(57)【要約】【課題】像担持体表面に潤滑剤を塗布しながら動作する画像形成装置およびその潤滑剤塗布方法において、均一かつ十分な量の潤滑剤を像担持体表面に塗布する。【解決手段】潤滑剤ブロック４９から潤滑剤を掻き取って像担持体２に供給する掻き取り手段は、導電性を有し像担持体表面に当接する多数のブラシ毛４ｂを有するブラシローラー４を備える。ブラシローラー４には、像担持体２の露光部との間で放電を生じ、非露光部との間では放電を生じないような大きさの塗布バイアス電圧Ｖlbが印加される。露光部と当接したブラシ毛４ｂには放電に起因する電流が流れ、発熱したブラシ毛４ｂにより潤滑剤を掻き取ることで、より多くの潤滑剤を掻き取り像担持体２に供給することができる。【選択図】図１
2010230904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に周回移動し、トナーを付着させるべき部位である画像部と前記画像部以外の非画像部とで表面電位を異ならせた静電潜像を表面に担持する像担持体と、
前記像担持体表面に塗布される潤滑剤を固めた潤滑剤ブロックの表面から前記潤滑剤を掻き取り、前記像担持体表面に供給する掻き取り手段と、
前記掻き取り手段に所定のバイアス電圧を印加するバイアス印加手段と
を備え、
前記掻き取り手段は、導電性を有し前記像担持体表面に当接する多数のブラシ毛を有するブラシローラーを備えており、
前記バイアス電圧は、前記像担持体の前記画像部と当該画像部に当接する前記ブラシ毛との間で放電を生じる一方、前記像担持体の前記非画像部と当該非画像部に当接する前記ブラシ毛との間で放電を生じない大きさである
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体表面に摺接して、前記像担持体表面に供給された潤滑剤を均す均し部材を備える請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体の周回周期が、前記ローラーブラシの回転周期の自然数倍である請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の回転方向において前記像担持体と前記ブラシローラーとの当接位置の下流側で、前記像担持体表面を除電する除電手段を備える請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記静電潜像の最小ドットにおける、前記像担持体の表面電位と前記バイアス電位との電位差が前記像担持体と前記ブラシ毛との間の放電開始電圧より大きい領域の面積が、前記ブラシ毛の断面積よりも大きい請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ブラシ毛の原糸抵抗が、１×１０１０Ωｃｍ以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記バイアス電圧の大きさを、前記像担持体の稼動量が増加するにつれて増加させる請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
潤滑剤を固めてなる潤滑剤ブロックに所定のバイアス電圧を印加した掻き取り手段を当接させて前記潤滑剤を掻き取り、
所定の方向に周回移動する像担持体の表面に、前記掻き取り手段により掻き取った前記潤滑剤を塗布し、しかも、
前記掻き取り手段は、導電性を有し前記像担持体表面に当接する多数のブラシ毛を有するブラシローラーを備えるものとし、
前記バイアス電圧は、前記像担持体の前記画像部と当該画像部に当接する前記ブラシ毛との間で放電を生じる一方、前記像担持体の前記非画像部と当該非画像部に当接する前記ブラシ毛との間で放電を生じない大きさとする
ことを特徴とする潤滑剤塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、像担持体表面に潤滑剤を塗布しながら動作する画像形成装置およびその潤滑剤塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
像担持体上に画像を形成する画像形成装置においては、像担持体表面を保護しその磨耗を抑制したり、像担持体表面に付着した残留トナーに対するクリーニング性を高めるために、例えばステアリン酸亜鉛などの固体潤滑剤を像担持体表面に塗布しながら動作するものがある。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の画像形成装置では、固体潤滑剤表面を回転するブラシにより摺擦して掻き取り、掻き取った潤滑剤を像担持体に擦り付けるとともにブレードで均すことによって、像担持体表面に潤滑剤を塗布する。また、特許文献２に記載の画像形成装置においては、潤滑剤固形バーをスプリングにより研削ローラーに押し付け、研削ローラーにより削り取った潤滑剤をファーブラシを経由して像担持体に塗布するようにしている。また、特許文献３に記載の画像形成装置においては、潤滑剤を塗布した繊維体の集合体であるクリーニング補助部材を像担持体表面に当接させることにより、潤滑剤が少しずつ像担持体表面に塗布されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８６２６２号公報（例えば、図１、段落０００８）
【特許文献２】特開平９−８１００５号公報（例えば、図１、段落００１８）
