JP2010164831A - 潤滑性付与剤塗布装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】複数ある像担持体の回転数（線速）に対して、どの回転数（線速）の場合も潤滑性付与剤（潤滑剤）を同じように塗布できるようにし、高画質化と部品寿命の長寿命化を図ることができるようにする。
【解決手段】像担持体１の回転数をＮ、塗布部材（ブラシローラ）６６の回転数をｎとし、像担持体１の複数の回転数をＮ_１、Ｎ_２、・・・、Ｎ_Ｘ（Ｎ_１＜Ｎ_２＜・・・＜Ｎ_Ｘ）、それに対する塗布部材６６の回転数をそれぞれｎ_１、ｎ_２、・・・、ｎ_Ｘとするとき、
ｎ_１／Ｎ_１＞ｎ_２／Ｎ_２＞・・・＞ｎ_Ｘ／Ｎ_Ｘ
の関係になるように塗布部材６６の回転数を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体の表面に潤滑性付与剤を塗布する潤滑性付与剤塗布装置、該潤滑性付与剤塗布装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを含む複合機等の画像形成装置、該画像形成装置に着脱自在に設けられるプロセスカートリッジに関する。

近年、カラー画像形成装置では高画質化、用紙対応力で差別化が図られている。高画質化においては、トナーの小粒径化、円形化により、転写残トナーを除去することは困難になってきた。
これを解決するためには、固形化した潤滑性付与剤をブラシローラで削り取り、像担持体表面に塗布して像担持体表面の摩擦係数を下げて対応しているのが一般的である。
一方、用紙対応力については様々な転写紙に対応できるように工夫されている。例えば、厚紙にトナー像を形成することももちろん可能である。この場合、紙の厚さに対してはトナーを熱で溶かし、定着する定着装置で多くの熱量を必要とされる。プリントスピードの速い機械（プロセス線速の速い機械＝像担持体等の線速が速い機械）では、特に多くの熱量を必要とする。

但し、機械を動作させるための電力はある程度限界があるため、通常、厚紙通紙時はプリントスピードを遅く（プロセス線速を遅く＝像担持体等の線速を遅く）することが一般的に行われている。このため、像担持体を回転動作させるモータは複数の線速で動作させられるようになっている。
このような機械においても、高画質化を維持するために、像担持体表面に潤滑性付与剤を安定的に塗布し、像担持体表面の摩擦係数についても安定的にする必要がある。

潤滑性付与剤の塗布については、従来から様々な提案がされているが、画像面積率や像担持体、ブラシローラの劣化具合に対して潤滑性付与剤の塗布量を制御するようなことは、例えば特許文献１や２に開示されているように多くの提案がなされている。
特許文献３には、像担持体の複数ある線速のうち、クリーニングブレードのビビリや鳴きの発生する線速のみ潤滑性付与剤を塗布する方式が開示されている。

しかしながら、複数の像担持体線速に対して、ブラシローラを回転させながら像担持体表面に潤滑性付与剤を塗布するような場合、どの像担持体線速に対しても同じように塗布させようとした場合、像担持体の回転数とブラシローラの回転数比を一定にしておくことが一般的であるが、ブラシローラが固形化した潤滑性付与剤に接触する時の衝撃が異なるため、潤滑性付与剤の削れ方が変化して、同じように塗布することができなかった。
像担持体の回転数（線速）に対して、潤滑性付与剤の塗布をどのようにするかについては、従来ほとんど提案がなく、上記のように特許文献３に開示される程度であるが、この方式は、複数ある像担持体の線速に対して潤滑性付与剤を同じように塗布するという課題に適用できない。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、複数ある像担持体の回転数（線速）に対して、どの回転数（線速）の場合も潤滑性付与剤を同じように塗布できるようにし、高画質化と部品寿命の長寿命化を図ることができる潤滑性付与剤塗布装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、固形化した潤滑性付与剤を回転動作しながら削り、複数の回転数で回転動作する像担持体の表面に塗布する塗布部材を有する潤滑性付与剤塗布装置において、
前記像担持体の回転数をＮ、前記塗布部材の回転数をｎとし、前記像担持体の複数の回転数をＮ_１、Ｎ_２、・・・、Ｎ_Ｘ（Ｎ_１＜Ｎ_２＜・・・＜Ｎ_Ｘ）、それに対する前記塗布部材の回転数をそれぞれｎ_１、ｎ_２、・・・、ｎ_Ｘとするとき、
ｎ_１／Ｎ_１＞ｎ_２／Ｎ_２＞・・・＞ｎ_Ｘ／Ｎ_Ｘ
の関係になるように前記塗布部材の回転数を制御することを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の潤滑性付与剤塗布装置において、前記塗布部材を直毛繊維からなるブラシローラとしたことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、画像形成装置において、請求項１又は２記載の潤滑性付与剤塗布装置を有することを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項３記載の画像形成装置において、前記塗布部材の回転数の切り換えは、前記像担持体への潜像作成時、トナー像作成時、前記像担持体から中間転写体への転写時、前記像担持体から転写材への転写時、前記中間転写体から転写材への転写時を避けるように制御することを特徴とする。

