(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【0013】
[画像形成装置10の概略構成]
まず、
図1及び
図2を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の概略構成について説明する。ここで、
図1は前記画像形成装置10の構成を示す断面模式図である。
【0014】
図1及び
図2に示すように、前記画像形成装置10は、ADF1、画像読取部2、画像形成部3、給紙部4、制御部5、及び操作表示部6を備える。前記画像形成装置10は、画像データに基づいて画像を形成するプリンター機能と共に、スキャン機能、ファクシミリ機能、又はコピー機能などの複数の機能を有する複合機である。なお、本発明は、プリンター装置、ファクシミリ装置、及びコピー機のような画像形成装置にも適用可能である。
【0015】
前記ADF1は、原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ、及び排紙部を備え、前記画像読取部2によって読み取られる原稿を搬送する自動原稿搬送装置である。前記画像読取部2は、原稿台、読取ユニット、複数のミラー、光学レンズ、及びCCD(Charge Coupled Device)を備え、原稿から画像データを読み取る画像読取処理を実行することが可能である。
【0016】
前記制御部5は、不図示のCPU、ROM、RAM、及びEEPROMなどの制御機器を備え、前記画像形成装置10の動作を制御する。前記操作表示部6は、前記制御部5からの制御指示に応じて各種の情報を表示する液晶ディスプレーなどの表示部、及びユーザーの操作に応じて前記制御部5に各種の情報を入力する操作キー又はタッチパネルなどの操作部を有する。
【0017】
前記画像形成部3は、前記画像読取部2で読み取られた画像データに基づいて画像を形成する画像形成処理(印刷処理)を実行することが可能な電子写真方式の画像形成部である。また、前記画像形成部3は、外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて前記画像形成処理を実行することも可能である。
【0018】
具体的に、前記画像形成部3は、
図1に示すように、感光体ドラム31、帯電装置32、光走査装置(LSU)33、現像装置34、転写ローラー35、クリーニング装置36、定着ローラー37、加圧ローラー38、及び排紙トレイ39を備える。そして、前記画像形成部3では、前記給紙部4に着脱可能な給紙カセットから供給されるシートに以下の手順で画像が形成され、画像形成後の前記シートが前記排紙トレイ39に排出される。なお、前記シートは、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びOHPシートなどのシート材料である。
【0019】
まず、前記帯電装置32によって前記感光体ドラム31が所定の電位に一様に帯電される。次に、前記光走査装置33により前記感光体ドラム31の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、前記感光体ドラム31の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。そして、前記感光体ドラム31上の静電潜像は前記現像装置34によってトナー像として現像(可視像化)される。ここに、前記感光体ドラム31が、本発明における像担持体の一例である。なお、前記現像装置34には、前記画像形成部3に着脱可能なトナーコンテナ34Aからトナー(現像剤)が補給される。
【0020】
続いて、前記感光体ドラム31に形成されたトナー像は前記転写ローラー35によってシートに転写される。その後、シートに転写されたトナー像は、そのシートが前記定着ローラー37及び前記加圧ローラー38の間を通過する際に前記定着ローラー37で加熱されて溶融定着する。なお、前記感光体ドラム31の表面に残存した前記トナーは前記クリーニング装置36で除去される。
【0021】