【特許文献３】特開２００７−２４０６９９号公報（例えば、図１、段落００２８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術においては、像担持体上の残留トナーに起因する潤滑剤の塗布不良が生じることがあった。すなわち、クリーニング手段による残留トナーのクリーニング性を高めたり磨耗を抑制するという潤滑剤塗布の目的からは、像担持体の周回方向においてクリーニング手段よりも上流側において潤滑剤が塗布されることが望ましい。しかしながら、このようにすると、像担持体上にトナーが残留した状態で潤滑剤を塗布しなければならないこととなる。その結果、潤滑剤が残留トナー上に塗布されてしまったり、塗布した潤滑剤が残留トナーとともにクリーニングされてしまい、均一かつ十分な量の潤滑剤が像担持体に行き渡らないという問題が生じることがあった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、像担持体表面に潤滑剤を塗布しながら動作する画像形成装置およびその潤滑剤塗布方法において、均一かつ十分な量の潤滑剤を像担持体表面に塗布することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、所定の方向に周回移動し、トナーを付着させるべき部位である画像部と前記画像部以外の非画像部とで表面電位を異ならせた静電潜像を表面に担持する像担持体と、前記像担持体表面に塗布される潤滑剤を固めた潤滑剤ブロックの表面から前記潤滑剤を掻き取り、前記像担持体表面に供給する掻き取り手段と、前記掻き取り手段に所定のバイアス電圧を印加するバイアス印加手段とを備え、前記掻き取り手段は、導電性を有し前記像担持体表面に当接する多数のブラシ毛を有するブラシローラーを備えており、前記バイアス電圧は、前記像担持体の前記画像部と当該画像部に当接する前記ブラシ毛との間で放電を生じる一方、前記像担持体の前記非画像部と当該非画像部に当接する前記ブラシ毛との間で放電を生じない大きさであることを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる潤滑剤塗布方法は、上記目的を達成するため、潤滑剤を固めてなる潤滑剤ブロックに所定のバイアス電圧を印加した掻き取り手段を当接させて前記潤滑剤を掻き取り、所定の方向に周回移動する像担持体の表面に、前記掻き取り手段により掻き取った前記潤滑剤を塗布し、しかも、前記掻き取り手段は、導電性を有し前記像担持体表面に当接する多数のブラシ毛を有するブラシローラーを備えるものとし、前記バイアス電圧は、前記像担持体の前記画像部と当該画像部に当接する前記ブラシ毛との間で放電を生じる一方、前記像担持体の前記非画像部と当該非画像部に当接する前記ブラシ毛との間で放電を生じない大きさとすることを特徴としている。
【０００９】
これらの発明では、静電潜像を担持する像担持体と導電性を有する多数のブラシ毛を備えるブラシローラーとが当接しており、しかも両者の間にバイアス電圧が印加されている。このバイアス電圧は、像担持体の画像部とブラシ毛との間で放電を生じる一方、像担持体の非画像部とブラシ毛との間では放電を生じない大きさである。このため、像担持体の画像部とブラシ毛との間でのみ放電が発生する。放電に起因する電流がブラシ毛に流れることによってブラシ毛が発熱するため、これに触れた潤滑剤が軟化して通常より多くの潤滑剤が掻き取られる。
【００１０】
この結果、像担持体上に形成される画像部の面積が大きいほど、掻き取られる潤滑剤の量も多くなる。すなわち、像担持体上に転写残りトナーが付着する面積が大きいときほど多くの潤滑剤が像担持体に供給される。そのため、この発明では、像担持体に転写トナーが付着している場合でも、均一かつ十分な量の潤滑剤を像担持体表面に塗布することが可能である。
【００１１】
この発明においては、前記像担持体表面に摺接して、前記像担持体表面に供給された潤滑剤を均す均し部材を備えるようにしてもよい。像担持体の画像部と当接して放電を生じ発熱したブラシ毛は、ブラシローラーが１周する間に潤滑剤を掻き取ってこれを像担持体との当接位置まで搬送する。つまり、放電による発熱から像担持体への潤滑剤供給量が増加するまでの間にはブラシローラー１周分の時間遅れがあり、放電を生じた画像部に対し直ちに増量された潤滑剤が塗布されるというわけではない。そこで、均し部材を像担持体表面に摺接させて、供給された潤滑剤を像担持体の周方向に均すようにすれば、放電の原因となった画像部にも潤滑剤を行き渡らせることができる。
【００１２】
一方で、例えば前記像担持体の周回周期が、前記ローラーブラシの回転周期の自然数倍であるようにしてもよい。この自然数をＮとすると、上記のようにすることで、ローラーブラシがＮ回回転する間に像担持体が１周周回して、互いに同一位置で再び当接することになる。つまり、ブラシ毛に放電を生じさせた画像部が像担持体とともに１周した後再び同じブラシ毛と当接する。ブラシ毛が掻き取った潤滑剤は１回の像担持体との当接で全てが像担持体側に移行するわけではなく、当接を繰り返す間に少しずつ像担持体に塗布されてゆくので、上記関係としておけば、放電の原因となった画像部に次の周回で確実に潤滑剤を供給することができる。
【００１３】
また、前記像担持体の回転方向において前記像担持体と前記ブラシローラーとの当接位置の下流側で、前記像担持体表面を除電する除電手段を備えるようにしてもよい。除電手段を設けることにより、放電により乱れた像担持体の表面電位を整えることができ、その後に形成される静電潜像に放電の影響が及ぶのを防止することができる。なお、像担持体の回転方向においてブラシローラーよりも上流側で除電を行うと、上記した画像部と非画像部との電位差に起因する局所的な放電を利用することができなくなってしまう。したがって、除電手段は像担持体とブラシローラーとの当接位置の下流側に設けられるのが望ましい。
【００１４】