請求項５記載の発明では、請求項３又は４記載の画像形成装置において、前記潤滑性付与剤装置の前記像担持体回転方向下流側に設けられ、前記像担持体に接触するゴムブレードからなる均し部材を有し、前記ゴムブレードは、前記像担持体と接触する稜線を形成する部分が９０°よりも大きく１４０°よりも小さい鈍角形状であることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項３〜５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体上の転写残トナーを除去するための除去部材を有し、前記潤滑性付与剤塗布装置は前記除去部材の前記像担持体回転方向下流側に設けられていることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項３〜５のいずれかに記載の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において、前記潤滑剤供給装置と前記像担持体とを一体に有していることを特徴とする。

本発明によれば、ｎ_１／Ｎ_１＞ｎ_２／Ｎ_２＞・・・＞ｎ_Ｘ／Ｎ_Ｘの関係になるように塗布部材の回転数を制御することにより、塗布部材のより低回転数時に潤滑性付与剤がより削れにくくなる状況を改善でき、複数ある像担持体の回転数に対してどの回転数の場合でも潤滑性付与剤を同じように塗布できるので高画質化を実現できる。
本発明によれば、回転数切り換え時に像担持体の速度変動と像担持体の速度変動に起因する中間転写体や転写紙への転写時に発生する転写ブレを防止することができ、高画質化を実現できる。
本発明によれば、均し部材のブレードエッヂの剛性を向上できるので、ブレードエッヂにより負担がかかりやすい均しブレードの寿命を延命できる。
本発明によれば、画像面積に依存せず、どのような画像においても潤滑性付与剤を同じように塗布でき、高画質化を実現できる。
本発明によれば、塗布部材を直毛繊維からなるブラシローラとして、像担持体上に潤滑性付与剤を緻密に塗布でき、高画質化を実現できる。
また、潤滑性付与剤塗布装置と像担持体とが一体化により交換作業性を向上できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 プロセスカートリッジの概要断面図である。 像担持体に接触する均し部材の稜線の角度を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、１に基づいて本実施形態に係るプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を説明する。
カラー複写機１００の画像形成部１０には、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による画像を担持可能な像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが、転写装置５の中間転写体としての中間転写ベルト５０の展張面に沿って並置されている。
感光体１Ｙについて代表して説明すると、感光体１Ｙの周囲には、帯電装置２、潜像形成装置としての書き込み装置３、現像装置４、転写装置５、及びクリーニング装置６が配置されている。他の感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋについても同様の構成を有しており、それぞれに対応する色別の符号を付して区別し、説明は省略する。
中間転写ベルト５０は、ローラ３０、３１、３２で支持され、その内側には各感光体１に対応して１次転写手段としての１次転写ローラ３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋが配置されている。ローラ３２に対向する位置には、中間転写ベルト５０上の重ね合わせ画像を記録媒体（転写材）上に一括転写するための２次転写手段としての２次転写ローラ３４が配置されている。
かかる構成において、以下の動作で画像形成が行われる。

画像形成のための一連のプロセスについて、ネガ−ポジプロセスで説明を行う。なお、全ての感光体、現像装置に共通する内容の場合には感光体を単に符号１で示し、現像装置を符号４で示す。
感光体１は、除電ランプ等で除電され、後述する帯電部材を有する帯電装置２で均一にマイナスに帯電される。
帯電された感光体１は、レーザー光学系等の書き込み装置３によって照射されるレーザー光ＬＢで潜像形成が行われる。
レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡（ポリゴンミラー）等により感光体１の表面を、感光体１の回転軸方向に走査する。

このようにして形成された潜像が、現像装置４にある現像剤担持体としての現像スリーブ上に供給されたトナー粒子、又はトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナー可視像が形成される。
各色に対応した感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像は、１次転写手段としての１次転写ローラ３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋにより中間転写ベルト５０上に順次重ねて転写される。
中間転写ベルト５０上に転写された重ね合わせトナー像は、給紙装置(以下、「給紙バンク」ともいう)２００から給送された紙などの記録媒体上に２次転写ローラ３４により一括転写される。