ここで、前記画像形成装置10のような画像形成装置では、前記感光体ドラム31に形成される静電潜像が乱れる像流れと呼ばれる不具合が発生することがある。このような不具合は、前記感光体ドラム31の表面が帯電される際に前記帯電装置32及び前記感光体ドラム31表面の間で発生する放電により生成される放電生成物によって引き起こされることが広く知られている。即ち、放電により生成された放電生成物が前記感光体ドラム31表面に付着し、その放電生成物が空気中の水分を吸収して前記感光体ドラム31表面の電気抵抗を低下させることで、前記感光体ドラム31表面に形成される静電潜像が乱れることが知られている。
【0022】
これに対し、前記画像形成装置10では、研磨剤として機能する金属酸化物が前記トナーに含有されていると共に、前記トナーを用いて前記感光体ドラム31の表面を研磨する構成が採用されている。例えば、前記金属酸化物は酸化チタンである。なお、前記金属酸化物は、シリカ、酸化アルミニウム、酸化鉄などであってもよく、複数の種類の前記金属酸化物が混合されたものであってもよい。
【0023】
具体的に、前記画像形成部3の前記クリーニング装置36は、
図1に示すように、クリーニングブレード361、研磨ローラー362、及び搬送スクリュー363を備える。
【0024】
前記クリーニングブレード361は、前記感光体ドラム31の表面に残存した前記トナーを除去する。なお、前記クリーニングブレード361によって除去された前記トナーは、前記搬送スクリュー363によって不図示のトナー回収容器まで搬送される。
【0025】
ここで、前記画像形成装置10では、前記感光体ドラム31の感光層がアモルファスシリコンにより形成されている。これにより、前記クリーニングブレード361によって前記感光体ドラム31に付着した放電生成物を除去することは困難ではあるが、前記感光体ドラム31について高い耐久性を得ることが可能である。
【0026】
前記研磨ローラー362は、前記感光体ドラム31の表面を研磨する。具体的に、前記研磨ローラー362は、前記感光体ドラム31の表面に残存する前記トナー及び前記クリーニングブレード361によって除去された前記トナーを用いて前記感光体ドラム31の表面を研磨する。これにより、前記感光体ドラム31の表面に付着した放電生成物が研磨により除去される。
【0027】
また、前記トナーに含まれる前記金属酸化物が前記クリーニングブレード361をすり抜けて前記帯電装置32に局所的に付着した場合には、付着箇所の電気抵抗が上昇して画像不良を生じさせることがある。そのため、前記画像形成装置10では、前記帯電装置32に付着した前記金属酸化物を除去する構成が採用されている。
【0028】
具体的に、前記帯電装置32は、
図1に示すように、帯電ローラー321、及びクリーニングローラー322を備える。
【0029】
前記帯電ローラー321は、前記感光体ドラム31に接触して設けられ、前記感光体ドラム31を帯電させる。ここに、前記帯電ローラー321が、本発明における帯電部材の一例である。例えば、前記帯電ローラー321は、カーボン等の導電材の添加により導電性が付与されたEPDMゴムなどの合成ゴムにより形成される。
【0030】
前記クリーニングローラー322は、前記帯電ローラー321の表面に付着した前記金属酸化物等を除去する。これにより、前記クリーニングブレード361をすり抜けた前記金属酸化物が前記帯電ローラー321に局所的に付着することが抑制される。従って、前記帯電ローラー321において、前記金属酸化物の付着箇所の電気抵抗が上昇して画像不良が生じることが抑制される。
【0031】
一方、前記制御部5は、
図2に示すように、像形成制御部51を含む。具体的に、前記制御部5は、前記CPUを用いて前記ROMに記憶されている制御プログラムを実行することにより、前記像形成制御部51として機能する。また、前記制御部5が電子回路である場合、前記像形成制御部51は、前記制御部5が備えるモジュールとして構成される。
【0032】
前記像形成制御部51は、前記感光体ドラム31の表面に予め定められたトナー像を形成する像形成処理を実行する。具体的に、前記トナー像は、主走査方向の長さが前記感光体ドラム31における前記帯電ローラー321との接触領域又は前記接触領域内の画像形成領域に対応し、副走査方向の長さが前記帯電ローラー321における前記感光体ドラム31との接触領域に対応する濃度が均一なベタ画像である。なお、前記主走査方向は前記感光体ドラム31の軸方向に対応し、前記副走査方向は前記感光体ドラム31の回転方向に対応する。また、前記像形成制御部51は、前記像形成処理において複数の前記トナー像を形成するものであってもよい。