また、前記静電潜像の最小ドットにおける、前記像担持体の表面電位と前記バイアス電位との電位差が前記像担持体と前記ブラシ毛との間の放電開始電圧より大きい領域の面積が、前記ブラシ毛の断面積よりも大きくなるようにしてもよい。ここで、像担持体の表面電位とバイアス電位との電位差が像担持体とブラシ毛との間の放電開始電圧より大きい領域とは、バイアス印加により放電が生じうる領域のことである。細かいドットが点在するような画像であっても上記のような効果を得るためには、各ドットに対応する画像部にそれぞれブラシ毛を当接させて、最も小さなドット潜像でも確実に放電を生じさせることが必要である。ブラシ毛の断面積が大きいと、複数のブラシ毛の隙間をドット潜像が通過したり、１本のブラシ毛が複数のドット潜像に当接したりすることがあるため確実な放電を見込めない。また、放電による電流が流れたとしても、ブラシ毛の断面積が大きければ十分な温度上昇が得られない。ブラシ毛の断面積をドット潜像のうち放電が生じる領域の面積よりも小さくしておけば、多数のブラシ毛のいずれかを確実に各ドットに当接させることができ、また発熱量が少なくても効果的にブラシ毛の温度を上昇させることができるので、細かいドットからなる画像であっても本発明の効果を発揮させることができる。
【００１５】
ここで、前記ブラシ毛の原糸抵抗としては、１×１０１０Ωｃｍ以下であることが好ましい。後に詳述するが、本願発明者の実験では、上記要件を充足するブラシ毛では放電による潤滑剤掻き取り量の増加効果を得られたが、上記を超える高抵抗のブラシ毛では、放電開始電圧を超える電圧を印加しても潤滑剤掻き取り量の増加はほとんど見られなかった。
【００１６】
また、上記各発明においては、前記バイアス電圧の大きさを、前記像担持体の稼動量が増加するにつれて増加させるようにしてもよい。像担持体の稼動量が増加するにつれて潤滑剤ブロックが消耗しブラシによる掻き取り量が低下するが、バイアス電圧を次第に増加させることによってこれを補償することで、潤滑剤を長期にわたって安定的に像担持体に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態の主要構成を模式的に示す図。
【図２】図１の装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】塗布バイアス電圧と潤滑剤掻き取り量との関係を示す図。
【図４】ブラシ毛の物性値と潤滑剤掻き取り量との関係を示す図。
【図５】転写残りトナーによる潤滑剤塗布阻害のモデルを示す図。
【図６】周方向画像パターンの問題を説明するための図。
【図７】この実施形態における塗布バイアス電圧を示す図。
【図８】本実施形態の効果を検証する実験の結果を示す図。
【図９】ブラシ径とドット潜像のサイズとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態の主要構成を模式的に示す図である。また、図２は図１の装置の電気的構成を示すブロック図である。図１に示すように、この画像形成装置１は静電潜像およびトナー像が形成される感光体２を備えている。この感光体２は感光体ドラムからなり、従来公知の感光体ドラムと同様に円筒状の金属素管の外周面に所定膜厚の感光層が形成されている。この感光体２における金属素管には、例えばアルミニウム等の導電性の管が用いられるとともに、感光層には、従来公知の有機感光体が使用される。
【００１９】
感光体２の周囲には、感光体２表面を所定の電位に帯電させるコロナ帯電器である帯電器５、感光体２表面を画像信号に応じて露光することで静電潜像を形成する露光ユニット６、該静電潜像をトナー像として顕像化する現像ユニット７、該トナー像を転写される転写ユニット８、感光体２表面に後述する個体潤滑剤を塗布する塗布ブラシローラー４、感光体２表面を除電する除電用光源１０、感光体２表面に残留付着する転写残りトナーや放電生成物等を掻き取るクリーニングブレード３が、それぞれこれらの順に感光体２の回転方向Ｄ2（図１では、時計回り）に沿って配設されている。
【００２０】
帯電器５は感光体２の表面に接触しないものであり、この帯電器５には、従来周知慣用のコロナ帯電器を用いることができる。コロナ帯電器にスコロトロン帯電器を用いた場合には、スコロトロン帯電器のチャージワイヤー５ｂには負のワイヤ電流Ｉwが流されるとともに、グリッド５ａには負の直流（ＤＣ）のグリッド帯電バイアスＶgが印加される。帯電器５によりトナーと同極性（負極性）のコロナ放電で感光体２が帯電されることで、感光体２の表面の電位が略均一の負電位に設定される。
【００２１】
露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬにより感光体２表面を露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。より具体的には、図２に示すように、画像信号を生成するホストコンピューターなどの外部装置からインターフェース１１２を介して画像信号が与えられると、この画像信号が画像処理ユニット１１１によって所定の処理を施される。この画像信号は、装置全体の動作を制御するＣＰＵ１０１を介して露光ユニット６に受け渡される。露光ユニット６は画像信号に応じて感光体２表面に光ビームＬを照射して露光し、露光された感光体２の表面領域（露光部）では電荷が中和されて、露光されなかった表面領域（非露光部）とは異なる表面電位に変化する。こうして感光体２上に画像信号に対応した静電潜像が形成される。
【００２２】
こうして形成された静電潜像に対して現像ユニット７からトナーが付与されて、静電潜像がトナーにより現像される。この例の画像形成装置１の現像ユニット７は、現像ローラー７ａが感光体２に接触しない非接触現像方式の現像器である。現像ローラー７ａは感光体２と所定のギャップを隔てて対向配置されており、図１の矢印方向Ｄ7に回転駆動される。現像ローラー７ａには現像バイアス電源７１から所定の現像バイアスＶbが印加される。この現像ユニット７の構造としては、従来周知慣用の非接触現像器を用いることができる。
【００２３】
