JP2011215584A - 潤滑剤供給装置並びにこれを備えた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

【課題】末期における潤滑剤供給量の不足及び初期における潤滑剤供給量の過多の少なくとも一方を改善することで、初期から末期にわたる潤滑剤供給量の偏差を小さくすることを目的とする。
【解決手段】固形潤滑剤162をブラシローラ161へ押圧する押圧機構163は、単一バネ163Cの付勢力を受けて支点163Bを中心に回動することで、固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する2つの可動部材163Aを備えておる。初期から中間期を経て固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、末期に固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が中間期よりも大きくなるように、ケーシング内壁164に当接する可動部材の湾曲形状部分の曲率が設定されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、固形潤滑剤に当接してこれを摺擦することで削り取った潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する潤滑剤供給装置、並びに、これを備えたプロセスカートリッジ及び複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
この種の潤滑剤供給装置としては、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この特許文献1に記載された潤滑剤供給装置は、バー状の固形潤滑剤に当接し、これを摺擦することで削り取った微粉末状の潤滑剤を感光体ベルトや中間転写ベルト(潤滑剤供給対象)に供給するブラシローラ(供給部材)を備えている。固形潤滑剤は、押圧機構によってブラシローラへ押圧されている。ブラシローラが回転すると、これに当接している固形潤滑剤が摺擦され、これにより削り取られてブラシローラに付着した潤滑剤が、感光体ベルトや中間転写ベルトの表面に塗布される。この潤滑剤供給装置では、固形潤滑剤がブラシローラによる摺擦で徐々に削られても、固形潤滑剤とブラシローラとの当接圧が初期から末期にかけて一定となるように、押圧機構が固形潤滑剤をブラシローラへ押圧している。
図15は、上記特許文献1に記載された潤滑剤供給装置の押圧機構の主要部を示す部分拡大図である。この図は、固形潤滑剤162の長尺方向(図中左右方向)及び固形潤滑剤162のブラシローラ161への押圧方向(図中上下方向)の両方向に対して直交する方向から見たときのものであって、固形潤滑剤162の長尺方向一端側を拡大したものである。なお、固形潤滑剤162の長尺方向他端側の構成も同じである。
この押圧機構463は、固形潤滑剤162のブラシローラ161と当接する側(図中下側)とは反対側の部分をその長手方向にわたって保持する潤滑剤保持部材162Aが設けられている。この潤滑剤保持部材162Aの長手方向両端部には、図15に示すように、押圧部材としての可動部材463Aがそれぞれ取り付けられている。これらの可動部材463Aの一端(取付端部)は、潤滑剤保持部材162Aに対して回動自在に取り付けられており、他端(回動端部)は、その取付位置163Bを支点(回動中心)として図中矢印Cの方向に回動自在となっている。これらの可動部材463Aには、単一の付勢手段である単一バネ163Cの各端部がそれぞれ取り付けられている。各可動部材463Aは、この単一バネ163Cから潤滑剤保持部材162Aの長手方向中心に向かう図中矢印Dの向きの付勢力を得ている。この付勢力によって、各可動部材463Aの回動端部は、図15に示すように潤滑剤保持部材162Aから離れる方向に回動する力を得ている。各可動部材463Aは、固形潤滑剤162の長尺方向及び固形潤滑剤162のブラシローラ161への押圧方向の両方向に平行な面に沿って切断した断面が円弧状である当接部を有している。この当接部は、各可動部材463Aを回動させる単一バネ163Cの付勢力により、固形潤滑剤162の長尺方向に平行かつ固形潤滑剤162のブラシローラ161への押圧方向に直交する面である固定壁(被当接部)164に当接している。各可動部材463Aの当接部が固定壁164に当接していることで、各可動部材463Aを回動させる単一バネ163Cの付勢力は、固形潤滑剤162を保持する潤滑剤保持部材162Aを、固定壁164から離れる方向へ付勢することになる。その結果、固形潤滑剤162がブラシローラ161に押圧される。2つの可動部材463Aは、単一バネ163Cの付勢力を受けて互いに均等な力で固定壁164を押すので、固形潤滑剤162は、その長尺方向においてブラシローラ161へ均一に押圧される。その結果、ブラシローラ161の回転により摺擦されることで削り取られる潤滑剤の量は、長尺方向において均一となり、感光体5の表面に潤滑剤をムラなく塗布することができる。
更に、上記特許文献1に記載の押圧機構463は、図16に示すような一般的な押圧機構に比べて次の点でも有利である。
図16に示す押圧機構563においては、経時使用により固形潤滑剤162の高さが減るにつれて固形潤滑剤162の加圧力が次第に減っていく。そのため、ブラシローラ161による固形潤滑剤162の削り量が経時的に減少していき、初期から末期にかけて潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量の変動が大きい。これに対し、図15に示す上記特許文献1に記載の押圧機構463においては、経時使用によって固形潤滑剤162の高さが減っても固形潤滑剤162の加圧力の減少を抑制できる。よって、初期から末期にかけて潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることができる。
