JP2009109573A - 画像形成装置 - Google Patents

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郁子 金澤
Kuniaki Kashiwakura
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Abstract

【課題】 潤滑剤供給手段から像保持部材の表面に供給された潤滑剤を均し部材によって像保持部材の表面に適切に塗布させて、長期にわたって安定した画像形成が行えるようにする。
【解決手段】 トナー像を転写させた後の像保持部材の表面に残留する残留物をクリーニング装置20により除去した後、像保持部材の表面に潤滑剤供給手段30により潤滑剤粒子32aを供給し、均し部材40の端部を像保持部材の表面に圧接させて潤滑剤粒子を像保持部材の表面に塗布させる画像形成装置において、潤滑剤供給手段に、固形潤滑剤32と、固形潤滑剤から潤滑剤粒子を掻き取って像保持部材の表面に供給する回転可能なブラシ部材31と、固形潤滑剤とブラシ部材とを押圧させる押圧手段33を設けると共に、ブラシ部材に、繊維太さが10〜20μm、繊維密度が3.0×108〜1.5×109本/m2の範囲のブラシを用いた。
【選択図】 図2

Description

本発明は、複写機,プリンタ,ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に係り、トナー像を保持して移動する像保持部材からトナー像を転写させた後、この像保持部材の表面に残留する残留物をクリーニング装置により除去し、その後、この像保持部材の表面に潤滑剤供給手段により潤滑剤粒子を供給し、このように潤滑剤粒子が供給された像保持部材の表面に均し部材の端部を圧接させて、潤滑剤粒子を像保持部材の表面に塗布させるようにした画像形成装置において、特に、上記の潤滑剤供給手段によって像保持部材の表面に供給される潤滑剤粒子の粒径を小さくして、この潤滑剤粒子が均し部材によって像保持部材の表面に適切に膜状に塗布されようにし、長期にわたって安定した画像形成が行えるようにした点に特徴を有するものである。
複写機,プリンタ,ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置においては、トナー像を保持して移動する像保持部材、例えば、トナー像が形成される感光体や、感光体に形成されたトナー像が転写される中間転写体において、このような像保持部材からトナー像を記録媒体や中間転写体等の被転写部材に転写させた後、この像保持部材の表面にクリーニングブレード等のクリーニング部材を圧接させて、この像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物を除去することが行われている。
ここで、上記のようにトナー像を転写させた後における像保持部材の表面にクリーニング部材を圧接させて、この像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物を除去する作業を長く続けると、クリーニング部材が摩耗してクリーニング性能が低下したり、また像保持部材の表面が摩耗して、像保持部材の寿命が短くなったりする等の問題があった。
このため、従来においては、トナー像を記録媒体等に転写させた像保持部材の表面に潤滑剤供給手段から金属石鹸等の潤滑剤を供給し、この潤滑剤により像保持部材の表面とクリーニング部材との間の摩擦抵抗を低減させると共に、像保持部材の表面の離型性を高め、像保持部材の表面に形成されたトナー像を上記の被転写部材に適切に転写させるようにすることが行われている。
そして、従来においては、上記のようにトナー像を被転写部材に転写させた像保持部材の表面に潤滑剤供給手段から潤滑剤を供給するにあたり、特許文献1に示されるように、固形潤滑剤からブラシロールによって潤滑剤粒子を掻き取り、トナー像を転写させた後の像保持部材の表面にこのブラシロールを接触させて、掻き取った潤滑剤粒子を像保持部材の表面に供給した後、像保持部材の表面に供給された潤滑剤粒子をクリーニング部材により押圧させて、像保持部材の表面に潤滑剤粒子を膜状に塗布するようにしたものが提案されている。
