JP2008152187A - 潤滑剤供給装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】像担持体21上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置45であって、固形潤滑剤46から供給された潤滑剤を担持する第1潤滑剤担持体47と、第1潤滑剤担持体47から供給された潤滑剤を担持して像担持体21上に供給する第2潤滑剤担持体48と、第2潤滑剤担持体48に担持された潤滑剤を薄層化する薄層化手段49と、を備える。
【選択図】図3
Description
また、クリーニングブレードに劣化が生じていなくても、小粒径トナーや球形トナーを用いた場合には、そのトナーがクリーニングブレードと像担持体との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。
さらに、トナーやトナー中に含まれる外添剤や紙粉等の付着物がクリーニングブレードと像担持体との隙間をすり抜けると、それが像担持体上に膜状に固着してフィルミングが生じることもあった。
また、特許文献3等には、回転ローラによる固形潤滑剤の掻取り性を向上させることを目的として、固形潤滑剤と回転ブラシとに摺接する回転ローラに対して規制ブレードを腹当てする技術が開示されている。
しかし、それでも像担持体上に供給される潤滑剤が充分に薄層化されない場合があった。すなわち、ブラシローラによって像担持体上に供給される潤滑剤は、粉状のものであって、潤滑剤均しブレードによって薄層化されずに、潤滑剤均しブレードと像担持体との間をすり抜けてしまうことがあった。このような場合には、像担持体への潤滑剤の供給量が過多になって、帯電部が潤滑剤で汚染されて帯電不良等の不具合が発生してしまうことになる。特に、潤滑剤均しブレードがクリーニングブレード(クリーニング部)を兼ねている場合には、潤滑剤均しブレードと像担持体との間に未転写トナーが入り込んで、潤滑剤の薄層化が妨げられる可能性が高くなる。
図1〜図6にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置(現像部)、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング装置(クリーニング部)、を示す。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、フォトセンサ41(図2を参照できる。)との対向位置を通過した後に、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、潤滑剤供給装置45の位置と除電部(不図示である。)の位置とを順次通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2は作像部を示す断面図である。なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像装置及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
図2に示すように、プロセスカートリッジ20には、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、クリーニング装置25と、潤滑剤供給装置45と、が、ケースに一体的に収納されている。
図示は省略するが、感光体ドラム21は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、保護層(表面層)が順次積層されている。
感光体ドラム21の導電性支持体(基層)としては、体積抵抗が1010Ωcm以下の導電性材料を用いることができる。
まず、感光層を電荷発生層と電荷輸送層とからなる積層構造とした場合について説明する。
電荷発生層は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層には公知の電荷発生物質を用いることができる。具体的には、電荷発生物質として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等を用いることができる。これらの電荷発生物質は単独でも、2種以上混合して用いることもできる。
電荷発生層は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波等を用いて分散して、これを導電性支持体上(又は、下引き層上)に塗布して、乾燥することにより形成される。塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。電荷発生層の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当である(さらに、好ましくは0.1〜2μm程度である。)。
単層構造の感光層は、上述の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂等を適当な溶剤に溶解又は分散して、これを導電性支持体上(又は、下引き層上)に塗布、乾燥することによって形成できる。電荷輸送物質を含有させずに、電荷発生物質と結着樹脂とから構成してもよい。また、必要により可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
結着樹脂としては上述の電荷輸送層の形成時に用いる結着樹脂の他に、上述の電荷発生層の形成時に用いる結着樹脂を混合して用いてもよい。さらには、高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。結着樹脂100重量部に対する電荷発生物質の量は5〜40重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は0〜190重量部が好ましい(さらに好ましくは50〜150重量部である。)。
単層構造の感光層は、電荷発生物質、結着樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート等で塗工して形成できる。感光層の膜厚は、5〜25μm程度が適当である。
本実施の形態1における保護層は、架橋構造を有するバインダー樹脂で形成されている。架橋構造は、1分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用して、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を生じさせることで形成される3次元の網目構造である。この網目構造を有するバインダー樹脂は、高い耐摩耗性を発揮することになる。電気的な安定性、耐刷性、寿命の観点から、上述の反応性モノマーとして、全部又は一部に電荷輸送能を有するモノマーを使用することもできる。このようなモノマーを使用することにより、網目構造中に電荷輸送部位が形成されて、保護層としての機能も充分に発揮される。
