JP2010210698A - 潤滑剤塗布装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

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Abstract

【課題】潤滑剤の形状変更や押圧力を異ならせるなどの操作を要することなく、使用初期のブラシ繊維からの接触圧力をそのまま受けるようにして経時による摩耗を利用して均一接触による均一供給を可能にする構成を備えた潤滑剤塗布装置を提供する。
【解決手段】固形潤滑剤401と、固形潤滑剤401を削り取ることにより該潤滑剤401を被塗布対象物11に供給する潤滑剤供給部材402とを備えた潤滑剤塗布装置400において、固形潤滑剤401は、長手方向全域に亘って同一厚さを持つ形状とされ、潤滑剤供給部材402は、固形潤滑剤401の表面に接触可能なブラシ繊維を備えたブラシローラで構成され、固形潤滑剤401の長手方向両端部に対向するブラシ繊維の直径D1が該端部間でのブラシ繊維の直径D0よりも大きくされていることを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、潤滑剤塗布装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関し、さらに詳しくは、像担持体のクリーニングに際してその表面での摩擦係数を低減するための潤滑剤を供給する機構に関する。
周知のように、複写機やプリンタあるいは印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像が現像装置から供給される現像剤によって可視像処理される。可視像処理された画像は、記録シートなどに転写され、定着されることで複写出力とされる。
一方、画像転写を終えた感光体は、クリーニング装置により未転写などによる残留トナーやトナーの外添剤などの異物を除去され、さらには、残留電化を除電することが行われる。
クリーニング装置には、感光体表面に当接する部材としてクリーニングブレードやクリーニングブラシが備えられており、感光体表面からの異物の除去が可能になっているが、例えば、クリーニングブレードのように感光体表面に当接される部材を用いた際には、経時摩耗を生じる問題がある。つまり、クリーニングブレードと感光体との摺擦期間が長くなると、感光体表面での摩擦抵抗を受けてブレードに経時摩耗が生じ、欠けや変形などが生じてクリーニング性能を低下させる場合がある。
そこで、感光体表面とクリーニングブレードとの接触面での摩擦抵抗を抑える構成として、感光体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤供給手段を設けることが提案されている(例えば、特許文献1)。
潤滑剤を感光体表面に供給した場合には、感光体表面での摩擦係数が低下し、現像剤に用いられるトナーと感光体表面との付着力の低下による転写効率の向上が期待できると共に、トナーに外添される流動化剤や帯電制御剤などを用いた際にこれらの剤がクリーニング部材から受ける当接圧によって膜状に固着するフィルミング現象の発生を防止することができる。
ところで、潤滑剤供給手段として用いられる部材の一つにブラシローラがある。
ブラシローラは、特許文献1にも開示されているように、使用初期においてブラシ繊維の機械的疲労が少ないことから、潤滑剤との接触圧力が高い傾向にある。このため、潤滑剤を削り取る量が過剰になりやすく、削り取られた過剰な潤滑剤が供給されると、特許文献1に開示されているように、感光体表面とクリーニングブレードとクリーニングブレードとの間の摩擦力が高まり、感光体の駆動負荷が増加するという不具合がある。
さらに、潤滑剤の過剰供給は、現像剤の帯電量低下を招き、これによる地汚れの発生や、帯電装置の帯電不良を招くことがある。
後者の不具合に関して説明すると、近年、電子写真における作像プロセスの帯電手段の構成として、帯電部材を感光体に接触もしくは近接させて配置した帯電ローラなどを用いて帯電処理を行う帯電装置が多く採用されているが、帯電部材にACを印加した場合、コロナ帯電器に比べて発生オゾン量は少ないが、放電生成物による悪影響がある。