【0033】
例えば、前記像形成制御部51は、前記帯電装置32及び前記光走査装置33を制御して、前記感光体ドラム31の表面に前記トナー像に対応する静電潜像を形成させる。続いて、前記像形成制御部51は、前記現像装置34を制御して前記感光体ドラム31の表面に前記トナー像を形成させる。そして、前記像形成制御部51は、前記転写ローラー35に転写バイアス電圧を印加する不図示の電源装置を制御して、前記転写ローラー35に前記シートへのトナー像の転写時とは逆極性の電圧を印加させて、前記トナー像を前記クリーニング装置36に送出する。
【0034】
これにより、前記クリーニング装置36に前記トナー像が供給されて、前記研磨ローラー362により前記感光体ドラム31の表面が研磨される。従って、前記感光体ドラム31の表面に付着した放電生成物を研磨により除去して前記像流れの発生を抑制することが可能である。
【0035】
ここで、前記像形成制御部51は、前記像形成処理の実行時において、前記感光体ドラム31を前記印刷処理の実行時より速い速度で回転させる。例えば、前記像形成制御部51は、前記感光体ドラム31を前記印刷処理時の1.8倍の速度で回転させる。これにより、前記感光体ドラム31と前記クリーニングブレード361との間の摩擦による発熱量を上昇させて、前記感光体ドラム31に付着した放電生成物に含まれる水分をより短時間で除去することが可能となる。
【0036】
また、前記像形成制御部51は、前記像形成処理の実行時において、前記定着ローラー37を加熱させる。これにより、前記定着ローラー37で発生した熱によって、前記感光体ドラム31に付着した放電生成物に含まれる水分をより短時間で除去することが可能となる。
【0037】
なお、前記像形成制御部51は、前記画像形成装置10の電源が投入された場合、前記画像形成装置10が省電力モードから復帰した場合、予め設定された特定期間が経過した場合、予め設定された特定枚数が印刷された場合、又は前記操作表示部6に対して予め定められた操作入力が行われた場合などに前記像形成処理を実行する。
【0038】
ところで、前記画像形成装置10のような画像形成装置において、前記帯電ローラー321の使用開始後の画像形成回数が少ない間に前記像流れの発生が顕著に見られることがある。このような現象は、前記帯電ローラー321に含まれる導電剤及びプロセスオイルなどの含有成分が前記像流れの発生に寄与しているために生じるものと考えられる。具体的に、前記帯電ローラー321の表面に漏出した前記含有成分が、前記帯電ローラー321及び前記感光体ドラム31の接触箇所において前記帯電ローラー321から前記感光体ドラム31に転移して、前記感光体ドラム31表面の電気抵抗を低下させていると考えられる。なお、画像形成回数の増加に伴い、前記トナーに含まれる前記金属酸化物が前記帯電ローラー321の表面に徐々に付着して前記含有成分の漏出が妨げられるため、前記像流れの発生は次第に抑制される。これに対し、前記画像形成装置10では、以下に説明するように、前記帯電ローラー321の使用開始後の画像形成回数が少ない間における前記像流れの発生を抑制することが可能である。
【0039】
具体的に、前記画像形成装置10で用いられる前記帯電ローラー321は、未使用時に前記感光体ドラム31との接触面に前記金属酸化物が塗布されている。これにより、前記帯電ローラー321の表面からの前記含有成分の漏出が抑制されて、前記含有成分の漏出に起因する前記像流れの発生が抑制される。
【0040】
なお、本明細書においては、前記帯電ローラー321の「使用」とは、前記帯電ローラー321が前記画像形成装置10に装着されて前記感光体ドラム31の帯電に用いられることをいう。例えば、前記画像形成装置10の出荷後に前記画像形成装置10から前記帯電ローラー321を取り外して前記金属酸化物を塗布した場合であっても、前記画像形成装置10において未だ画像形成が行われていなければ、前記金属酸化物が塗布された前記帯電ローラー321は「未使用」状態に該当する。
【0041】