また、電荷輸送能を有するモノマーとして、電気的・化学的安定性が高いこと、キャリアの移動度が速いこと等から、トリアリールアミン構造を有する反応性モノマーを用いることもできる。
さらに、塗工時の粘度調整、架橋型電荷輸送層の応力緩和、低表面エネルギー化や摩擦係数低減等の機能付与のために、1官能及び2官能の重合性モノマー及び重合性オリゴマーを併用することもできる。これらの重合性モノマー、オリゴマーとしては、公知のものが利用できる。
以上述べたように、本実施の形態1では、感光体ドラム21の表面に、架橋構造を有するとともに電荷輸送材を具備するバインダー樹脂で形成された硬い保護層を設けているために、感光体ドラム21としての機能を損なわずに、クリーニングブレード25aによる感光体ドラム21の膜削れを防止することができる。
トナーTは、画質向上のために、円形度が0.98以上の球形トナーを使用している。「円形度」は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(東亜医用電子社製)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加えて、さらに測定試料(トナー)を0.1〜0.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理して、分散液濃度が3000〜10000個/μlとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
このような球形トナーを用いる場合、従来は、クリーニングブレード25aと感光体ドラム21との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。しかし、本実施の形態1では、潤滑剤供給装置45によって潤滑剤を感光体ドラム21表面に塗布して、感光体ドラ21上におけるトナー剥離性(除去性)を向上させるために、クリーニング不良の発生が抑止される。
現像ローラ23aは、図2中の矢印方向に回転している。現像装置23内の現像剤Gは、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの矢印方向の回転によって、トナー補給部32からトナー補給口23fを介して補給されたトナーTとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2の紙面垂直方向である。)。
図3に示すように、潤滑剤供給装置45は、ブラシ毛が周設された第1潤滑剤担持体としてのブラシ状回転部材47、ブラシ状回転部材47に当接する固形潤滑剤46、固形潤滑剤46をブラシ状回転部材47に向けて付勢する圧縮スプリング50、ブラシ状回転部材47及び感光体ドラム21に当接する第2潤滑剤担持体としてのローラ部材48、ローラ部材48に当接する薄層化手段としてのブレード状部材49、等で構成される。
ブラシ毛の長さが20mmを超えると、経時におけるローラ部材48との繰り返し摺擦によって、ブラシ毛が所定方向に倒毛して、固形潤滑剤46の掻取性やローラ部材48への潤滑剤供給性が低下してしまう。これに対して、ブラシ毛の長さが0.2mm未満であると、固形潤滑剤46やローラ部材48に対する物理的な当接力が不足してしまう。したがって、ブラシ毛の長さは上述の範囲であることが好ましい。
また、ブラシ状回転部材47のブラシ毛としては、ナイロン、レーヨン、アクリル、ビニロン、ポリエステル、塩化ビニル等の樹脂繊維を用いることができる。また、必要に応じて、樹脂繊維からなるブラシ毛にカーボン等の導電付与剤を添加することもできる。
固形潤滑剤46の後方部には,ブラシ状回転部材47と固形潤滑剤46との接触ムラをなくすために圧縮スプリング50が配置されていて、固形潤滑剤46をブラシ状回転部材47に付勢している。
ステアリン酸亜鉛は、代表的なラメラ結晶紛体である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有していて、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。したがって、感光体ドラム21表面を低摩擦係化することができる。すなわち、せん断力を受けて均一に感光体ドラム21表面を覆っていくラメラ結晶によって、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム21表面を覆うことができる。
ここで、ローラ部材48の表面には、薄層化手段としてのブレード状部材49が所定量喰い込んで当接してニップを形成している。ブレード状部材49は、ローラ部材48の回転方向に対して、ブラシ状回転部材47との当接位置の下流側であって、感光体ドラム21との当接位置の上流側に配設されている。ブレード状部材49としては、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等のゴム材料を用いることができる。また、ブレード状部材49は、その弾性率が20〜80%、板厚が1〜6mm程度であることが好ましい。
詳しくは、粉状の潤滑剤Sは、ブレード状部材49とローラ部材48との接触位置(ニップN)に滞留して、ブレード状部材49による圧力によってローラ部材48表面に薄膜化された潤滑剤SHとなって通過する。ブラシ状回転部材47によって塗布される潤滑剤Sが微粉であるほど、ブレード状部材49によりローラ部材48表面上に分子膜レベルで薄膜化された潤滑剤SHを形成することができる。このように薄層化(皮膜化)された潤滑剤SHは、粉状のままの潤滑剤に比べて、高い潤滑性を発揮する。
詳しくは、ブラシ状回転部材47のブラシ毛は、ローラ部材48に対して一定の喰い込み量で接触していて、双方の部材間に所定のニップ部が形成されている。このニップ部において、ブラシ毛はブラシ状回転部材47の回転方向とは異なる方向に倒れる。ニップ部で倒れたブラシ毛は、ブラシ状回転部材47の回転にともない、やがてニップ部出口側で開放されて元の状態に戻ろうとする。すなわち、ブラシ毛は復元力により激しく白矢印方向(回転方向)に変位する。このときに発生するブラシ毛の反発力によって、ブラシ状回転部材に担持されていた粉状の潤滑剤Sは、ブラシ状回転部材47から離れて飛翔する(破線で囲む潤滑剤SMである。)。そして、飛翔した潤滑剤SMが、ローラ部材48に付着する(塗布される)。その後、ローラ部材48に塗布された潤滑剤は、ローラ部材48とブラシ状回転部材47とのニップ部に再度進入する。これによって、ローラ部材48に塗布された潤滑剤は、ブラシ状回転部材47による均し効果によって、ローラ部材48上にムラなく塗布される。