また、転写ユニット８は、表面にトナー像を担持可能な無端状ベルトであり図１の矢印方向Ｄ8に周回移動する中間転写ベルト８ａを有しており、感光体２に近接配置されたバックアップローラー８ｂによって、中間転写ベルト８ａは感光体２の表面に当接されている。さらに、中間転写ベルト８ａには転写バイアス電源８１からトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスＶt1が印加されており、その作用により感光体２上で現像されたトナー像が中間転写ベルト８ａに転写（一次転写）される。中間転写ベルト８ａに転写されたトナー像はさらに図示しない記録紙に二次転写され、定着ユニット９によって記録紙上に永久定着されて出力される。
【００２４】
塗布ブラシローラー４は、回転可能に設けられたローラー本体４ａと、その表面に多数設けられたブラシ毛４ｂとを有しており、これらのブラシ毛４ｂが感光体２の表面に当接して配設されている。ローラー本体４ａは、感光体２の回転と順回転（感光体２とブラシ毛４ｂとの当接部で感光体２の回転の接線方向の速度の向きとブラシ毛４ｂの回転の接線方向の速度の向きとが同じ向き）となる回転方向Ｄ4、すなわちいわゆるウィズ回転で回転するように構成されている。塗布ブラシローラー４には、ＣＰＵ１０１により制御される潤滑剤塗布バイアス電源４１から所定の塗布バイアス電圧Ｖlbが印加されているが、これについては後に詳述する。
【００２５】
塗布ブラシローラー４を挟んで感光体２と反対側には、感光体２表面に塗布されて該表面を保護する機能を有する固体潤滑剤を棒状に成形した潤滑剤バー４９が、その表面がブラシ毛４ｂに当接するように設けられている。潤滑剤としては、例えば脂肪酸金属塩を使用することができ、粉状、固形状のいずれでもよいが、飛散等の問題をなくすためにも固形状で使用するのが望ましい。脂肪酸金属塩を構成する金属塩としては、例えば亜鉛、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、鉛およびニッケル等を用いることができる。また、脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸としては、例えばステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸等を用いることができる。中でも、固形状として用いる場合はステアリン酸亜鉛を好適に使用することができる。
【００２６】
潤滑剤バー４９は使用につれて消耗する性質のものであり、この実施形態では、少なくとも感光体２の寿命が尽きるまでの間は一定量以上の潤滑剤が残存するように、潤滑剤バー４９のサイズを定めている。また、感光体２が装置本体から取り外して交換可能なプロセスユニットとして構成される場合には、潤滑剤バー４９もこのプロセスユニットに収容されるのが好ましい。これにより、感光体２が新品に交換されたときには潤滑剤バー４９も更新され、当該感光体２の寿命が尽きるよりも前に潤滑剤が枯渇してしまうことが防止される。
【００２７】
塗布ブラシローラー４が回転すると、ブラシ毛４ｂが潤滑剤バー４９表面を摺擦して潤滑剤を掻き取る。掻き取られた潤滑剤はブラシ毛４ｂに付着した状態で感光体２とブラシ毛４ｂとが当接する位置ＡＰまで搬送され、感光体２に擦り付けられる。すなわち、この実施形態では、塗布ブラシローラー４が、潤滑剤バー４９から潤滑剤を掻き取って感光体２表面に供給する掻き取り手段として機能している。
【００２８】
除電用光源１０は、感光体２表面に向けて除電光Ｌeを照射することで、感光体２表面を除電する。表面電位を局所的に異ならせることで感光体２上に形成された静電潜像は除電によって消去され、感光体２の表面電位はより均一な状態に近づけられる。
【００２９】
クリーニングブレード３は例えばポリウレタン樹脂などの弾性を有する材料でブレード状に形成されており、感光体２表面に対しそのエッジ部がいわゆるカウンタ方向に当接する、エッジ当接により感光体２表面を摺擦して固着物を剥離させる。この種の画像形成装置においては、感光体２から中間転写ベルト８ａに転写されなかったトナーが残留付着している。また、各部に印加した高電圧に起因する放電により生成されたＮＯx（窒素酸化物）などの放電生成物や、トナーから遊離したシリカやチタニアなどの外添剤等が感光体表面に膜状に固着し、画像形成プロセスを阻害することがあるという問題が知られている。クリーニングブレード３はこのような固着物を摺擦、研磨して感光体２表面から剥離させる機能を有している。また、塗布ブラシローラー４によって感光体２表面に塗布された潤滑剤を均して塗布量を均一にする機能も有する。なお、図示を省略しているが、クリーニングブレード３の近傍には感光体２表面から掻き落とされたトナー等を回収するための回収ボックスが設けられている。こうして表面をクリーニングされた感光体２は再び帯電器５との対向位置に移動し、新たに帯電を受けて静電潜像が形成される。
【００３０】
なお、以下の説明においては、感光体２と帯電器５との対向位置を帯電位置ＣＰ、感光体２表面に露光ユニット６からの光ビームＬが照射される位置を露光位置ＥＰ、感光体２と現像ローラー７ａとの対向位置を現像位置ＤＰ、感光体２と中間転写ベルト８ａとの当接位置を転写位置ＴＰ、感光体２に塗布ブラシローラー４が当接する位置を塗布位置ＡＰと称する。この実施形態では、これらの各位置が感光体２の回転方向Ｄ2の上流側から下流側に向けて上記順序で設けられている。
【００３１】
次に、塗布バイアス電圧Ｖlbについて説明する。この実施形態では、潤滑剤バー４９から潤滑剤を掻き取って感光体２表面に塗布する塗布ブラシローラー４に対して、塗布バイアス電圧Ｖlbとしての直流電圧を印加する。
【００３２】