すなわち感光体表面に放電生成物が付着、俗に言う感光体フィルミングが発生することによって、感光体表面が低抵抗化して潜像の解像力が低下し、ボケ、画像流れ等が発生しやすくなる。更にこのフィルミングはACバイアスが大きくなるほど顕著に発生することが確認されており、これにより感光体表面の平滑性が損なわれ、感光体のクリーニング不良を誘発し、経時品質を不安定にさせている。
そこで、感光体に潤滑剤を塗布することにより放電生成物の付着力を低減し、フィルミングを抑制することが可能であるが、塗布量が過多になると、感光体に接触、あるいは近接している帯電部材が潤滑剤で汚染され、帯電不良となる不具合が発生している。
このような不具合に対して、使用初期における潤滑剤を塗布用ブラシローラとの接触面積が小さくなる形状としたり、潤滑剤の長手方向での硬度を異ならせることが提案されている(特許文献2)。
またこれとは別に、潤滑剤に対する塗布部材の均一接触を行う構成として、棒状の固形潤滑剤の長手方向において、両端よりも中央部での押圧力を小さくした状態で固形潤滑剤を支持することにより、塗布部材と潤滑剤との過剰な圧力による接触を避けて過剰な削り取りを行わないようにした構成が提案されている(例えば、特許文献3)。
しかし、特許文献2に開示されているように、固形潤滑剤の形状を特殊なものとした場合には、固形潤滑剤との接触面積が小さくなることでブラシによる削り取り量も少なくなる反面、経時においても、接触面積が小さいままとなる。このため、経時においてブラシ繊維の機械的疲労により削り取る力が弱くなると、供給に必要な削り取り量を確保できなくなる虞がある。さらに、長手方向で硬度を異ならせた場合においても、潤滑剤の構造が特殊となる虞がある。
一方、特許文献3に開示されている構成においては、押圧のために用いられるバネの弾性力を異ならせていることから、潤滑剤の支持部に作用する押圧力の違いにより支持部の長手方向において均等な押圧移動ができにくく、長手方向中央が撓みやすくなることで塗布部材に対する長手方向での均一な接触ができにくくなる虞がある。
本発明の目的は、上記従来の潤滑剤塗布装置における問題に鑑み、潤滑剤の形状変更や押圧力を異ならせるなどの操作を要することなく、使用初期のブラシ繊維からの接触圧力をそのまま受けるようにして経時による摩耗を利用して均一接触による均一供給を可能にする構成を備えた潤滑剤塗布装置を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
(1)固形潤滑剤と、
前記固形潤滑剤を削り取ることにより該潤滑剤を被塗布対象物に供給する潤滑剤塗布部材とを備えた潤滑剤塗布装置において、
前記固形潤滑剤は、長手方向全域に亘って同一厚さを持つ形状とされ、
前記潤滑剤塗布部材は、前記固形潤滑剤の表面に接触可能なブラシ繊維を備えたブラシローラで構成され、前記固形潤滑剤の長手方向両端に対向するブラシ繊維の直径が該端部間でのブラシ繊維の直径よりも大きくされていることを特徴とする潤滑剤塗布装置。
(2)前記固形潤滑剤は、前記潤滑剤塗布部材に対して押圧されて接触する構成であることを特徴とする(1)に記載の潤滑剤塗布装置。
(3)(1)または(2)に記載の潤滑剤塗布装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
(4)潜像担持体が被塗布対象物として用いられることを特徴とする(3)に記載の画像形成装置。
(5)前記潤滑剤塗布装置におけるブラシローラの軸方向両端が被塗布対象物として用いられる潜像担持体の軸方向における画像形成領域外に対応させてあることを特徴とする(3)または(4)に記載の画像形成装置。
(6)前記潤滑剤塗布装置を前記潜像担持体の移動方向において該潜像担持体に対するクリーニング工程後に設けたことを特徴とする(3)乃至(5)のいずれかに記載の画像形成装置。
(7)前記潤滑剤塗布装置を前記潜像担持体の移動方向において該潜像担持体に対する帯電工程前に設けたことを特徴とする(3)乃至(6)のいずれかに記載の画像形成装置。
(8)前記潜像担持体の移動方向において前記潤滑剤塗布装置による潤滑剤の塗布後に該潤滑剤の膜厚を規定する部材が設けられていることを特徴とする(3)乃至(7)のいずれかに記載の画像形成装置。