しかし、このようにクリーニング部材によって像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物を除去する前に、像保持部材の表面にブラシロールを接触させて潤滑剤を付与するようにした場合、このブラシロールに像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物が付着して次第に蓄積し、これによりブラシロールにおける固形潤滑剤から潤滑剤を掻き取る能力が次第に低下し、像保持部材の表面に潤滑剤粒子を適切に付与することができなくなるという問題があった。
また、従来においては、上記のように像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物がブラシロールに付着するのを抑制するため、特許文献2〜4示されるように、像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物をクリーニング部材によって除去した後、上記のブラシロールを接触させて像保持部材の表面に潤滑剤粒子を供給し、その後、板状の弾性体からなる均し部材の端部を像保持部材の表面に圧接させ、像保持部材の表面に供給された潤滑剤粒子をこの均し部材により押圧して、像保持部材の表面に潤滑剤粒子を膜状に塗布させるようにしたものが提案されている。
ここで、このように均し部材の端部を像保持部材の表面に圧接させて、潤滑剤粒子を像保持部材の表面に塗布させる場合において、像保持部材の表面に対する均し部材の端部の圧接力が弱いと、像保持部材の表面に供給された潤滑剤粒子が十分に被膜化されず、特に粒径の大きな潤滑剤粒子の場合には、潤滑剤粒子が粒子の状態で均し部材の端部を通過するようになる。
そして、このように潤滑剤粒子が粒子の状態で均し部材の端部を通過すると、この潤滑剤粒子が像保持部材の表面に接触する帯電ローラ等に付着して、像保持部材の表面を適切に帯電させることができなくなったり、この潤滑剤粒子が現像装置内に混入してトナーの帯電不良が生じたりし、形成される画像に様々な不良が発生するという問題がある。
一方、像保持部材の表面に供給された潤滑剤粒子が十分に被膜化されるように、像保持部材の表面に対する均し部材の端部の圧接力を強くした場合、像保持部材を駆動させるトルクが増加すると共に、均し部材の端部や像保持部材の表面の摩耗が大きくなり、また均し部材が次第に変形して永久ひずみも大きくなって、安定した画像形成が行えなくなる等の問題があった。
特開2003−57996号公報 特開2006−251751号公報 特開2006−259450号公報 特開2007−79468号公報
本発明は、トナー像を保持して移動する像保持部材からトナー像を転写させた後、この像保持部材の表面に残留する残留物をクリーニング装置により除去し、その後、この像保持部材の表面に潤滑剤供給手段により潤滑剤粒子を供給し、このように潤滑剤粒子が供給された像保持部材の表面に均し部材の端部を圧接させて、潤滑剤粒子を像保持部材の表面に塗布させるようにした画像形成装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
すなわち、本発明においては、上記のように潤滑剤供給手段により潤滑剤粒子が供給された像保持部材の表面に均し部材の端部を圧接させて、潤滑剤粒子を像保持部材の表面に塗布させるにあたり、潤滑剤供給手段によって像保持部材の表面に供給される潤滑剤粒子の粒径を小さくして、この潤滑剤粒子が均し部材により像保持部材の表面に適切に膜状に塗布され、長期にわたって安定した画像形成が行えるようにすることを課題とするものである。
本発明においては、上記のような課題を解決するため、トナー像を保持して移動する像保持部材からトナー像を転写させる位置よりも像保持部材の移動方向下流側の位置に、転写後の像保持部材の表面に残留する残留物を除去するクリーニング装置と、このクリーニング装置よりも像保持部材の移動方向下流側の位置で上記の像保持部材の表面に潤滑剤粒子を供給する潤滑剤供給手段と、像保持部材の表面に端部を圧接させて像保持部材の表面に供給された潤滑剤粒子を像保持部材の表面に塗布させる均し部材とが設けられた画像形成装置において、上記の潤滑剤供給手段に、固形潤滑剤と、この固形潤滑剤から潤滑剤粒子を掻き取って像保持部材の表面に供給する回転可能なブラシ部材と、上記の固形潤滑剤とブラシ部材とを押圧させる押圧手段とを設け、上記のブラシ部材に、繊維太さが10〜20μmの範囲で、繊維密度が3.0×108〜1.5×109本/m2の範囲になったブラシを用いた。