図３は塗布バイアス電圧と潤滑剤掻き取り量との関係を示す図である。図３（ａ）に示すように、感光体２は、例えばアルミニウム管からなる基材２１の表層に例えば感光性有機半導体からなる感光層２２が形成された構造を有している。本願発明者は、感光体２の基材２１と塗布ブラシローラー４との間に潤滑剤塗布バイアス電源４１から塗布バイアス電圧Ｖlbとしての直流電圧を印加した状態で装置を動作させ、その電圧値と、塗布ブラシローラー４による単位時間当たりの潤滑剤の掻き取り量との関係を調べた。なお、このとき感光体２への帯電や潜像書き込み等は行わず、感光体２の表面電位を一定としている。
【００３３】
その結果、図３（ｂ）に示すように、塗布バイアス電圧Ｖlbが小さいときには潤滑剤の掻き取り量はほぼ一定値Ｍ1であった。しかし、ある電圧Ｖthを境にして、これより高い電圧では電圧値に比例して掻き取り量が次第に増加するとの知見が得られた。しきい値となる電圧Ｖthは感光層２２の絶縁耐圧にほぼ等しく、すなわち基材２１とブラシ毛４ｂとの間の放電開始電圧にほぼ等しい。
【００３４】
この結果は、例えば次のようなモデルにより説明することができる。すなわち、塗布バイアス電圧Ｖlbが基材２１とブラシ毛４ｂとの間の放電開始電圧Ｖth以上であると、感光層２２を挟んで基材２１とブラシ毛４ｂとの間で放電が生じ、これに起因する電流がブラシ毛４ｂに流れる。この電流によるブラシ毛４ｂの昇温が潤滑剤バー４９表面の潤滑剤を軟化させ、ブラシ毛４ｂによる掻き取り量を増加させる。掻き取り量は、発熱量に比例して、つまりブラシ毛４ｂに流れる電流に比例して増加するので、電圧の増加とともに増加する。一方、塗布バイアス電圧Ｖlbが放電開始電圧より小さいとき、ブラシ毛４ｂには電流が流れないので昇温はない。したがって、潤滑剤は常温のブラシ毛４ｂによって機械的に掻き取られるのみであるので、電圧値による掻き取り量の変化はない。このときの掻き取り量は、ブラシ毛４ｂおよび潤滑剤バー４９それぞれの硬度と、両者の当接荷重の大きさとで決まる値である。
【００３５】
なお、ここでは感光体２の表面電位を０としているが、実動作状態での感光体２表面は帯電された状態となっているので、放電開始電圧Ｖthについては感光体２の表面電位と塗布バイアス電圧Ｖlbとの間で考える必要がある。一般的な感光体材料および膜厚の感光層では、ブラシ毛４ｂと感光体２表面との間に５００〜６００Ｖ程度の電位差があると放電が生じる。
【００３６】
図４はブラシ毛の物性値と潤滑剤掻き取り量との関係を示す図である。ブラシ毛４ｂを構成する繊維材料として、繊度（ブラシ毛１本１本の細かさ）や原糸抵抗の異なる複数種を用意し、それぞれを用いたブラシローラーサンプルにより上記と同じ実験を行った。図４（ａ）はその実験結果を示すグラフであり、図４（ｂ）は実験に用いたサンプルの物性値の一覧である。サンプルとしてはいずれも、東英産業株式会社製のナイロン製ブラシローラー、型番ＵＵＮを使用した。ここで、ブラシ毛４ｂの直径は、繊度６Ｄ（デニール）のもので約２６μｍ、２Ｄのもので約１５μｍである。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、放電開始電圧Ｖthを超える塗布バイアス電圧Ｖlbを印加したときに潤滑剤掻き取り量の顕著な増加を示すものと、ほとんど増加の見られないものとがあった。具体的には、繊度の大小によらず、原糸抵抗が１×１０１０Ωｃｍ以下であるサンプルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅにおいては放電開始電圧以上のバイアス印加で潤滑剤掻き取り量の顕著な増加が見られた。一方、原糸抵抗が大きいサンプルＤ，Ｇでは潤滑剤掻き取り量は僅かに増加するに留まっている。また、中程度の原糸抵抗を持つサンプルＦでは、潤滑剤掻き取り量の伸びも中間的であった。
【００３８】
この実験により得られた知見を整理すると以下の通りである。まず、潤滑剤ブロック４９から潤滑剤を掻き取る塗布ブラシローラー４に、感光体２との間における放電開始電圧を超える塗布バイアス電圧Ｖlbを印加すると、放電により流れる電流に起因するブラシ毛４ｂの発熱によって、バイアスを印加しない場合よりも塗布ブラシローラー４による潤滑剤掻き取り量を増加させることができる。また、放電開始電圧以上では、潤滑剤掻き取り量は印加電圧の増加にほぼ比例して増加する。このような潤滑剤掻き取り量の増加を得るためには、ブラシ毛４ｂの原糸抵抗が１×１０１０Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
次に、上記知見に基づいた、この実施形態における潤滑剤供給量制御について説明する。感光体２への潤滑剤供給量の変動が特に問題となるのは、塗布ブラシローラー４と当接する塗布位置ＡＰに移動してくる感光体２の表面が転写残りトナーなどの遮蔽物によって遮蔽されている場合である。
【００４０】
図５は転写残りトナーによる潤滑剤塗布阻害のモデルを示す図である。転写位置ＴＰにおける感光体２から中間転写ベルト８ａへの転写効率が１００％に満たないことに起因して、図５に示すように、転写位置ＴＰを通過した後の感光体２表面には転写残りトナーが薄く残留付着している。転写残りトナーが付着しているのは、感光体２表面のうちトナーを付着させるべく露光位置ＥＰにおいて露光された露光部である。また、図示していないが、感光体２表面には転写残りトナー以外にも、トナーから脱落した外添剤の微粒子や、放電によって生成した窒素酸化物などの放電生成物が付着する場合もある。
【００４１】
このように転写残りトナーが付着した感光体２表面に対し、塗布位置ＡＰにおいて塗布ブラシローラー４から潤滑剤が供給されるが、潤滑剤は転写残りトナーの上から塗布されることになる。塗布位置ＡＰの下流側では感光体２表面に転写残りトナー等を除去するためのクリーニングブレード３が当接されている。クリーニングブレード３は、塗布された潤滑剤を感光体２の周方向に塗り広げて塗布量を均す機能も有するものであるが、転写残りトナーが付着した状態では、塗布された潤滑剤は転写残りトナー等とともに感光体２表面から掻き取られてしまう。また、感光体２とクリーニングブレード３との当接位置に滞留したトナー粒子等が感光体２に塗布された潤滑剤を剥離させてしまうこともある。
