、ブラシローラが感光体ドラムと同方向に回転する
場合におけるコピー枚数と感光体表面摩擦係数との関係
を示すグラフである。

【図１４】感光体ドラム表面の摩擦係数を測定する測定
装置の正面図である。

【図１５】この発明による他の画像形成装置の要部概略
構成図である。

【図１６】この発明によるさらに他の画像形成装置の要
部概略構成図である。

【符号の説明】１０感光体ドラム（像担持体）１２帯電装置１４現像装置１６転写装置２１クリーニング装置２３ブラシローラ（塗布部材）２３ａ直毛形状のブラシを有するブラシローラ２３ｂループ形状のブラシを有するブラシローラ２７クリーニングブレード２９潤滑材ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗布部材を用いて像担持体の表面に潤滑
材を塗布する電子写真式画像形成装置において、前記潤
滑材を回転自在に配置してなる、画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体と前記塗布部材との周速差
より前記塗布部材と前記潤滑材との周速差の方を大きく
してなる、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記塗布部材が、ループ形状のブラシを
有するブラシローラである、請求項１、または２に記載
の画像形成装置。
【請求項４】前記像担持体との接触部において前記塗
布部材を前記像担持体と同方向に回転してなる、請求項
１、２、または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記像担持体との接触部において前記塗
布部材を前記像担持体と逆方向に回転してなる、請求項
１、２、または３に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記塗布部材を、前記像担持体の回転方
向において、クリーニングブレードより上流位置であっ
て転写装置より下流位置に配置してなる、請求項１、
２、３、４、または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記塗布部材を、前記像担持体の回転方
向において、クリーニングブレードより下流位置であっ
て帯電装置より上流位置に配置してなる、請求項１、
２、３、４、または５に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記塗布部材を、前記像担持体の回転方
向において、帯電装置より下流位置であって現像装置よ
り上流位置に配置してなる、請求項１、２、３、４、ま
たは５に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記潤滑材としてフッ素ポリテトラフル
オロエチレンを用いてなる、請求項１、２、３、４、
５、６、７、または８に記載の画像形成装置。