また、本発明の画像形成装置において、上記のように押圧手段により固形潤滑剤とブラシ部材とを押圧させるにあたっては、上記の固形潤滑剤とブラシ部材との間の押圧力を0.5〜6N/mの範囲にすることが好ましい。
本発明の画像形成装置においては、像保持部材の表面に残留する残留物を除去するクリーニング装置よりも像保持部材の移動方向下流側の位置で、上記の潤滑剤供給手段によって像保持部材の表面に潤滑剤粒子を供給するようにしたため、像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物がクリーニング装置により除去されて潤滑剤供給手段に付着するのが防止され、この潤滑剤供給手段によって像保持部材の表面に潤滑剤粒子が適切に供給されるようになる。
また、本発明の画像形成装置においては、潤滑剤供給手段によって像保持部材の表面に潤滑剤粒子を供給するにあたり、繊維太さが10〜20μmの範囲で、繊維密度が3.0×108〜1.5×109本/m2の範囲になったブラシを用いたブラシ部材を使用し、押圧手段によりこのブラシ部材と固形潤滑剤とを押圧させた状態で、このブラシ部材を回転させて固形潤滑剤から潤滑剤粒子を掻き取って像保持部材の表面に供給するようにしている。
ここで、上記のように繊維太さが細くて、繊維密度が高いブラシを用いたブラシ部材によって固形潤滑剤から潤滑剤粒子を掻き取るようにすると、固形潤滑剤から掻き取られる潤滑剤粒子の粒径が小さくなり、このように粒径が小さくなった潤滑剤粒子がこのブラシ部材から像保持部材の表面に供給されるようになる。
そして、このように像保持部材の表面に供給される潤滑剤粒子の粒径が小さくなると、像保持部材の表面に対する均し部材の端部の圧接力を強くしなくても、像保持部材の表面に供給された粒径の小さい潤滑剤粒子が効率よく適切に被膜化されて像保持部材の表面に塗布されるようになる。
この結果、潤滑剤粒子が粒子の状態で均し部材の端部を通過するのが防止され、潤滑剤粒子が像保持部材の表面に接触する帯電ローラ等に付着して像保持部材の表面に帯電不良が生じたり、潤滑剤粒子が現像装置内に混入してトナーの帯電不良が生じたりするのが防止され、良好な画像形成が行えるようになる。
また、上記のように像保持部材の表面に供給された粒径の小さい潤滑剤粒子が効率よく被膜化されるため、潤滑剤の消費量が少なくなってコストが低減されると共に、固形潤滑剤を小型化させて、潤滑剤供給手段のスペースを小さくすることも可能になる。
さらに、像保持部材の表面に対する均し部材の端部の圧接力を強くする必要がないため、像保持部材を駆動させるトルクが増加したり、均し部材の端部や像保持部材の表面の摩耗が大きくなったり、均し部材が次第に変形して永久ひずみが発生したりするのも防止され、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになる。
また、本発明の画像形成装置において、上記の押圧手段により固形潤滑剤とブラシ部材とを押圧させるにあたり、固形潤滑剤とブラシ部材との間の押圧力を0.5〜6N/mの範囲にすると、このブラシ部材により固形潤滑剤から掻き取られて像保持部材の表面に供給される潤滑剤粒子がさらに一定した粒径の小さいものになり、この潤滑剤粒子が上記の均し部材によって像保持部材の表面にさらに適切に被膜化されて塗布されるようになり、より安定した画像形成が行えるようになる。
次に、この発明の実施形態に係る画像形成装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
この実施形態に係る画像形成装置においては、黄色,マゼンタ色,シアン色,黒色の異なった色彩のトナーを収容させた4つの現像装置11に対応させて、像保持部材となる4つの感光体ドラム10を設けている。
ここで、この画像形成装置において、フルカラーの画像形成を行うにあたっては、上記の各感光体ドラム10を回転させて、各感光体ドラム10の表面をそれぞれ帯電ローラからなる帯電装置12によって帯電させ、このように帯電された各感光体ドラム10に対して、それぞれ露光装置13により画像データに従った露光を行って、各感光体ドラム10の表面にそれぞれ静電潜像を形成する。