給紙装置２００の選択された給紙カセットから給紙された記録媒体はレジストローラ対３６で一旦停止されて斜めずれを修正された後、２次転写ローラ３４の２次転写部位へ所定のタイミングで搬送される。
重ね合わせ画像を一括転写された記録媒体は、搬送ベルト３７で搬送され、定着装置７に送られてここで熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた記録媒体は排紙ローラ対３８により排紙トレイ８に排出・スタックされる。両面コピーの場合には、両面ユニット３９へ搬送され、再びレジストローラ対３６へ向けて搬送される。

１次転写後感光体１上に残存するトナー粒子は、クリーニング装置６により除去・回収され、２次転写後中間転写ベルト５０上に残存するトナー粒子はクリーニング装置３５により除去・回収される。
本実施形態では、画像形成装置として、中間転写ベルト５０を用いて２次転写する構成としたが、記録媒体を搬送ベルトで搬送しながら複数の感光体１のトナー像を順次記録媒体上に重ね転写する構成としてもよい。

図２は、プロセスカートリッジの構造を示す概略断面図である。
プロセスカートリッジ３００は、プロセスカートリッジ枠体（以下、「枠体」ともいう）３１０に潜像担持体である感光体１と各プロセス手段として帯電手段である帯電装置２、現像手段である現像装置４、クリーニング手段であるクリーニング装置６を備えている。
本実施形態では、プロセスカートリッジ３００そのものを交換するようになっているが、プロセスカートリッジ３００を画像形成装置本体から取り外し、感光体１、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６のような単位で新しいものと交換するような構成でもよい。

帯電装置２で一様に帯電されたＹ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）の各作像ステ−ションの感光体１上にスキャナで読み取られた画像を色分解して各色毎に書き込み、静電潜像を形成する。帯電装置２は、帯電ローラで構成されている。
改めて画像形成プロセスをＹ（イエロー）のステーションで説明する。感光体１上に形成された潜像は、現像装置４によりＹトナーを潜像にあわせて現像し、トナー像を形成する。現像されたＹ（イエロー）トナー像は、感光体１と中間転写ベルト５０が接している部分で中間転写ベルト５０上に転写される。このようにして順次Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）の順で各作像ステーションでも同様にして感光体１上でトナー像を形成し、中間転写ベルト５０上に転写されたトナー像が２次転写位置に到達するタイミングに合わせてレジストロ−ラから転写紙が給紙され、２次転写ローラ３４により転写紙上に一括転写される。
一方、中間転写ベルト５０上に転写した後の感光体１は、クリーニング装置６で転写残トナーを除去され、図示しない除電ランプで除電された後、再度、帯電装置２で一様に帯電される動作を繰り返す。
また、転写紙に転写した後の中間転写ベルト５０は、中間転写ベルトクリ−ニング装置３５により、転写残トナーを除去された後、再度、感光体１から中間転写ベルト５０上に転写し、転写紙に一括転写するという作像工程を繰り返すようになっている。

本実施形態での感光体１、中間転写ベルト５０、２次転写ローラ３４の普通紙通紙時のプロセス線速は２８０ｍｍ/ｓｅｃであり、厚紙通紙時のプロセス線速は１４０ｍｍ/ｓｅｃである。
ここで、本実施形態での感光体１の線速（回転数）は２通りであるが、３通りでも、４通りでも適用される。
クリーニング装置６のトナー除去手段及び潤滑性付与剤塗布手段の構成動作について図２にて詳細に説明する。
感光体１の回転方向の上流側から順に、クリーニング前除電ランプ６０で感光体１を除電し、ファーブラシ６１で転写残トナーを掻き乱しながら、除去部材としてのクリーニングブレード６２でトナーを除去しやすくしており、ファーブラシ６１上に付着したトナーはフリッカー６３によりフリッキングされる。
フリッキングではじき飛ばされたトナーは搬送スクリュ６４でクリーニング装置外に搬送するようになっている。ファーブラシ６１は感光体１に対して矢印のごとく連れまわり方向に回転している。感光体１に対するファーブラシ６１の入り込みは見かけ上の食い込みを表している。