(9)(3)乃至(8)のいずれかに記載の画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジであって、
前記潜像担持体およびこれに対する画像形成処理に用いられる帯電装置、現像装置およびクリーニング装置の少なくとも一つが纏めて収容されるケーシングを備え、該ケーシングが前記画像形成装置に対して着脱可能に設けられることを特徴とするプロセスカートリッジ。
本発明によれば、潤滑剤塗布部材として用いられるブラシローラが、その軸方向両端部でのブラシ繊維の直径を端部間でのブラシ繊維の直径よりも大きくされているので、軸方向両端部での固形潤滑剤の削り取り量が端部間でのそれよりも多くなる。これにより、ブラシローラの使用初期においてブラシ繊維の機械的疲労が少なく削り取り量が多くなりがちな場合でも、端部間での削り取り量を過剰な状態としないようにできる。この結果、使用初期における過剰な削り取りを防止して過剰な潤滑剤塗布が抑制できる。
特に、固形潤滑剤は、特殊な形状とすることなく、長手方向で均一な厚さを持つ一般的な形状のものを用いた場合でもブラシとの均一接触を行わせることができる。
本発明による潤滑剤塗布装置を装備したプロセスカートリッジが適用される画像形成装置の内部構成を説明するための図である。 本発明による潤滑剤塗布装置を装備したプロセスカートリッジの構成を説明するための図である。 本発明による潤滑装置の要部構成を説明するための模式図である。 図3に示した要部構成の作用を説明するための模式図である。
以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本発明による潤滑剤供給装置を備えたプロセスカートリッジが適用される画像形成装置の本体100における内部機構の全体概略構成を示している。
図1において符号10c、10m、10y、10bは、それぞれシアン、マゼンタ、イエロ、ブラックの4つの画像形成ユニットであり、タンデム式に並べて設けられている。
各画像形成ユニットには、それぞれドラム状の像担持体11c、11m、11y、11bが備えられ、その図中時計まわりの回転にともない、まず各帯電装置12c、12m、12y、12bで表面を一様に帯電し、次いで共通の書込み装置13からのレーザ光Lc、Lm、Ly、Lbで書き込みを行い、その後、各現像装置14c、14m、14y、14bによるトナー供給によって像担持体11c、11m、11y、11b上に色毎の単色画像が形成されるようになっている。
各画像形成ユニットにおいて形成された色毎の画像は、各像担持体11c、11m、11y、11bと対面する展張面を有した無端状ベルトからなる中間転写体15に対し、各1次転写装置16c、16m、16y、16bからの転写バイアスにより順次転写されて重畳される1次転写工程によりフルカラー画像として形成される。
一方、詳細な図示はしないが、複数段の給紙カセット21を備えた給紙部200からは、適宜タイミングで給送ローラ20の1つが選択的に回転され、給紙カセット21から所定要旨(記録媒体)22が繰り出されるようになっている。
繰り出された所定用紙(記録媒体)は、用紙搬送路(記録媒体搬送路)23を通して搬送されて一対のレジストローラ24間に突き当てられることで中間転写体15上のフルカラー画像の位置との整合を採るためのレジストタイミングが設定された上で2次転写装置25の位置に向けて給送され、2次転写装置25による転写バイアスを介して重畳画像を一括転写されるようになっている。
一括転写による2次転写工程を終了した所定用紙(記録媒体)22は、用紙搬送路23を通過して定着装置30の定着ニップ部に送られ、定着ニップ部を通過する際に作用する熱・圧力によってトナーが融解・浸透されることで定着され、排出ローラ26によって画像形成装置本体100上の排紙トレイ27に排出される。
1次転写終了後の各像担持体11c、11m、11y、11bは、一次クリーニング装置17c、17m、17y、17bによりクリーニングされることにより残トナーや紙粉などの異物が除去される。また、2次転写終了後の中間転写体15は、2次クリーニング装置18によってクリーニングされることにより残トナーが除去される。