このような結果が得られる理由は、次の通りである。
一般に、初期から固形潤滑剤162が無くなるまでの間に変化するバネの伸び変化量に対し、バネ全体の長さを長くすれば長くするほど、バネの伸び変化量に対するバネの付勢力変動は小さくて済む。図16に示す押圧機構563においては、バネ563Cを圧縮した状態で配置し、その付勢力(押し出し力)の方向とブラシローラ161に対する固形潤滑剤162の押圧方向とを一致させる必要がある。このような構成では、バネ全体の長さを長くするほど、バネ563Cの付勢力方向とブラシローラ161に対する固形潤滑剤162の押圧方向とを一致させることが困難となることから、バネ全体の長さを長くするにも限界がある。加えて、図16に示す押圧機構563では、ブラシローラ161の径方向にバネの長さ分の配置スペースを確保しなければならず、装置の大型化につながる。これらの理由から、図16に示す押圧機構においては、比較的短いバネを使用しなければならない制約がある。その結果、初期から固形潤滑剤162が無くなるまでの間に変化するバネ563Cの伸び変化量に対するバネ563Cの付勢力変動が大きく、経時使用により固形潤滑剤162の高さが減るにつれて固形潤滑剤162の加圧力がどんどん減っていく。
これに対し、上記特許文献1に記載の押圧機構463においては、図15に示したように、バネ163Cを伸ばした状態で配置し、その付勢力(引っ張り力)でブラシローラ161に対して固形潤滑剤162を押圧できる。よって、バネ全体の長さを長くしても図16に示す圧縮バネを利用した押圧機構のような問題は生じない。しかも、上記特許文献1に記載の押圧機構463では、バネ163Cの長さ方向が固形潤滑剤162の長尺方向に一致する。したがって、固形潤滑剤162の長尺方向のスペースを有効活用してバネ163Cの長さを長くすることができ、バネ163Cの長さを長くしてもブラシローラの径方向に配置スペースが広がることはなく、装置が大型化しない。そのため、上記特許文献1に記載の押圧機構463によれば、図16に示す押圧機構で使用していた圧縮バネ563Cの長さよりもずっと長いバネ163Cを採用できる。その結果、初期から固形潤滑剤162が無くなるまでの間に変化するバネ563Cの伸び変化量に対するバネ563Cの付勢力変動が小さく、経時使用により固形潤滑剤162の高さが減っても固形潤滑剤162の加圧力の減少を抑制できる。
図17は、上記特許文献1に記載に基づいて、押圧機構463の可動部材463Aに働く力を説明したときの説明図である。
この押圧機構463においては、可動部材463Aが取付位置163Bを支点として回動自在に構成されている。ここで、各可動部材463Aが固定壁(被当接部)164と当接する地点を作用点とし、この作用点と支点との長さをLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向(図中上下方向)とのなす角を(π−θ)とする。また、可動部材463Aがバネ163Cから付勢力Fを受ける地点を力点とし、その力点と支点との長さをIとし、これらの点を結ぶ方向と付勢力Fの方向とのなす角度をφとする。このとき、上記特許文献1の記載によれば、作用点に生じる力(各可動部材463Aが固定壁(被当接部)164を押す方向の力)の大きさNは、下記の式(1)に示すとおりである。
N = (I/L)×F×sinφ×cosθ ・・・(1)
ここで、上記特許文献1に記載の押圧機構463においては、ブラシローラ161による摺擦によって固形潤滑剤162が減少すると、力点の位置が図中右側へ変位し、バネ163Cが縮んでいくので、バネ163Cによる付勢力Fが減少することになる。その結果、摺擦により固形潤滑剤162が減少すると、付勢力Fは、作用点に生じる力の大きさすなわち押圧力Nを小さくなる方向へ変化させる。ただし、固形潤滑剤162の減少量(hの増大量)に対する付勢力Fの減少量は、図16に示した押圧機構563に比べて遙かに少なくなる。したがって、固形潤滑剤162の減少量(hの増大量)に対する押圧力Nの減少量を小さく抑えることができる。
また、ブラシローラ161による摺擦によって固形潤滑剤162が減少すると、その減少分だけ図中符号hが大きくなるので、作用点と支点とを結ぶ方向と押圧方向(図中上下方向)とのなす角度(π−θ)が小さくなる。すなわち、角度θが大きくなる。よって、上記特許文献1に記載の上記式(1)によれば、固形潤滑剤162が減少するにつれてcosθは減少していき、その分だけ作用点に生じる力の大きさNが小さくなっていく。しかしながら、上記特許文献1に記載の押圧機構463においては、固形潤滑剤162が減少すると、力点と支点とを結ぶ方向と付勢力Fの方向とのなす角度φが大きくなるように構成されている。よって、固形潤滑剤162が減少するにつれてsinφは増大していく。したがって、その分だけ作用点に生じる力の大きさNが大きくなっていくので、上記特許文献1の考え方によれば、cosθの減少によるNの減少分をsinφの増大によるNの増大分で少なくとも一部は相殺することができる。
更に、上記特許文献1に記載の押圧機構463では、図15に示すように、固定壁164と当接する可動部材463Aの当接部が円弧状になっておる。これにより、固形潤滑剤162の減少に応じて固定壁164に対する可動部材463Aの当接箇所が徐々に変わる結果、固形潤滑剤162が減少すると作用点と支点との長さLが長くなっていく。ここで、作用点と支点との長さLが長くなっていくということは、作用点に生じる力の大きさすなわち押圧力Nを小さくなる方向へ変化させることになる。しかし、作用点と支点との長さLが長くなっていくということは、θを小さくなる方向に変化させることができる。したがって、固形潤滑剤162の減少に応じて減少するcosθの減少率を小さく抑えることができるようになる。