このように、本実施の形態1では、固形潤滑剤46からブラシ状回転部材47に潤滑剤が供給され、ブラシ状回転部材47からローラ部材48に潤滑剤が供給され、ローラ部材48に担持された潤滑剤がブレード状部材49によって薄層化された後に感光体ドラム21上に供給される。そのため、感光体ドラム21上には、常に薄層化された状態の潤滑剤が供給されることになる。したがって、粉状の潤滑剤を感光体ドラム21に塗布した後に潤滑剤均しブレードによって薄層化する従来の装置で生じていた、潤滑剤均しブレードからのすり抜けによる感光体ドラムへの潤滑剤の供給量過多や、潤滑剤均しブレードによる感光体ドラムの磨耗等の不具合が抑止される。なお、本実施の形態1においても、ローラ部材48が感光体ドラム21に摺接しているものの、双方の部材の間には初期状態から潤滑剤が介在されているために、双方の接触による感光体ドラムの磨耗はほとんど生じない。
このようにして感光体ドラム21表面に付着したステアリン酸亜鉛膜SHは、少量であっても剪断力を受けて低摩擦係数化を達成することができる。したがって、クリーニングブレード25aや感光体ドラム21の劣化が確実に低減されるとともに、経時におけるクリーニング不良やフィルミングの発生を確実に抑止することができる。
これにより、潤滑剤供給装置45による潤滑剤供給工程が未転写トナーの影響を受けずにおこなわれて、感光体ドラム21上に均一に安定して潤滑剤を塗布することができる。
なお、潤滑剤供給装置45を、プロセスカートリッジの構成部材とせずに、単体で装置本体1に交換自在に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態1では、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像装置23が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像装置23が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
さらに、本実施の形態1では、像担持体としての感光体ドラム21に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置45に対して本発明を適用したが、像担持体としての感光体ベルトや中間転写ベルトに潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
図7にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図7は、実施の形態2における潤滑剤供給装置を示す構成図であって、前記実施の形態1における図3に相当する図である。本実施の形態2は、ブラシ状回転部材47の回転方向がローラ部材48の回転方向に対して逆方向になっている点が、前記実施の形態1のものと相違する。
したがって、ブラシ状回転部材に担持されていた粉状の潤滑剤は、ブラシ状回転部材47とローラ部材48とのニップ部を通過したときのブラシ毛の反発力によってブラシ状回転部材47から飛翔して、その後にローラ部材48に付着する(塗布される)。すなわち、ブラシ状回転部材47とローラ部材48とのニップ部の回転方向下流側でブラシ状回転部材47から飛翔した潤滑剤がローラ部材48に供給されて、そのローラ部材48上の潤滑剤がブレード状部材49によって薄層化される。
これにより、ブラシ状回転部材47からローラ部材48への潤滑剤の供給効率(供給量)を向上させることができる。
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、 22 帯電部、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像装置(現像部)、
25 クリーニング装置(クリーニング部)、
25a クリーニングブレード、
45 潤滑剤供給装置、
46 固形潤滑剤、
47 ブラシ状回転部材(第1潤滑剤担持体)、
48 ローラ部材(第2潤滑剤担持体)、
49 ブレード状部材(薄層化手段)、
50 圧縮スプリング、 S 潤滑剤。
Claims (13)
- 像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置であって、
固形潤滑剤から供給された潤滑剤を担持する第1潤滑剤担持体と、
前記第1潤滑剤担持体から供給された潤滑剤を担持して前記像担持体上に供給する第2潤滑剤担持体と、
前記第2潤滑剤担持体に担持された潤滑剤を薄層化する薄層化手段と、
を備えたことを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 前記第2潤滑剤担持体は、ローラ部材であることを特徴とする請求項1に記載の潤滑剤供給装置。
- 前記ローラ部材は、弾性層と、外周面を保護する保護層と、を具備したことを特徴とする請求項2に記載の潤滑剤供給装置。
- 前記薄層化手段は、前記第2潤滑剤担持体に当接するブレード状部材であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 前記第1潤滑剤担持体は、前記第2潤滑剤担持体及び前記固形潤滑剤に摺接するブラシ毛が周設されたブラシ状回転部材であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 前記第1潤滑剤担持体の回転方向が前記第2潤滑剤担持体の回転方向と同方向になるように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 前記第2潤滑剤担持体の回転方向が前記像担持体の回転方向と同方向になるように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 前記固形潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛で形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 前記像担持体上をクリーニングするクリーニング部に対して前記像担持体の回転方向下流側に配設されるとともに、前記像担持体を帯電する帯電部に対して前記像担持体の回転方向上流側に配設されたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項1〜請求項9のいずれかに記載の潤滑剤供給装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記像担持体は、架橋構造を有するとともに電荷輸送材を具備するバインダー樹脂で形成された保護層をその表面に備えたことを特徴とする請求項10に記載のプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜請求項9のいずれかに記載の潤滑剤供給装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 前記像担持体は、架橋構造を有するとともに電荷輸送材を具備するバインダー樹脂で形成された保護層をその表面に備えたことを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
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