一方、2次転写行程を終えた所定用紙(記録媒体)22に対して表裏両面への画像を形成する場合には、定着装置30を通過した所定用紙(記録媒体)22が搬送路切換爪33によって搬送方向を切り換えられて両面ユニット92に向け搬送される。
両面ユニット92では、スイッチバック路93において所定用紙(記録媒体)22をスイッチバックさせて表裏反転してから再給紙路94を通過させて再度画像形成装置本体100側のレジストローラ24に向け給送するようになっており、所定用紙(記録媒体)22は、レジストローラ24によるレジストタイミング設定によって再度2次転写工程を実施される。なお、両面ユニット92は、支軸35を支点として開閉可能(符号Rで示す方向)に設けられており、所定用紙(記録媒体)22のジャムが発生した場合には、その搬送経路および給紙部36を外部に露呈できる状態に開放することができるようになっている。
なお、図1中、符号28c、28m、28y、28kは、図示しない粉体搬送装置を用いて各色の現像装置10c、10m、10y、10kに向けた補給トナーを収容しているトナーボトルを示している。
図2は、図1に示した画像形成ユニットに用いられるプロセスカートリッジの構成を示す図である。
図2においてプロセスカートリッジ300は、一つのカートリッジケース301の内部に、感光体11とともに、帯電装置12、現像装置14、クリーニング装置17、図示されない除電装置などの電子写真方式の画像形成プロセス装置が組み込まれて一体化されている。
プロセスカートリッジ300は、上述した画像形成プロセス装置を纏めて収容することにより作像ユニットを小型化して感光体11に対する各プロセス装置の位置精度を向上させることができる。しかも、画像形成装置本体100に対して一括して着脱可能に設けられていることで、個々の部品などの不具合をプロセスカートリッジの修理や交換で対応できるようにしてメンテナンス性を向上させることができる。
画像形成装置本体100がタンデム方式を対象としているので、本実施形態においては、各作像ユニットでのプロセスカートリッジが異なる色のトナーを用いるだけでそれぞれ同一構成とされている。
ここで、プロセスカートリッジ300には、感光体11とともに、これに対する画像形成処理に用いられる、帯電装置12、現像装置14、クリーニング装置17、図示されない除電装置などの装置を纏めて設ける必要はなく、この発明では、感光体11とともに、いくつかの装置を纏めて収容できるようにすればよい。
なお、帯電装置12、現像装置14、クリーニング装置17などの各プロセス装置をそれぞれモジュール化し、プロセスカートリッジ300ごと交換できるとともに、プロセスカートリッジ300を画像形成装置本体100から取り外した状態においてモジュール単位で交換できるようにしてもよい。このようにすると、使い勝手がよく、使えるプロセス装置をプロセスカートリッジ300の寿命とともに廃棄することによる資源の無駄使いを防ぐことができる。
図2に示すように、本実施形態に用いられるクリーニング装置17は、プロセスカートリッジ300のカートリッジケース301にブレードホルダ302を取り付け、そのブレードホルダ302でクリーニングブレード303の基端を支持し、クリーニングブレード303の先端を感光体11の外周面に押し当てる。
カートリッジケース301には、またマイラ(登録商標)フィルム等の樹脂フィルム304の基端を取り付け、先端を同じく感光体11の外周面に軽く押し当てている。
プロセスカートリッジ300の内部には、感光体11の回転方向aにおいて、クリーニング工程に用いられるクリーニングブレード303の下流側で帯電工程に用いられる帯電装置12の上流側に、感光体11を塗布対象物として潤滑剤を供給するための潤滑剤供給装置400が設けられている。
潤滑剤供給装置400は、固形潤滑剤401と、これに接触して固形潤滑剤401を感光体11に塗布する潤滑剤供給部材402と、潤滑剤供給部材402と感光体11との接触位置の下流に配置されて感光体11の表面に塗布された潤滑剤を均して均一な膜厚に規定して塗り広める潤滑剤均し部材403とを備えている。