以上のように、上記特許文献1に記載の押圧機構463によれば、ブラシローラ161による摺擦により固形潤滑剤162が減少してhが増大すると、これに伴い、上記特許文献1の考え方によれば、Lが大きくなり、Fが減少し、sinφが増大し、cosθが減少することになる。その一方、上述したように、図16に示す押圧機構563に比べてFの減少率を抑制することができる。更に、作用点と支点との長さLが徐々に長くなる構成を採用することで、cosθの減少率も抑えることができる。その結果、図17に示す押圧機構に比べて、押圧力Nの減少率を総合的に抑制することができる。したがって、ブラシローラ161による摺擦により固形潤滑剤162が減少しても、作用点に生じる力の大きさNの変動量を小さくできるので、初期から末期にかけて潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることができるという効果が得られる。
上記特許文献1に記載された押圧機構463によれば、固形潤滑剤162の減少により増大することで押圧力Nを変動させる各種パラメータを適宜調整することで、図16に示した押圧機構563と比較して、初期から末期にかけて押圧力Nの変動量を小さくすることが可能である。しかしながら、上記特許文献1に記載された押圧機構であっても、固形潤滑剤162が所定量以上削り取られて固形潤滑剤162の残りが少なくなった末期において、潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量が不足するという問題が生じた。
また、上記特許文献1に記載された押圧機構463によれば、例えば溶融成型した固形潤滑剤を用いた場合には、上述した各種パラメータを適宜調整することで、固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期にかけては、適切な量の粉末潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給することができる。しかしながら、上記特許文献1に記載された押圧機構であっても、例えば粉体状潤滑剤を圧縮成型した固形潤滑剤を用いた場合には、初期において潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量が過多となる事態が起こるという問題が生じた。
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、末期における潤滑剤供給量の不足及び初期における潤滑剤供給量の過多の少なくとも一方を改善することで、初期から末期にわたる潤滑剤供給量の偏差を小さくできる潤滑剤供給装置並びにこれを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、固形潤滑剤と、該固形潤滑剤に当接し、これを摺擦することで削り取った潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する供給部材と、該固形潤滑剤を該供給部材へ押圧する押圧機構とを備えた潤滑剤供給装置において、上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、固形潤滑剤と、該固形潤滑剤に当接し、これを摺擦することで削り取った潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する供給部材と、該固形潤滑剤を該供給部材へ押圧する押圧機構とを備えた潤滑剤供給装置において、上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の潤滑剤供給装置において、上記初期から上記末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、上記初期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項2又は3の潤滑剤供給装置において、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記初期から上記中間期にかけてL×cosθの変動量が一定又は小さくなる形状とすることで、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるようにしたことを特徴とするものである。ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。
また、請求項5の発明は、請求項2乃至4のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記固形潤滑剤は、粉体状潤滑剤を圧縮成型したものであることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項2乃至5のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が上記中間期よりも大きくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1又は6の潤滑剤供給装置において、上記初期から上記末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、上記末期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、6又は7の潤滑剤供給装置において、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記中間期から上記末期にかけてL×cosθの変動量が小さくなる形状とすることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とするものである。ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記付勢手段は、上記固形潤滑剤の押圧方向に対して直交する方向の付勢力を発生させるものであることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記固形潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材を備え、上記複数の押圧部材は、該潤滑剤保持部材を介して押圧するものであることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記付勢手段は、バネであることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを一体的に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、上記潤滑剤供給手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを有し、該像担持体上の画像を最終的に記録材上に転移させて該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記潤滑剤供給手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置を用いたことを特徴とするものである。
本発明者は、鋭意研究の結果、末期において潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量が不足するという問題が、以下の原因によって引き起こされることを見出した。すなわち、近年の固形潤滑剤162の長寿命化により、末期には、経時使用によって供給部材による固形潤滑剤の削り能力が必要能力以下まで低下してしまう。その結果、初期や中間期と同じ押圧力では、末期において十分な量の粉末潤滑剤を固形潤滑剤から削り取ることができなくなる。そのため、末期において潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量が不足するという問題が引き起こされる。
そこで、請求項1に係る発明では、末期における固形潤滑剤の押圧力が中間期よりも大きくなるように構成している。このように末期における固形潤滑剤の押圧力を大きくすることで、末期に低下する供給部材の削り能力を補うことができ、末期においても中間期に近い又は同程度の潤滑剤削り量を実現できる。
また、本発明者は、鋭意研究の結果、例えば粉体状潤滑剤を圧縮成型した固形潤滑剤を用いた場合に初期における潤滑剤供給量の過多が生じる問題が、以下の原因によって引き起こされることを見出した。すなわち、粉体状潤滑剤を圧縮成型した固形潤滑剤は、供給部材による削りはじめは、その摺擦によって粉体状潤滑剤が微小な塊状態となって固形潤滑剤から剥離してしまう場合があり、これにより所望の削り量よりも多くの潤滑剤が削り取られてしまう。その結果、初期における潤滑剤供給量の過多が生じる。なお、このように粉体状潤滑剤が微小な塊状態となって固形潤滑剤から剥離する剥離現象は、中間期に入るとほとんど生じないので、中間期では所望の削り量を安定して得ることができる。
そこで、請求項2に係る発明では、初期における固形潤滑剤の押圧力が中間期よりも小さくなるように構成している。このように初期における固形潤滑剤の押圧力を小さくすることで、初期に生じる剥離現象の発生を抑制することができ、初期においても中間期に近い又は同程度の潤滑剤削り量を実現できる。
以上、本発明によれば、末期における潤滑剤供給量の不足及び初期における潤滑剤供給量の過多の少なくとも一方を改善することができるので、初期から末期にわたる潤滑剤供給量の偏差を小さくできるという優れた効果が奏される。
実施形態のプリンタの全体構成を示す概略図である。 同プリンタが備える4つの画像形成ユニットのうちの1つの構成を示す概略図である。 同プリンタが備える潤滑剤塗布装置の押圧機構の主要部を示す部分拡大図である。 初期における可動部材とケーシング内壁との当接状態を示す説明図である。 中間期における同可動部材と同ケーシング内壁との当接状態を示す説明図である。 初期から末期にかけての同可動部材の姿勢変化を示す説明図である。 同押圧機構による固形潤滑剤の押圧力の経時変化を示すグラフである。 同潤滑剤塗布装置と比較例に係る潤滑剤塗布装置と比較した潤滑剤消費率の初期から中間期にかけての経時変化を示すグラフである。 変形例において、初期における可動部材とケーシング内壁に設けられた傾斜台との当接状態を示す説明図である。 中間期における同可動部材と同傾斜台との当接状態を示す説明図である。 初期から末期にかけての同可動部材の姿勢変化を示す説明図である。 実施形態2において、初期から末期にかけての可動部材の姿勢変化を示す説明図である。 実施形態2の押圧機構による固形潤滑剤の押圧力の経時変化を示すグラフである。 実施形態2に係る潤滑剤塗布装置と比較例に係る潤滑剤塗布装置と比較した潤滑剤消費率の初期から末期にかけての経時変化を示すグラフである。 特許文献1に記載された潤滑剤供給装置の押圧機構の主要部を示す部分拡大図である。 潤滑剤供給装置で一般に採用されている押圧機構の主要部を示す部分拡大図。 特許文献1に記載に基づいて、押圧機構の可動部材に働く力を説明したときの説明図である。 実施形態1及び2の押圧機構の可動部材に働く力を説明するための説明図である。
〔実施形態1〕
以下、本発明を、画像形成装置としてのプリンタに適用した一実施形態(以下、本実施形態を「実施形態1」という。)について説明する。

図1は、本実施形態1におけるプリンタの全体構成を示す概略図である。