ここで、前記帯電ローラー321に塗布される前記金属酸化物及び前記トナーに含まれる前記金属酸化物が同種のものである場合には、前記帯電ローラー321の表面から分離した前記金属酸化物が前記画像形成装置10における前記印刷処理に影響を与えるおそれがない。そのため、前記帯電ローラー321に塗布される前記金属酸化物及び前記トナーに含まれる前記金属酸化物は同種のものであることが好ましい。
【0042】
以下、
図3を参照しつつ、前記帯電ローラー321に前記金属酸化物を塗布する塗布装置7について説明する。なお、
図3は前記塗布装置7の断面模式図である。
【0043】
前記塗布装置7は、
図3に示すように、貯留槽71、二つの回転体72、駆動部73、及び電圧印加部74を備える。
【0044】
前記貯留槽71は、前記帯電ローラー321に塗布される前記金属酸化物71A(
図3参照)を貯留する。ここで、前記金属酸化物71Aは、体積抵抗率が1×10
5Ω・cm以上1×10
10Ω・cm未満であることが望ましい。即ち、前記金属酸化物71Aの体積抵抗率が1×10
5Ω・cm未満である場合には、前記帯電ローラー321の表面に対する静電的な付着力が得られず前記帯電ローラー321の表面に十分な量の前記金属酸化物71Aを塗布することが困難となる。また、前記金属酸化物71Aの体積抵抗率が1×10
10Ω・cm以上である場合には、前記金属酸化物71Aが塗布された前記帯電ローラー321の表面抵抗にバラつきが生じやすくなり、前記感光体ドラム31の帯電が不安定となるおそれがある。
【0045】
二つの前記回転体72は、未使用の前記帯電ローラー321の表面に前記貯留槽71に貯留されている前記金属酸化物71Aを塗布する。例えば、前記回転体72は、導電性の繊維部材により形成されたブラシローラーである。ここに、前記回転体72が、本発明における塗布部材の一例である。
【0046】
ここで、二つの前記回転体72は、
図3に示すように、前記貯留槽71に貯留されている前記金属酸化物71Aに一部が浸る状態で回転可能に配置されている。また、二つの前記回転体72は、回転軸方向が平行であって前記回転軸方向に垂直な方向の表面の離間距離が前記帯電ローラー321の外径未満となるよう配置されている。これにより、二つの前記回転体72の間で前記帯電ローラー321を回転可能に支持しつつ、前記帯電ローラー321の表面に前記金属酸化物71Aを塗布することが可能となり、前記帯電ローラー321を回転可能に支持する支持部を前記塗布装置7に設ける必要がない。
【0047】
前記駆動部73は、二つの前記回転体72の一方又は両方を回転駆動する。例えば、前記駆動部73は、二つの前記回転体72の回転軸の一端側に設けられる。また、前記駆動部73は、駆動力を発生させるモーター及び前記モーターで発生した駆動力を二つの前記回転体72の前記回転軸に伝達する伝達機構を備える。前記駆動部73によって前記回転体72が回転駆動されることで、前記貯留槽71に貯留された前記金属酸化物71Aが前記回転体72によって前記帯電ローラー321の表面まで搬送されて塗布される。
【0048】
なお、前記駆動部73は、二つの前記回転体72の両方を回転駆動する場合には、二つの前記回転体72を同じ方向に回転駆動する。これにより、二つの前記回転体72に支持された前記帯電ローラー321を回転させて、前記金属酸化物71Aを前記帯電ローラー321の外周方向に均一に塗布することが可能である。
【0049】
前記電圧印加部74は、二つの前記回転体72に電圧を印加する。具体的に、前記電圧印加部74は、二つの前記回転体72の回転軸に接続されている。また、二つの前記回転体72に支持された前記帯電ローラー321は回転軸が接地される。そして、前記電圧印加部74は、前記駆動部73によって二つの前記回転体72が回転駆動されて前記帯電ローラー321の表面に前記金属酸化物71Aが塗布される際に、二つの前記回転体72に電圧を印加する。
【0050】
より具体的に、前記電圧印加部74は二つの前記回転体72に交流電圧を印加する。例えば、前記電圧印加部74は、ピーク間電圧1200Vの交流電圧を印加する。これにより、前記回転体72及び前記帯電ローラー321の接触部における電界強度が均一となり、前記帯電ローラー321の表面における前記金属酸化物71Aの塗布の均一性を高めることが可能である。また、二つの前記回転体72に直流電圧又は直流と交流とが重畳された電圧が印加される場合と比較して、前記帯電ローラー321に含まれる導電材の分極が抑制されて、前記帯電ローラー321の抵抗値に影響を与えることがない。