【００４２】
この結果、クリーニングブレード３の下流側では、もともと転写残りトナーがなかった非露光部では潤滑剤が薄く均一に塗布される一方、転写残りトナーが残留していた露光部では、潤滑剤が他の部分より少ない潤滑剤欠乏領域ＶＲが出現する。このような局所的な潤滑剤の欠乏は、当該領域ＶＲにおけるクリーニング性の低下をもたらし、感光体２へのトナーのフィルミングの原因となる。また、感光体２を駆動するモーター（図示せず）の負荷トルクの変動による回転ムラや感光体２自身の磨耗の原因ともなる。この問題が特に顕著となるのは、感光体２の周方向に沿って延びる画像を大量に形成した場合である。
【００４３】
図６は周方向画像パターンの問題を説明するための図である。符号ＩＭ1、ＩＭ2で示すように、周方向、すなわち感光体２の方向Ｄ2への回転に伴う表面の移動方向に沿って長く延びる帯状パターンの画像を形成した場合を考える。この場合、感光体２上のドット形成個数を感光体２の回転軸方向、すなわちＸ方向において積算すると、画像ＩＭ1、ＩＭ2に相当する位置で大きな積算値となる。このことは、当該位置においては、塗布ブラシローラー４から供給された潤滑剤が感光体２上に塗布・付着する量が他の位置よりも極端に少なくなることを意味している。
【００４４】
実際に、このような帯状パターンを有する画像を大量に形成した後、画像全体で一様なハーフトーン画像を形成すると、当該帯状パターンに相当する部位のみ濃度不足やかすれなどの画像欠陥が発生し、これは画像形成動作を繰り返しても解消されなかった。その原因としては、感光体２の帯状パターンに対応する位置へのトナーや外添剤等の固着によるフィルミング、当該位置における感光体２の磨耗に起因する特性劣化などが考えられる。
【００４５】
図７はこの実施形態における塗布バイアス電圧を示す図である。上記のような問題を解消するため、この実施形態では、図７に示すように、塗布ブラシローラー４に潤滑剤塗布バイアス電源４１から塗布バイアス電圧Ｖlbを印加している。その電位については次のように定める。感光体２表面電位Ｖsにおいて、非露光部では帯電器５により均一に帯電された非露光部電位Ｖoが維持される一方、露光部では露光により電荷が中和されたためよりゼロ電位に近い露光部電位ＶLとなっている。このような電位プロファイルに対して、塗布バイアス電圧Ｖlbは、図７に示すように、露光部電位ＶLとの電位差が放電開始電圧Ｖth以上であり、かつ非露光部電位Ｖoとの電位差が放電開始電圧Ｖthを超えない電位とする。
【００４６】
これにより、塗布位置ＡＰにおいては、感光体２表面のうち露光部と塗布ローラーブラシ４のブラシ毛４ｂとの間で放電が発生する一方、非露光部とブラシ毛４ｂとの間では放電が発生しない。放電が発生すると電流による発熱でブラシ毛４ｂによる潤滑剤掻き取り量が増加することは前述した通りであり、結局、上記のようにすることで、露光部に当接したブラシ毛４ｂによる潤滑剤掻き取り量が増加することになる。
【００４７】
掻き取られた潤滑剤は塗布ブラシローラー４の回転によって塗布位置ＡＰへ送られ感光体２に塗布され、さらにその下流側のクリーニングブレード３により周方向に広げられて最終的に感光体２上に均一に塗布される。したがって、図６のように周方向に延びる帯状パターンを形成した場合でも、当該位置における潤滑剤の欠乏は防止され、上記したような画像欠陥が生じるのを未然に防止することができる。また、潤滑剤が安定的に供給されることにより感光体２の磨耗も抑制されるので、装置の長寿命化を図ることができる。
【００４８】
次に、除電用光源１０の配設位置について説明する。感光体２の表面電位をリセットして次の帯電に備えるという除電の目的からすれば、除電用光源１０は感光体２の回転方向において転写位置ＴＰよりも下流側で帯電位置ＣＰよりも上流側であればどの位置に設けてもよい。しかしながらこの実施形態では、露光部と非露光部との電位差を利用して露光部への潤滑剤供給量を増加させ、それにより感光体２上での潤滑剤の欠乏を防止するようにしている。そのため、転写位置ＴＰの下流であっても、塗布位置ＡＰより上流側に除電用光源１０を設けるべきでない。
【００４９】
したがって、除電用光源１０の配設位置としては、感光体２の回転方向において塗布位置ＡＰよりも下流側で帯電位置ＣＰよりも上流側位置が好ましい。こうすることで、塗布位置ＡＰでの放電発生により感光体２の表面電位が乱れたとしてもこれをリセットするすることができるので、直後の帯電および潜像形成プロセスに放電の影響が及ぶのを防止することができる。
【００５０】
図８は本実施形態の効果を検証する実験の結果を示す図である。ブラシの種類、除電の有無等の組み合わせを変えた種々の条件で、図６に示すような周方向に延びる帯状パターンの画像を多数枚（５０００枚）形成し、形成される画像の品質を調べた。帯状パターンとしては、ベタ画像（ドット面積率１００％）からなるパターンおよびハーフトーンからなるパターン（ドット面積率２０％、５０％の２種類）を用いた。図の「結果」欄において丸印は、画像欠陥のない画像品質の良好な画像が得られたことを示す。ブラシ毛の種類としては、図４に示した実験で良好な結果を得られたものからサンプルＢおよびＥ、効果の見られなかったものからＧをそれぞれ選択しており、図８ではそのサンプル番号によって種類を示している。
【００５１】