本プリンタ1の装置本体内部には、4個の像担持体である感光体を備えた画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dが、装置本体に対してそれぞれ着脱可能に装着されている。また、装置本体の略中央部分には、複数のローラに掛け渡された転写ベルト31を備える転写装置3が設けられている。転写ベルト31は、図中矢印Aの方向に回転駆動する。画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dは転写ベルト31の上方に位置し、各感光体5が転写ベルト31の表面に接触するように配置されている。また、各画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dに対応して、使用するトナーの色が互いに異なる現像装置10A,10B,10C,10Dが設けられている。各画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dは、互いにほぼ同様の構成であり、画像形成ユニット2Aはマゼンタに対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Bはシアンに対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Cはイエローに対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Dはブラックに対応する画像を形成する。
また、画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dの上方には、書込ユニット6が配置されている。書込ユニット6は、各色毎に用意されたレーザーダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラー及びポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたfθレンズや長尺シリンドルカルレンズ等の光学系とから構成されている。レーザーダイオードから射出されたレーザー光はポリゴンスキャナにより偏向走査され、各感光体5上に照射される。
また、転写ベルト31の下方には両面ユニット7が配置されている。また、装置本体の図中左方には、画像形成後の転写紙(記録材)を反転させて排出したり両面ユニット7ヘ搬送したりする反転ユニット8が装着されている。両面ユニット7は、対をなす搬送ガイド板45a,45bと、対をなす複数(この例では4組)の搬送ローラ46とから構成されている。転写紙の両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニット8の反転搬送路54に搬送されてスイッチバック搬送された転写紙を受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。反転ユニット8は、上述したように両面画像形成する際の転写紙を表裏反転させて両面ユニット7へ搬出したり、画像形成後の転写紙をそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする。給紙カセット11,12が設けられている給紙部には、転写紙を1枚ずつ分離して給紙する分離給紙都55,56がそれぞれ設けられている。
また、転写ベルト31と反転ユニット8との間には、画像が転写された転写紙上に画像を定着させる定着装置9が設けられている。この定着装置9の転写紙搬送方向下流側には、反転排紙路20を分岐させて形成し、そこに搬送した転写紙を排紙ローラ対25により排紙トレイ26上に排出可能にしている。給紙カセット11,12は、装置本体の下部に設けられ、上下2段にサイズの異なる転写紙を収納する。また、装置本体の図中右側面には、手差しトレイ13が図中矢印Bの方向に開閉可能に設けられており、この手差しトレイ13を開放することにより、そこから手差し給紙ができるようになっている。
図2は、4つの画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dのうちの1つの構成を示す概略図である。
画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dは、静電潜像が形成される感光体5と、その感光体5の表面を一様に帯電させる帯電装置14と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニングするクリーニング装置15とから構成されている。この画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dは、それぞれ、プリンタ本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジとなっている。
感光体5は、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、あるいは、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いたOPC感光体が好ましい。
帯電装置14は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここではローラ方式の帯電装置14を示す。帯電装置14は、帯電ローラ141、帯電ローラ141を清掃するために当接されている帯電ローラクリーニングブラシ142、帯電ローラ141に接続される図示しない電源を備える。帯電装置14は、帯電ローラ141に高電圧を印加して感光体5の表面を一様に帯電する。