そして、このように静電潜像が形成された各感光体ドラム10に対して対応する各現像装置11からそれぞれ所定の色彩のトナーを各感光体ドラム10の静電潜像に供給して現像を行い、各感光体ドラム10の表面にそれぞれの色彩のトナー像を形成する。
次いで、上記の各感光体ドラム10に形成されたそれぞれの色彩のトナー像を、ローラ14に架け渡されて駆動される無端ベルト状になった中間転写体15にそれぞれローラ状になった一次転写装置16により順々に一次転写させて、この中間転写体15の上にフルカラーのトナー像を形成する。
そして、転写後の各感光体ドラム10の表面に残留しているトナー等の残留物をそれぞれ第1クリーニング装置20に導き、この第1クリーニング装置20に設けられたクリーニングブレート21を感光体ドラム10の表面に圧接させて、各感光体ドラム10の表面からそれぞれトナー等の残留物を除去させる。
次いで、このようにトナー等の残留物が除去された各感光体ドラム10の表面にそれぞれ潤滑剤供給手段30により潤滑剤を供給し、このように潤滑剤が供給された各感光体ドラム10の表面にそれぞれ均し部材40の端部を圧接させて、各感光体ドラム10の表面に供給された潤滑剤を各感光体ドラム10の表面に均一に塗布させる。
一方、上記のように中間転写体15の上に形成されたフルカラーのトナー像を、この中間転写体15によりローラ状になった二次転写装置17と対向する位置に導くと共に、この画像形成装置の下部に収容されたシート状の記録媒体Sを、送りローラ18により中間転写体15と二次転写装置17との間に導き、上記の二次転写装置17により中間転写体15の上に形成されたフルカラーのトナー像をこの記録媒体Sに二次転写させる。
その後は、このようにフルカラーのトナー像が転写された記録媒体Sを定着装置19に導いて、転写されたフルカラーのトナー像を記録媒体Sに定着させた後、このようにフルカラーのトナー像が定着された記録媒体Sを排紙させる。
また、記録媒体Sに転写されずに上記の中間転写体15に残ったトナー等の残留物を第2クリーニング装置50に導き、この第2クリーニング装置50に設けられたポリウレタンゴム等の弾性材料で板状に形成されたクリーニングブレード51を中間転写体15の表面に圧接させて、中間転写体15に残ったトナー等の残留物を中間転写体15から除去させる。
そして、このように転写後における感光体ドラム10の表面に残留しているトナー等の残留物を第1クリーニング装置20によって除去した後、この感光体ドラム10の表面に潤滑剤供給手段30によって潤滑剤粒子を供給するにあたり、この実施形態においては、図2に示すように、感光体ドラム10の表面に接触して回転するローラ状のブラシ部材31に固形潤滑剤32をバネからなる押圧手段33により押圧させ、このブラシ部材31により固形潤滑剤32から掻き取った潤滑剤粒子を上記の感光体ドラム10の表面に供給し、また感光体ドラム10の表面に潤滑剤粒子を供給した後のブラシ部材31に掻き出し部材34を当接させ、この掻き出し部材34によってブラシ部材31に付着した粉塵等を掻き出すようにしている。
ここで、上記の潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム等の脂肪酸金属塩を用いることができる。
また、上記のブラシ部材31においては、ローラ31aの外周に前記のように繊維太さが10〜20μmの範囲で、繊維密度が3.0×108〜1.5×109本/m2の範囲になったブラシ31bが設けられたものを用いている。なお、このブラシ31bとしては、例えば、ナイロン,レーヨン,アクリル等の合成繊維や、金属繊維で構成された導電性又は絶縁性のブラシを用いることができる。
また、このブラシ部材31に対して上記の押圧手段33により固形潤滑剤32を押圧させるにあたっては、前記のようにブラシ部材31に対する固形潤滑剤32の押圧力を2〜6N/mの範囲にすることが好ましい。
ここで、上記のブラシ部材31を上記のように固形潤滑剤32に押圧させて、このブラシ部材31により固形潤滑剤32から潤滑剤粒子を掻き取ると、一般に平均粒径が12μm未満になった粒径の小さな潤滑剤粒子が掻き取られて、感光体ドラム10の表面に供給されるようになる。