本実施例における潤滑剤均し部材403は、ゴムブレードが用いられ、塗布ブレードとして機能するようになっている。
固形潤滑剤401は、感光体11の長手方向、いわゆる、軸方向において均一な厚さで形成され、弾性体401Aによる押圧付勢によって潤滑剤供給部材402に押圧されて接触できるように支持されている。
なお、固体タイプの潤滑剤401としては、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類、滑石(タルク)類、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロポロピレン共重合体等のフッ素系樹脂、カルナウバワックスのような天然ワックスが挙げられる。
以上のような構成を対象として本実施例の特徴について説明する。
本実施例の特徴は、固形潤滑剤401に接触する潤滑剤供給部材402の構成にある。つまり、潤滑剤供給部材402は、ブラシ繊維を周方向に植毛したブラシローラが用いられ、その軸方向において両端部でのブラシ繊維の直径が端部間でのブラシ繊維の直径よりも大きくされている。
図3は、特徴となる構成を説明するための模式図であり、同図において潤滑剤供給部材402であるブラシローラは、回転軸402Aに一体化されたコア体(図示されず)の外周面にブラシ繊維が植毛されて構成されており、ブラシ繊維の直径に関して、ブラシローラの軸方向両端部での直径をD1とし、端部間での直径をD0としたとき、D1>D0の関係とされ、軸方向両側(図3中、符号Lで示す領域)での直径が端部間のそれよりも大きく設定されている。
本実施例では、直径を大きくされた軸方向両端部領域が、端部間に設定される感光体11での画像形成領域外に設定されている。このように、ブラシ繊維の直径をブラシローラの軸方向両端部において端部間よりも大きくする場合の対象としては、本実施例と同様に、削り取りによる潤滑剤の供給を行う装置であれば、画像形成装置に限らないこともちろんである。
本実施例は以上のような構成であるから、潤滑剤塗布手段402に相当するブラシローラ(以下の説明においては、ブラシローラ402と表現することもある)の使用初期のように、ブラシ繊維に機械的疲労が生じておらず、永久歪み、いわゆる、へたりが生じていない場合、ブラシローラ402の軸方向両端部が端部間でのブラシ繊維よりも固形潤滑剤401に対する食い込み量が多くなることにより、端部間での接触圧力よりも接触圧力が高くなっている。
このときの端部間でのブラシ繊維の接触圧力は、感光体11に対する潤滑剤塗布量が所定の量となる削り取り量が得られる接触圧力に設定されている。
この状態においてブラシローラ402が回転を継続されると、軸方向両端部、換言すれば、感光体11の画像形成領域外での固形潤滑剤401を対象とした削り取り量が多くなり、固形潤滑剤401は、図4に示すように、ブラシローラ402の軸方向両端部の領域Lが端部間よりも多く削り取られることになる。
これにより、端部間でのブラシ繊維による削り取り量は所定の塗布量が得られる接触圧力を維持できるので、感光体11に対する過剰な塗布状態が防止されることになる。
一方、使用開始から経過したブラシローラ402は、固形潤滑剤401との接触時に受ける負荷によって倒れ込み変形し、この変形が継続されることで機械的疲労による永久歪が生じる傾向となる。
このとき、固形潤滑剤401は、ブラシローラ402の軸方向に平行する長手方向両端部が端部間よりも多く削り取られているので、図4に示すように、端部間との間に段差が生じる。これにより、ブラシローラ402は、軸方向において固形潤滑剤401側からの押圧力によって均一接触するようになり、軸方向において均等な接触圧力で固形潤滑剤401と接触することになる。
以上のような実施例においては、使用初期において端部間が相当する画像形成領域での接触圧力が過大となるのを軸方向端部側でのブラシ繊維の直径の違いによって抑制することができるので、過大な接触圧力によって接触した際の削り取り量が過剰となるのを防止することができる。