クリーニング装置15は、感光体5に当接するクリーニングブレード151を備え、クリーニングブレード151よりも感光体表面移動方向上流側に、固形潤滑剤162を削って微粉末状の潤滑剤を感光体5の表面(潤滑剤供給対象)に供給する潤滑剤供給装置としての潤滑剤塗布装置16を内蔵している。この潤滑剤塗布装置16の詳細について後述する。一次転写を終えた後の感光体5の表面に残存したトナーは、先ず、潤滑剤塗布装置16により感光体5上から回収されるとともに、その感光体5の表面に潤滑剤が塗布される。その後、感光体5上に残存するトナーはクリーニングブレード151によって掻き取られる。なお、本実施形態1では、潤滑剤塗布装置16をクリーニング装置15に内蔵しているが、クリーニング装置15とは別体に構成してもよい。
現像装置10A,10B,10C,10Dは、感光体5に対向した現像ローラ、現像剤を撹拌しながら搬送するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成されている。本実施形態1では、現像剤としてトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いる。そのため、現像ローラは、回転駆動するスリーブとその内部に固定配置された磁石とから構成されている。また、各現像装置10A,10B,10C,10Dには、トナー濃度センサの出力に応じて図示しないトナー補給装置からトナー補給がなされる。磁性キャリアは、芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本実施形態1では、芯材としてフェライトやマグネタイトを用いた樹脂被覆キャリアを用いる。芯材の粒径は、20〜65μm、好ましくは30〜60μm程度が適当である。キャリア被覆層に使用される樹脂としては、スチレン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物、共重合体を用いることができる。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸潰法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
次に、本プリンタ1の動作について説明する。
画像形成動作を開始すると、各感光体5は図中時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、各感光体5の表面は、帯電ローラ141により一様に帯電された後、画像形成ユニット2Aの感光体については書込ユニット6によりマゼンタの画像に対応するレーザー光が、画像形成ユニット2Bの感光体5についてはシアンの画像に対応するレーザー光が、画像形成ユニット2Cの感光体についてはイエローの画像に対応するレーザー光が、画像形成ユニット2Dの感光体5についてはブラックの画像に対応するレーザー光が、それぞれ照射される。これにより、各感光体5の表面には、各色の画像データに対応した静電潜像がそれぞれ形成される。各静電潜像は、感光体5が回転することによりそれぞれ現像装置10A,10B,10C,10Dとの対向位置に到達し、そこでマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーにより現像されて、4色のトナー像となる。
一方、給紙カセット11,12から転写紙が分離給紙部により給紙され、それが転写ベルト31の直前に設けられているレジストローラ対59により、各感光体5上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙は、転写ベルト31の入口付近に配設している紙吸着ローラ5Bによりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト31の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙は、転写ベルト31に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色トナー像が順次転写されていき、4色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。その転写紙は、定着装置9で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は指定されたモードに応じ、排紙系を通って装置本体上部の排紙トレイ26に反転排紙されたり、定着装置9から直進して反転ユニット8内を通ってストレート排紙されたり、あるいは、両面画像形成モードが選択されているときには、上述した反転ユニット8内の反転搬送路に送り込まれた後にスイッチバックされて両面ユニット7に搬送され、そこから再給紙されて画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dが設けられている画像形成部で、裏面に画像が形成された後に排出される。
次に、本発明の特徴部分である、潤滑剤塗布装置16の構成について説明する。
本実施形態1における潤滑剤塗布装置16は、図2に示すように、供給部材としてのブラシローラ161と、図中紙面方向に長尺な棒状の固形潤滑剤162と、押圧装置である押圧機構163とから構成されている。ブラシローラ161の回転方向は、感光体5に対して連れ回り方向である。ブラシローラ161は、ナイロン、アクリル等の樹脂にカーボンブラック等の抵抗制御材料を添加して体積抵抗率1×103Ωcm以上1×108Ωcm以下の範囲内に調整された材料で形成されている。ブラシローラ161には、押圧機構163により固形潤滑剤162が押し当てられている。固形潤滑剤162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、ハルミチン酸亜鉛、ハルミチン酸銅、リノレイン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類を用いることができるが、この中でも、ステアリン酸亜鉛がもっとも好ましい。本実施形態1の固形潤滑剤162は、ステアリン酸亜鉛とチッ化ホウ素窒とを含有した潤滑剤原料を圧縮成型したものである。なお、固形潤滑剤162の成型方法は、これに限定されることはなく、溶融成型などの他の成型方法を採用してもよい。