【0051】
ここで、前記電圧印加部74による電圧印加の有無による前記金属酸化物71Aの塗布状況の相違を
図4に示す。なお、
図4において、符号321Aは前記金属酸化物71Aの塗布の際に前記電圧印加部74による交流電圧の印加があった前記帯電ローラー321を示すものである。また、
図4において、符号321Bは前記金属酸化物71Aの塗布の際に前記電圧印加部74による電圧印加がなかった前記帯電ローラー321を示すものである。なお、
図4に示す前記帯電ローラー321A及び前記帯電ローラー321Bに塗布された前記金属酸化物71Aは、白色の酸化チタンである。
【0052】
図4に示すように、前記金属酸化物71Aの塗布の際に前記電圧印加部74による交流電圧の印加があった前記帯電ローラー321Aは、電圧印加がなかった前記帯電ローラー321Bと比較して、白色の酸化チタンがより多く付着している。また、前記帯電ローラー321A及び前記帯電ローラー321Bの表面色のL*a*b*表色系におけるL値(明度)を分光測色器により測定した。その結果、前記帯電ローラー321Aの表面で測定されたL値は72〜68であったのに対し、前記帯電ローラー321Bの表面で測定されたL値は61〜46であった。これらの測定結果は、前記帯電ローラー321Aの方が前記帯電ローラー321Bより酸化チタンの付着量が多く(L値が高い)、且つ回転軸方向及び外周方向に均一に分布している(L値の変動が小さい)ことを示している。
【0053】
[実施例]
前記画像形成装置10において、前記金属酸化物が塗布された前記帯電ローラー321A及び前記金属酸化物が塗布されていない前記帯電ローラー321Cの双方について、印刷枚数に応じた前記感光体ドラム31の表面における放電生成物等の付着状況を調査する実験を行った。実験結果を
図5に示す。なお、前記帯電ローラー321Aに塗布する前記金属酸化物には、酸化チタンを用いた。また、前記実験における放電生成物等の付着状況の調査は、以下に示す手順で行った。
【0054】
まず、前記画像形成装置10を温度32.5度、湿度80パーセントの環境下に設置して、印字率3.8パーセントの印刷を日中に1万枚行った。次に、前記画像形成装置10から前記感光体ドラム31を含む画像形成ユニットを取り出して、前記画像形成ユニットを前記感光体ドラム31の表面が外気に露出した状態で翌日まで放置した。続いて、前記画像形成ユニットを前記画像形成装置10に装着して1分間の前記像形成処理と印刷とを交互に行った。そして、印刷された画像において前記像流れに起因する画像不良が解消されるまでの前記像形成処理の累計時間を計測することで、前記感光体ドラム31の表面における放電生成物等の付着量を調査した。更に、以上の手順を日々繰り返すことで、印刷枚数に応じた放電生成物等の付着状況を調査した。
【0055】
図5に示す前記実験結果によれば、前記金属酸化物が塗布された前記帯電ローラー321Aの方が、前記金属酸化物が塗布されていない前記帯電ローラー321Cより前記像形成処理の累計時間が短くなっている。これは、前記帯電ローラー321Aの表面からの前記含有成分の漏出が前記帯電ローラー321Aに塗布された前記金属酸化物によって抑制されることで、前記感光体ドラム31に付着する前記含有成分の付着量が少なくなったためと考えられる。
【0056】
また、
図5に示す前記実験結果によれば、前記画像形成装置10において画像形成回数を重ねることで前記金属酸化物が塗布された前記帯電ローラー321A及び前記金属酸化物が塗布されていない前記帯電ローラー321Cの間の前記像形成処理の累計時間の差がなくなっている。これは、画像形成回数を重ねることで、前記クリーニングブレード361をすり抜けた前記金属酸化物が前記帯電ローラー321Cの表面に徐々に付着し、前記帯電ローラー321Cの表面に前記金属酸化物の層が形成されたためと考えられる。
【0057】
このように、前記画像形成装置10では、未使用時に前記金属酸化物が塗布された前記帯電ローラー321を用いて画像の形成が行われる。そのため、前記帯電ローラー321の使用開始後の画像形成回数が少ない間における前記像流れの発生を抑制することが可能である。