そして、ポリウレタンゴム等の弾性材料で板状に形成された均し部材40を保持部材41に保持させ、この均し部材40の端部を感光体ドラム10の移動方向と同方向に向けて、上記のように粒径の小さな潤滑剤粒子が供給された感光体ドラム10の表面にこの均し部材40の端部を圧接させて、上記の潤滑剤粒子を感光体ドラム10の表面に膜状に塗布させるようにしている。
ここで、このように均し部材40の端部を感光体ドラム10の表面に圧接させて、潤滑剤粒子を感光体ドラム10の表面に塗布させる場合、上記のように感光体ドラム10の表面に供給された潤滑剤粒子の粒径が小さいため、感光体ドラム10の表面に対する均し部材40の端部の圧接力を強くしなくても、粒径の小さい潤滑剤粒子が十分に被膜化されて感光体ドラム10の表面に塗布されるようになる。
このため、感光体ドラム10を駆動させるのに大きなトルクが必要になったり、均し部材40の端部や感光体ドラム10の表面の摩耗が大きくなったり、均し部材40に永久ひずみが発生したりするのが防止され、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになる。
なお、この実施形態の画像形成装置においては、転写後の各感光体ドラム10の表面に残留しているトナー等の残留物を除去する上記の第1クリーニング装置20よりも感光体ドラム10の移動方向下流側において、感光体ドラム10の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段30と均し部材40とを設けるようにしたが、図示していないが、転写後の中間転写体15に残ったトナー等の残留物を除去する第2クリーニング装置30よりも中間転写体15の移動方向下流側において、上記のような潤滑剤供給手段と均し部材とを設けることも可能である。
次に、市販の複写機(コニカミノルタ社製:Bizhub C450)を改造し、上記の実施形態に示すように、転写後の各感光体ドラムの表面に残留しているトナー等の残留物を除去する第1クリーニング装置よりも感光体ドラムの移動方向下流側に、潤滑剤供給手段を設けると共に、この潤滑剤供給手段よりも感光体ドラムの移動方向下流側に均し部材を設けるようにした。
ここで、上記の潤滑剤供給手段においては、固形潤滑剤として、ステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤を所定の形状に成形したもの用いた。
また、上記のブラシ部材としては、厚みが0.5mmの基布に、繊維抵抗が108Ω、ヤング率が1200〜1500N/mm2の導電性ナイロン繊維からなるブラシを繊維長が2.5mmになるように設け、これを直径が6mmの金属ローラの外周に取り付けたものを用いるようにした。
また、上記のブラシ部材としては、下記の表1及び表2に示すように、上記の繊維太さが10μm、20μm、30μm、40μmで、それぞれ繊維密度が7.5×107本/m2、1.5×108本/m2、3.0×108本/m2、7.5×108本/m2、1.5×109本/m2になった各ブラシ部材を用いるようにした。
そして、上記の押圧手段により、各ブラシ部材に対して上記の固形潤滑剤を0.3N/mで押圧させ、この固形潤滑剤から潤滑剤粒子を掻き取って感光体ドラムの表面に供給するようにした。
また、上記の均し部材としては、硬度(JIS−A)が67度、反発弾性値が50%のポリウレタンゴム製で厚みが2mmの板状になったものを用い、この均し部材の端部を上記の保持部材から8mm突出させ、感光体ドラムの表面に対して当接角10°、当接力20N/mで当接させるようにした。
そして、上記の各ブラシ部材を用いた各画像形成装置において、それぞれ耐刷試験を行い、形成された画像における縦スジ状の濃度ムラと中抜けの評価を行い、縦スジ状の濃度ムラの結果を下記の表1に、中抜けの結果を下記の表2に示した。
ここで、縦スジ状の濃度ムラについては、温度10℃、湿度15%RHの環境条件で、面積率がそれぞれ5%になった各色彩の文字画像(合計面積率20%)を4枚間欠で10万枚プリントした後、ハーフトーン画像をプリントし、プリントされたハーフトーン画像における縦スジ状の濃度ムラを調べた。