また、この実験における除電は、本実施形態の作用を検証するために、除電用光源１０とは別に転写位置ＴＰと塗布位置ＡＰとの間で行ったものである。除電を行う前の感光体２表面の露光部電位ＶL、非露光部電位Ｖoはそれぞれ（−７０）Ｖ、（−４３０）Ｖであったが、このような除電の結果、電位はそれぞれ（−２０）Ｖ、（−５０）Ｖまで低下した。また、感光体２の放電開始電圧Ｖthは約５５０Ｖである。
【００５２】
サンプル１では、繊度６Ｄ（直径約２６μｍ）であるブラシ毛（サンプルＢ）を用いて、塗布位置ＡＰ前での除電を行わず、画像を構成するドットの最小サイズを直径５６μｍとした。この場合、塗布バイアス電圧Ｖlbとして（−７００）Ｖを印加すると、露光部との電位差が６３０Ｖとなって放電開始電圧を超える。非露光部では電位差が３７０Ｖであるので放電は生じない。このような条件では、欠陥のない良好な画像を得られた。一方、同じブラシ毛を用いても、塗布位置ＡＰ前で除電を行ったサンプル３では、画像が感光体２の周方向に尾を引いたように流れる欠陥（画像流れ）が見られた。
【００５３】
また、ドット潜像の径を小さく（１５μｍ）したサンプル４では、ハーフトーン画像がかすれるという欠陥が現れた。離散的にドットが形成されるハーフトーン画像で潤滑剤掻き取り量の増大が十分に得られていないためと考えられる。
【００５４】
次に、ブラシ毛４ｂを繊度２Ｄ（直径約１５μｍ、サンプルＥ）としたサンプルのうち、除電を行わないサンプル５，６では欠陥のない良好な画像が得られた。一方で、除電を行ったサンプル７では、やはり除電を行ったサンプル３と同様の画像流れが現れた。また、除電を行わなくても、塗布バイアス電圧Ｖlbを０としたサンプル８では、ベタ画像のかすれが現れ、塗布バイアス電圧Ｖlbの印加が画質維持のために有効に作用していることが示された。さらに、塗布バイアス電圧印加による潤滑剤掻き取り量増加効果のほとんどなかったサンプルＧのブラシ毛を用いた場合には（サンプル９）、やはりベタ画像のかすれが現れた。
【００５５】
以上より、露光部に対して非露光部より多くの潤滑剤を供給するためには、塗布ローラー４として導電性を有する、より具体的には原糸抵抗が１×１０１０Ωｃｍ以下のブラシ毛で構成されたブラシローラーを使用し、しかも、塗布バイアス電圧Ｖlbとして、感光体２の露光部とブラシ毛４ｂとの間で放電が発生し、非露光部とブラシ毛４ｂとの間では放電が発生しないような電圧を感光体２と塗布ブラシローラー４との間に印加することが有効であると言える。
【００５６】
また、ブラシ毛４ｂの径（または断面積）に対しドットの径（断面積）が小さいと特にハーフトーン画像の画像品質に悪影響が出るので、ブラシ毛の径（断面積）は最小のドットの径（断面積）以上であることが望ましい。
【００５７】
図９はブラシ径とドット潜像のサイズとの関係を示す図である。孤立ドットＩＤに対応する静電潜像の電位プロファイルでは、図９に示すように、感光体２表面のうち当該ドットＩＤに対応するごく狭い位置でのみ電位が露光部電位ＶL近くまで低下しており、その周囲では非露光部電位Ｖoとなっている。ドット潜像の直径は、このような電位プロファイルにおいて塗布バイアス電圧Ｖlbとの電位差が放電開始電圧Ｖthを超えている領域の直径Ｄdとして定義することができる。
【００５８】
なお、静電潜像の電位プロファイルにおける孤立ドットＩＤに対応する電位の谷の深さおよびその広がりは、露光ビームＬのビームスポット径および感光体の特性によって決まるものである。また、実際にトナーにより現像されるドットのサイズは、電位プロファイルの形状と現像バイアスＶbとによって決まるものである。この点において、実際に画像として現れるドットの直径と、上記したドット潜像の直径Ｄdとは必ずしも一致しない。
【００５９】
このように形成されたドット潜像ＩＤとブラシ毛４ｂとの当接を考えるとき、両者間の放電により最も効率よくブラシ毛４ｂを昇温させることができるのは、ブラシ毛４ｂの直径Ｄbがドット潜像ＩＤの直径Ｄdよりも小さい場合である。ブラシ毛４ｂの直径Ｄbがドット潜像ＩＤの直径Ｄdよりも大きければ、ブラシローラーを構成する複数のブラシ毛の隙間をドット潜像ＩＤが通過してしまう可能性がある。また、ブラシ毛の断面積が大きいと、流れる電流量に対する温度の上昇が少なくなってしまう。これに対し、ブラシ毛４ｂの直径Ｄbがドット潜像ＩＤの直径Ｄdよりも小さければ、多くのブラシ毛の少なくとも１つが確実にドット潜像ＩＤに当接し、またその断面積の小ささゆえに電流量に対する温度上昇量も大きく、より潤滑剤掻き取り量の増大が見込める。なお、ここでは両者の直径を比較したが、それぞれの断面形状が必ずしも円形というわけではないので、断面積同士で比較してもよい。
【００６０】
また１つのドット潜像に複数のブラシ毛４ｂが当接すれば、それぞれのブラシ毛４ｂに電流が流れ発熱するので、潤滑剤の掻き取り量を増加させるという目的からはやはりブラシ毛４ｂの断面積が小さいことが好ましい。ただし、ブラシ毛が細すぎると放電により流れる電流量が少なくなり結果的に発熱量の減少を招くので、その太さによらず、原糸抵抗が上記した好ましい要件を充足していることが必要である。
【００６１】
なお、上記実施形態では、クリーニングブレード３やその他の感光体２に当接する部材により潤滑剤が感光体２の周方向に広げられることを期待しているため、放電に起因する発熱で掻き取り量が増大された潤滑剤を感光体２に塗布する際の周方向位置について限定をしていない。しかしながら、露光部とブラシ毛との放電に起因して通常より多く掻き取られた潤滑剤が当該露光部に確実に供給されるようにするために、次のようにしてもよい。放電によって昇温されたブラシ毛４ｂにより、通常より多く掻き取られた潤滑剤は、当該ブラシ毛４ｂが再度感光体２表面に当接するときに、感光体２に塗布される。ここで、感光体２が１周する間に、塗布ローラーブラシ４も１周回転したとすれば、露光部との放電により昇温されたブラシ毛４ｂにより掻き取られた潤滑剤は、１周してきた感光体２の同一位置に擦り付けられることになる。こうすることによって、直前の周回における露光部に対し直接的に潤滑剤を供給することが可能である。