クリーニングブレード６２は図示しない回転自在に保持されたホルダに固定されており、感光体１の回転方向に対してカウンタ方向で当接するように支持されている。また、クリーニングブレード６２は、図示しない加圧スプリングにより感光体１に対して加圧され、トナー除去するようになっている。クリーニングブレード６２によりトナー除去された感光体１は潤滑性付与剤塗布装置６５の塗布部材としてのブラシローラ状の塗布ブラシ６６により潤滑性付与剤であるステアリン酸亜鉛を塗布される。
ステアリン酸亜鉛の塗布は図示しないガイドブラケットに保持された固形状のステアリン酸亜鉛６７が滑剤加圧スプリング６８により塗布ブラシ６６に加圧され、塗布ブラシ６６によりステアリン酸亜鉛６７を削って感光体１上に塗布している。感光体１に対する塗布ブラシ６６の入り込みは見かけ上の食い込みを表している。

塗布ブラシ６６は、図示しないモータにより回転駆動されており、回転速度（回転数）を可変できるようになっている。潤滑性付与剤塗布装置６５の感光体回転方向下流側には、塗布ブラシ６６で感光体１上に粉体状に付着したステアリン酸亜鉛を均すゴムブレードからなる均し部材としての塗布ブレード６９が、感光体１にカウンタ方向で当接するように設けられている。
本発明にかかわる構成・動作について説明する。
ステアリン酸亜鉛６７を感光体１上に塗布する大きな目的としては、高画質化であり、クリーニングブレード６２でのクリーニング性を向上させることである。クリーニングブレード６２では感光体１表面の摩擦係数が低くなれば低くなるほどクリーニング性が向上するが、塗布ブレード６９から紛体状のステアリン酸亜鉛のすり抜けが多くなり、帯電ローラ２表面に付着し、異常画像が発生するという問題がある。
このため、ステアリン酸亜鉛６７を感光体１の走行距離換算で１００ｍｇ／Ｋｍ〜１８０ｍｇ／Ｋｍの削れ量になるようにしている。

ステアリン酸亜鉛６７の削れ量を制御する因子としては、塗布ブラシ６６の繊維構成、回転数及び滑剤加圧スプリング６８である。
本実施形態では、滑剤加圧スプリング６８を４Ｎ、塗布ブラシ６６はφ１４ｍｍで、６ｄ（デニール）、５００００本／ｉｎｃｈ²、毛足長さ４ｍｍの直毛導電ポリエステルブラシで構成されている。
また前述した通り、普通紙通紙時の感光体１の線速は２８０ｍｍ／ｓｅｃ（感光体外径φ６０より回転数は８９．１７ｒｐｍ）、厚紙通紙時の感光体１の線速は１４０ｍｍ／ｓｅｃ（感光体外径φ６０より回転数は４４．５８ｒｐｍ）である。
このとき塗布ブラシ６６の回転数は普通紙通紙時は２００ｒｐｍとしている。これに対し、厚紙通紙時の従来の一般的なブラシ回転数の設定は理論的に、感光体１の線速（回転数）変化の比率と同じ比率で設定しており、１／２の１００ｒｐｍとしていた。

しかしながら、ステアリン酸亜鉛６７が塗布ブラシ６６から受けるエネルギーは塗布ブラシ６６の速度（回転数）の影響を受けるので、感光体１の線速（回転数）と同じ比率で塗布ブラシ６６の回転数を設定した場合、例えば、普通紙通紙時の２００ｒｐｍと厚紙通紙時の１００ｒｐｍとで、ステアリン酸亜鉛６７の削れ量は異なったものとなり、厚紙通紙時の１００ｒｐｍの場合の方がはるかに削れ量が少なくなっていた。
具体的には、普通紙通紙時に塗布ブラシ６６の回転数が２００ｒｐｍで１３０ｍｇ／Ｋｍの場合、厚紙通紙時の回転数１００ｒｐｍでは、８０ｍｇ／Ｋｍとなり、明らかに不足となっていた。
これを避けるため、本実施形態では、感光体１の回転数をＮ、塗布ブラシ６６の回転数をｎとし、感光体１の複数の回転数をＮ_１、Ｎ_２、・・・、Ｎ_Ｘ（Ｎ_１＜Ｎ_２＜・・・＜Ｎ_Ｘ）、それに対する塗布ブラシ６６の回転数をそれぞれｎ_１、ｎ_２、・・・、ｎ_Ｘとするとき、
ｎ_１／Ｎ_１＞ｎ_２／Ｎ_２＞・・・＞ｎ_Ｘ／Ｎ_Ｘ
の関係になるように塗布ブラシ６６の回転数を制御する。
ここでは、厚紙通紙時の塗布ブラシ６６の回転数を１６０ｒｐｍとしている。