ブラシローラ161は、回転駆動することによって固形潤滑剤162を削り取り、微粒子化した潤滑剤を感光体5の表面に塗布する。その後、感光体5の表面とクリーニングブレード151との接触により、塗布された潤滑剤が押し広げられて薄膜状になる。これにより、感光体5の表面の摩擦係数が低下する。なお、感光体5の表面に付着した潤滑剤の膜は非常に薄いため、帯電装置14による帯電を阻害することはない。
図3は、本実施形態1における押圧機構163の主要部を示す部分拡大図である。
なお、図3は、固形潤滑剤162の長尺方向(図中左右方向)及び固形潤滑剤162のブラシローラ161への押圧方向(図中上下方向)の両方向に対して直交する方向から見たときのものであって、固形潤滑剤162の長尺方向一端側を拡大したものである。本実施形態1においては、固形潤滑剤162の長尺方向他端側の構成も同じである。
本実施形態1では、固形潤滑剤162のブラシローラ161と当接する面(図中下側の面)とは反対側の部分をその長手方向にわたって保持する潤滑剤保持部材162Aが設けられている。この潤滑剤保持部材162Aの長手方向両端部には、図3に示すように、押圧部材としての可動部材463Aがそれぞれ取り付けられている。これらの可動部材463Aの一端(取付端部)は、潤滑剤保持部材162Aに対して回動自在に取り付けられており、他端(回動端部)は、その取付位置163Bを回動中心として図中矢印Cの方向に回動自在となっている。これらの可動部材463Aには、単一の付勢手段である単一バネ163Cの各端部がそれぞれ取り付けられている。各可動部材463Aは、この単一バネ163Cから潤滑剤保持部材162Aの長手方向中心に向かう図中矢印Dの向きの付勢力を得ている。この付勢力によって、各可動部材463Aの回動端部は、図3に示すように潤滑剤保持部材162Aから離れる方向に付勢される。
固形潤滑剤162を保持した潤滑剤保持部材162Aは、可動部材463A及び単一バネ163Cが取り付けられた状態で、クリーニング装置15に取り付けられる。この取り付けの際、各可動部材463Aの回動端部が単一バネ163Cの付勢力に抗して潤滑剤保持部材162Aへ近づく方向に回動した状態で、図2に示すように、固定部材としてのクリーニング装置15のケーシング内壁164とブラシローラ161との間に配置される。このような構成により、2つの可動部材463Aは単一バネ163Cの付勢力を受けて互いに均等な力でケーシング内壁164を押し、潤滑剤保持部材162Aに保持された固形潤滑剤162をブラシローラ161へ押圧する。よって、固形潤滑剤162は、その長尺方向においてブラシローラ161へ均一に押圧される。その結果、ブラシローラ161の回転により摺擦されることで削り取られる潤滑剤の量は、長尺方向において均一となり、感光体5の表面に潤滑剤をムラなく塗布することができる。
更に、本実施形態1の押圧機構163は、図16に示した一般的な押圧機構に比べて次の点でも有利である。
上記一般的な押圧機構においては、経時使用によって固形潤滑剤162の高さが減るにつれて固形潤滑剤162の加圧力が次第に減っていく。そのため、ブラシローラ161による固形潤滑剤162の削り量が経時的に減少していき、初期から末期にかけて感光体5の表面に供給される粉末潤滑剤量の変動が大きい。これに対し、本実施形態1の押圧機構163においては、経時使用によって固形潤滑剤162の高さが減っても固形潤滑剤162の加圧力の減少を抑制することが可能である。よって、初期から末期にかけて感光体5の表面に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることが可能である。
このような結果が得られる理由は、次の通りである。
一般に、初期から固形潤滑剤162が無くなるまでの間に変化するバネの伸び変化量に対し、バネ全体の長さを長くすれば長くするほど、バネの伸び変化量に対するバネの付勢力変動は小さくて済む。上記一般的な押圧機構は、図16に示したように、バネ563Cを縮めた状態で配置し、その付勢力(押し出し力)の方向とブラシローラ(供給部材)に対する固形潤滑剤162の押圧方向とを一致させる必要がある。この構成においては、バネ全体の長さを長くするほど、バネ563Cの付勢力方向とブラシローラ(供給部材)に対する固形潤滑剤162の押圧方向とを一致させることが困難となることから、バネ全体の長さを長くするにも限界がある。加えて、上記一般的な押圧機構では、ブラシローラの径方向にバネの長さ分の配置スペースを確保しなければならず、装置の大型化につながる。これらの理由から、上記一般的な押圧機構においては、比較的短いバネを使用しなければならず、経時的なバネの付勢力変動が大きくなる。
これに対し、本実施形態1の押圧機構163においては、図3に示したように、単一バネ163Cを伸ばした状態で配置し、その付勢力(引っ張り力)でブラシローラ161に対して固形潤滑剤162を押圧できる。よって、バネ全体の長さを長くしても上記一般的な押圧機構のような問題は生じない。しかも、本実施形態1の押圧機構163では、バネの長さ方向が固形潤滑剤162の長尺方向すなわちブラシローラ161の軸方向に一致するように単一バネ163Cが配置される。したがって、単一バネ163Cの長さを長くしても、ブラシローラの径方向に配置スペースが広がることはなく、装置を大型化する必要がない。そのため、本実施形態1の押圧機構163は、上記一般的な押圧機構で使用していたバネの長さよりもずっと長い単一バネ163Cを採用している。その結果、経時的なバネの付勢力変動を小さく抑えることができる。