【００６２】
しかし、現実的な両者の寸法からすれば、感光体２の回転周期は塗布ブラシローラー４の回転周期よりも長いと考えられる。そこで、感光体２の回転周期が塗布ブラシローラー４の回転周期よりも長く、しかもその長さが、塗布ブラシローラー４の回転周期の自然数倍となるようにするのが好ましい。感光体２の回転周期が塗布ブラシローラー４の回転周期のＮ倍（Ｎは自然数）であるとすると、感光体２が１周する間に塗布ブラシローラー４がＮ周回転する。ブラシ毛４ｂに付着した潤滑剤は１回の感光体２との当接によって全てが感光体２に移行するわけではなく、数周にわたって少しずつ移行するものである。
【００６３】
したがって、感光体２の回転周期が塗布ブラシローラー４の回転周期のＮ倍であれば、塗布ブラシローラー４がＮ回回転した後には放電の原因となった露光部と同一位置の感光体２表面に当接することになる。このときにブラシ毛４ｂから感光体２に移行する潤滑剤が、露光部において生じる潤滑剤の不足を補うこととなるので、露光部における潤滑剤の欠乏は防止される。
【００６４】
逆に、感光体２と塗布ブラシローラー４それぞれの回転周期が非整数比となるようにしてもよい。こうすると、露光部との当接に起因する発熱により通常より多く掻き取られた潤滑剤が、感光体２上で少しずつ位置を変えながら擦り付けられることになるので、放電の原因となった露光部に対して直接潤滑剤を塗布しようとするのではなく、周上に広く均一に潤滑剤を塗布するという点ではこのようにするのが好ましい。
【００６５】
また、塗布バイアス電圧Ｖlbについては、装置の稼動量が増加するにつれて、より具体的には、感光体の稼動量が増加するにつれてその値が大きくなることが望ましい。装置の使用が進むにつれて、潤滑剤バー４９は次第に消耗するため、塗布ブラシローラー４による掻き取り量は経時的に低下してくると考えられる。図３および図４に示したように、塗布ブラシローラー４にバイアスを印加することによって潤滑剤掻き取り量を増加させることが可能であるから、塗布バイアス電圧Ｖlbを経時的に増加させることによって、掻き取り量の低下を補って、長期にわたって安定的に潤滑剤を感光体２に供給することが可能となる。
【００６６】
以上説明したように、上記各実施形態においては、感光体２および塗布ブラシローラー４がそれぞれ本発明の「像担持体」および「掻き取り手段」として機能している。また、潤滑剤塗布バイアス電源４１が本発明の「バイアス印加手段」として機能している。また、この実施形態では、潤滑剤バー４９が本発明の「潤滑剤ブロック」に相当している。さらに、この実施形態では、クリーニングブレード３が本発明の「均し部材」として機能する一方、除電用光源１０が本発明の「除電手段」として機能している。
【００６７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態は帯電させた感光体２表面のうち露光により電荷が除去された領域にトナーを付着させる、いわゆるネガ潜像タイプの画像形成装置であり、感光体２上においては露光された領域（露光部）がトナーを付着させるべき本発明における「画像部」である一方、露光されなかった領域（非露光部）が本発明における「非画像部」となっている。しかしながら、本発明は露光により電荷の発生した領域にトナーを付着させる、いわゆるポジ潜像タイプの画像形成装置にも本発明を適用することが可能である。この場合には、感光体上の露光された領域が「画像部」、露光されなかった領域が「非画像部」となる。また、本実施形態では負帯電トナーを使用しているが、正帯電トナーを使用する画像形成装置に対しても本発明を適用することが可能である。この場合には各部の電位関係を上記と逆転させればよい。
【００６８】
また、上記実施形態の画像形成装置は、均一に帯電された感光体２表面を露光ユニット６により露光することで静電潜像を形成する装置であるが、帯電された潜像担持体の表面に静電潜像を形成することができるものであれば、上記のように露光によるもの以外の潜像形成手段を用いてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、感光体２の回転方向Ｄ2において塗布位置ＡＰよりも下流側に除電用光源１０を設けているが、本発明において除電手段は必須の構成ではない。少なくとも本発明の効果を得るためには、塗布位置ＡＰの上流側には除電手段を設けてはならないが、必要に応じて、塗布位置ＡＰの下流側に除電手段を設けることは任意である。
【００７０】
また、上記実施形態では現像ユニット７の個数について特に言及していないが、本発明は、回転自在のロータリー現像ユニットに複数の現像ユニットを装着したカラー画像形成装置や、複数の現像ユニットを中間転写媒体の周囲に配置したいわゆるタンデム型の画像形成装置、現像ユニットを１個だけ備えてモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成装置などに対して好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
２…感光体（像担持体）、  ３…クリーニングブレード（均し部材）、  ４…塗布ブラシローラー（掻き取り手段、ブラシローラー）、  ４ｂ…ブラシ毛、  ５…帯電器、  ６…露光ユニット、  １０…除電用光源（除電手段）、  ４１…潤滑剤塗布バイアス電源（バイアス印加手段）、  １０１…ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010230904.tif 000008
【図７】
2010230904.tif 000009
【図８】
2010230904.tif 000010
【図９】
2010230904.tif 000011