また、中抜けについては、温度30℃、湿度85%RHの環境条件で、面積率がそれぞれ5%になった各色彩の文字画像(合計面積率20%)を4枚間欠で10万枚プリントした後、シアンとマゼンタのトナーを用いて3dot(幅が約70μm)のブルーのライン画像をプリントし、ライン画像における中抜けを調べた。
そして、上記の濃度ムラ及び中抜けの評価については、全く問題ないレベルを◎、僅かに確認できるが実用上問題にならないレベルを○、画像上確認することができて少し問題になるレベルを△、画像上はっきり確認できて実用に適していないレベルを×で示した。
Figure 2009109573
Figure 2009109573
この結果、ブラシ部材として、本発明のように、繊維太さが10μm、20μmの範囲であって、繊維密度が3.0×108〜1.5×109本/m2になったブラシ部材を用いた場合には、繊維太さや繊維密度が上記の範囲外になったブラシ部材を用いた場合に比べて、縦スジ状の濃度ムラや中抜けの発生が少なくなっていた。
次に、繊維太さが10μmと20μmとで、繊維密度が3.0×108本/m2と1.5×109本/m2になった各ブラシ部材を上記の固形潤滑剤に押圧させるにあたり、下記の表3及び表4に示すように、その押圧力を0.3〜10N/mの範囲で変更させ、上記の場合と同様にして、縦スジ状の濃度ムラと中抜けの評価を行い、縦スジ状の濃度ムラの結果を下記の表3に、中抜けの結果を下記の表4に示した。
Figure 2009109573
Figure 2009109573
この結果、上記のように本発明の条件を満たすブラシの繊維太さが10〜20μmの範囲であって、繊維密度が3.0×108〜1.5×109本/m2の範囲になったブラシ部材を用いた場合において、ブラシ部材を固形潤滑剤に押圧させる押圧力を0.5〜6N/mの範囲にした場合には、縦スジ状の濃度ムラや中抜けの発生がより一層抑制されて、全く問題のないレベルに向上した。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示した概略説明図である。 同実施形態の画像形成装置において、感光体ドラムからトナー像を転写させる位置よりも感光体ドラムの移動方向下流側の位置に、感光体ドラムの表面に残留する残留物を除去する第1クリーニング装置と、感光体ドラムの表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、感光体ドラムの表面に端部を圧接させて像保持部材の表面に供給された潤滑剤粒子を像保持部材の表面に塗布させる均し部材とを設けた状態を示した概略説明図である。
符号の説明
10 感光体ドラム(像保持部材)
11 現像装置
12 帯電装置
13 露光装置
14 ローラ
15 中間転写体
16 一次転写装置
17 二次転写装置
18 送りローラ
19 定着装置
20 第1クリーニング装置
21 クリーニングブレート
30 潤滑剤供給手段
31 ブラシ部材
31a ローラ
31b ブラシ
32 固形潤滑剤
33 押圧手段
40 均し部材
41 支持部材
50 第2クリーニング装置
51 クリーニングブレード
S 記録媒体

Claims (2)

  1. トナー像を保持して移動する像保持部材からトナー像を転写させる位置よりも像保持部材の移動方向下流側の位置に、転写後の像保持部材の表面に残留する残留物を除去するクリーニング装置と、このクリーニング装置よりも像保持部材の移動方向下流側の位置で上記の像保持部材の表面に潤滑剤粒子を供給する潤滑剤供給手段と、像保持部材の表面に端部を圧接させて像保持部材の表面に供給された潤滑剤粒子を像保持部材の表面に塗布させる均し部材とが設けられた画像形成装置において、上記の潤滑剤供給手段に、固形潤滑剤と、この固形潤滑剤から潤滑剤粒子を掻き取って像保持部材の表面に供給する回転可能なブラシ部材と、上記の固形潤滑剤とブラシ部材とを押圧させる押圧手段とを設け、上記のブラシ部材に、繊維太さが10〜20μmの範囲で、繊維密度が3.0×108〜1.5×109本/m2の範囲になったブラシを用いたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置において、上記の押圧手段により、上記の固形潤滑剤とブラシ部材との間の押圧力を0.5〜6N/mの範囲にしたことを特徴とする画像形成装置。
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