上述したように、ブラシローラ402の使用初期において画像形成領域での接触圧力が過大となるのを防止できる本実施例においては、このための構成として、固形潤滑剤を特殊な形状とすることなく、ブラシローラ402側での軸方向の形態を異ならせるだけの簡単な構成を用いることができる。この結果、固形潤滑剤を特殊な形状とした場合のように、感光体の形式、換言すれば、画像形成領域の大きさに対応する形状の固形潤滑剤を準備するというようなことがなくなり、部品管理コストの低減が図れる。
本実施例においては、潤滑剤塗布装置400が感光体11の移動方向である回転方向におけるクリーニング装置として用いられるクリーニングブレード303の下流側に配置されているので、感光体11の表面に転写残トナーなどが存在しない状態で潤滑剤を塗布することができる。これにより、転写残トナーにより潤滑剤の塗布ムラや塗布不足が生じるのを防止することができる。
また本実施例においては、感光体11の移動方向である回転方向における帯電装置12の上流側に潤滑剤塗布装置400が配置されて潤滑剤の過剰な供給が防止されるので、潤滑剤の供給量が過大な場合に発生する虞のある、感光体に接触、あるいは近接している帯電部材が潤滑剤で汚染されることや帯電不良の発生を防止することができる。
100 画像形成装置
300 プロセスカートリッジ
400 潤滑剤塗布装置
401 固形潤滑剤
401A 押圧手段としての弾性体
402 潤滑剤供給部材としてのブラシローラ
403 均し部材
D1,D2 ブラシ繊維の直径
L1 ブラシローラの軸方向両端側の領域
特開2006−251751号公報 特開2002−365973号公報 特開2005−140875号公報

Claims (9)

  1. 固形潤滑剤と、固形潤滑剤を削り取ることにより該潤滑剤を被塗布対象物に供給する潤滑剤供給部材とを備えた潤滑剤塗布装置において、
    前記固形潤滑剤は、長手方向全域に亘って同一厚さを持つ形状とされ、
    前記潤滑剤供給部材は、前記固形潤滑剤の表面に接触可能なブラシ繊維を備えたブラシローラで構成され、前記固形潤滑剤の長手方向両端部に対向するブラシ繊維の直径が該端部間でのブラシ繊維の直径よりも大きくされていることを特徴とする潤滑剤塗布装置。
  2. 前記固形潤滑剤は、前記潤滑剤供給部材に対して押圧されて接触する構成であることを特徴とする請求項1に記載の潤滑剤塗布装置。
  3. 請求項1または2に記載の潤滑剤塗布装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
  4. 潜像担持体が被塗布対象物として用いられることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記潤滑剤塗布装置におけるブラシローラの軸方向両端が被塗布対象物として用いられる潜像担持体の軸方向における画像形成領域外に対応させてあることを特徴とする請求項3または4に記載の画像形成装置。
  6. 前記潤滑剤塗布装置を前記潜像担持体の移動方向において該潜像担持体に対するクリーニング工程後に設けたことを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記潤滑剤塗布装置を前記潜像担持体の移動方向において該潜像担持体に対する帯電工程前に設けたことを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 前記潜像担持体の移動方向において前記潤滑剤塗布装置による潤滑剤の塗布後に該潤滑剤の膜厚を規定する部材が設けられていることを特徴とする請求項3乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。
  9. 請求項3乃至8のいずれかに記載の画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジであって、
    前記潜像担持体およびこれに対する画像形成処理に用いられる帯電装置、現像装置およびクリーニング装置の少なくとも一つが纏めて収容されるケーシングを備え、該ケーシングが前記画像形成装置に対して着脱可能に設けられることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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