すなわち、この場合の感光体１の回転数Ｎは、厚紙通紙時のＮ１（４４．５８ｒｐｍ）と、普通紙通紙時のＮ２（８９．１７ｒｐｍ）で、Ｎ１＜Ｎ２であり、Ｎ１、Ｎ２に対する塗布ブラシ６６の回転数ｎ１、ｎ２は１６０ｒｐｍ、２００ｒｐｍである。
ｎ１／Ｎ１＝約３．５９、ｎ２／Ｎ２＝約２．２４であり、
ｎ１／Ｎ１＞ｎ２／Ｎ２を満足する。
本実施形態では回転数の数を２種類としたが、３以上であっても同様に制御（設定）することができる。

また、塗布ブレード６９はブレードエッヂ欠け、摩耗に対して強くするため、図３に示すように、感光体１と接触する稜線を形成する部分が９０°よりも大きく１４０°よりも小さい鈍角形状となるようにしている。
本実施形態では、ブレードエッヂ稜線の角度θを１２５°としてブレードエッヂの剛性を向上させている。
本実施形態では、ユーザーが普通紙を通紙するのか、厚紙を通紙するのかを設定してから作像動作を実行するため、画像形成途中、例えば潜像形成中や現像中及び中間転写中、転写紙への転写中に塗布ブラシ６６の回転数を切り換える動作は行っていない。紙種が設定されて感光体１の回転数が決まったら、図示しない制御手段は予め記憶された上記条件を満足する塗布ブラシ６６の回転数を設定する。
このようにして、複数ある感光体１の線速（回転数に対して）塗布ブラシ６６の回転数を設定して、どの場合においても同じようにステアリン酸亜鉛６７を感光体１上へ塗布するようにしている。
本実施形態では紙種によって感光体１の回転数が変わる例を例示したが、他の条件によって変わる場合にも同様に実施することができる。

１ 像担持体としての感光体
５０ 中間転写体としての中間転写ベルト
６２ 除去部材としてのクリーニングブレード
６５ 潤滑性付与剤塗布装置
６６ 塗布部材としての塗布ブラシ
６７ 潤滑性付与剤
６９ 均し部材としての塗布ブレード
３００ プロセスカートリッジ

特開２００２−２４４４８５号公報 特開２００２−２４４４８６号公報 特許第３７３３２３７号公報 特開２００７−１４０３９１号公報

Claims (7)

1. 固形化した潤滑性付与剤を回転動作しながら削り、複数の回転数で回転動作する像担持体の表面に塗布する塗布部材を有する潤滑性付与剤塗布装置において、
   前記像担持体の回転数をＮ、前記塗布部材の回転数をｎとし、前記像担持体の複数の回転数をＮ_１、Ｎ_２、・・・、Ｎ_Ｘ（Ｎ_１＜Ｎ_２＜・・・＜Ｎ_Ｘ）、それに対する前記塗布部材の回転数をそれぞれｎ_１、ｎ_２、・・・、ｎ_Ｘとするとき、
   ｎ_１／Ｎ_１＞ｎ_２／Ｎ_２＞・・・＞ｎ_Ｘ／Ｎ_Ｘ
   の関係になるように前記塗布部材の回転数を制御することを特徴とする潤滑性付与剤塗布装置。
2. 請求項１記載の潤滑性付与剤塗布装置において、
   前記塗布部材を直毛繊維からなるブラシローラとしたことを特徴とする潤滑性付与剤塗布装置。
3. 請求項１又は２記載の潤滑性付与剤塗布装置を有する画像形成装置。
4. 請求項３記載の画像形成装置において、
   前記塗布部材の回転数の切り換えは、前記像担持体への潜像作成時、トナー像作成時、前記像担持体から中間転写体への転写時、前記像担持体から転写材への転写時、前記中間転写体から転写材への転写時を避けるように制御することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項３又は４記載の画像形成装置において、
   前記潤滑性付与剤装置の前記像担持体回転方向下流側に設けられ、前記像担持体に接触するゴムブレードからなる均し部材を有し、前記ゴムブレードは、前記像担持体と接触する稜線を形成する部分が９０°よりも大きく１４０°よりも小さい鈍角形状であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記像担持体上の転写残トナーを除去するための除去部材を有し、前記潤滑性付与剤塗布装置は前記除去部材の前記像担持体回転方向下流側に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項３〜５のいずれかに記載の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において、
   前記潤滑剤供給装置と前記像担持体とを一体に有していることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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