また、初期から末期にかけて感光体5の表面に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることができるという効果が得られるのは、本実施形態1が次のような構成を採用していることにも影響している。
すなわち、本実施形態1においては、ブラシローラ161の摺擦による固形潤滑剤162の減少に応じ、単一バネ163Cの付勢力を受ける各可動部材463Aの力点と各可動部材463Aがケーシング内壁(被当接部)164と当接する作用点との間における押圧方向の距離が変化するように構成されている。以下、更に詳しく説明する。
図18は、押圧機構163の可動部材463Aに働く力を説明するための説明図である。
本実施形態1においては、可動部材463Aが取付位置163Bを支点として回動自在に構成されている。ここで、各可動部材463Aがケーシング内壁(被当接部)164と当接する地点を作用点とし、この作用点と支点との長さをLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向(図中上下方向)とのなす角を(π−θ)とする。また、可動部材463Aが単一バネ163Cから付勢力Fを受ける地点を力点とし、その力点と支点との長さをIとし、これらの点を結ぶ方向と付勢力Fの方向とのなす角度をφとする。このとき、作用点に生じる力の大きさNは、上記式(1)とは異なり、下記の式(2)に示すものとなる。
N = (I/L)×F×sinφ/cosθ ・・・(2)
ここで、本実施形態1では、ブラシローラ161の摺擦により固形潤滑剤162が減少すると、力点の位置が図中右側へ変位し、単一バネ163Cが縮んでいくので、単一バネ163Cによる付勢力Fが減少することになる。その結果、摺擦により固形潤滑剤162が減少すると、付勢力Fは、作用点に生じる力の大きさすなわち押圧力Nを小さくする方向へ変化する。ただし、固形潤滑剤162の減少量(hの増大量)に対する付勢力Fの減少量は、図16に示した上記一般的な押圧機構に比べて遙かに少なくなる。したがって、本実施形態1によれば、固形潤滑剤162の減少量(hの増大量)に対する押圧力Nの減少量を小さく抑えることができる。
また、ブラシローラ161の摺擦により固形潤滑剤162が減少すると、その減少分だけ図中符号hが大きくなるので、作用点と支点とを結ぶ方向と押圧方向(図中上下方向)とのなす角度(π−θ)が小さくなる。すなわち、角度θが大きくなる。よって、固形潤滑剤162が減少するにつれて、cosθは減少していくので、その分だけ作用点に生じる力の大きさNが大きくなっていく。また、本実施形態1においては、固形潤滑剤162が減少すると、力点と支点とを結ぶ方向と付勢力Fの方向とのなす角度φが大きくなるように構成されている。よって、摺擦による固形潤滑剤162が減少するにつれて、sinφは増大していくので、その分だけ作用点に生じる力の大きさNが大きくなっていく。
一方、本実施形態1では、図3に示すように、ケーシング内壁164と当接し得る可動部材163Aの当接部分が湾曲形状になっている。これにより、摺擦により固形潤滑剤162が減少すると、可動部材163Aの当接箇所が徐々に変わっていくように構成されている。したがって、本実施形態1では、固形潤滑剤162が減少すると、作用点と支点との長さLが長くなっていく。ここで、作用点と支点との長さLが長くなっていくということは、作用点に生じる力の大きさすなわち押圧力Nを小さくなる方向へ変化させる。しかし、作用点と支点との長さLが長くなっていくということは、θを小さくなる方向に変化させることができる。したがって、固形潤滑剤162が減少するのに応じて減少するcosθの減少率を小さく抑えることができるようになる。
なお、付勢力Fを効率的に作用点へ伝達するためには、φの角度範囲は90°に近い範囲に設定され、θの角度範囲は0°に近い範囲に設定することが望ましい。ただし、θの角度範囲を0°に近づければ近づけるほど、Lの長さを長くしなければならないため、装置レイアウトの関係上、θの角度範囲はあまり0°に近づけることができない。
以上のように、摺擦により固形潤滑剤162が減少してhが増大すると、これに伴い、Lが大きくなり、Fが減少し、sinφが増大し、cosθが減少することになる。Lが大きくなること及びFが減少することは、押圧力Nを減少させる方向に働く一方、sinφが増大すること及びcosθが減少することは、押圧力Nを増加させる方向に働く。そして、本実施形態1によれば、初期から末期にかけて、これらの働きが互いに相殺されることにより、初期から末期にかけて押圧力Nの変動を小さくすることができる。したがって、本実施形態1によれば、初期から末期にかけてブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力の偏差を小さく抑えることができる。
ところが、初期から末期にかけてブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力の偏差が小さくても、ブラシローラ161の摺擦による新品の固形潤滑剤162の削りはじめである初期においては、過渡的に潤滑剤削れ量が過多となる。そのため、初期に感光体5の表面に過剰な粉末潤滑剤量が供給される事態が生じ、固形潤滑剤162の寿命を短くしてしまう等の不具合が引き起こされる。
そこで、本実施形態1においては、初期から末期にかけてブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力の偏差が小さくする(ほぼ一定にする)ことを目的とした設定ではなく、初期はブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力が小さくなるようにする設定としている。
図4は、初期における可動部材163Aとケーシング内壁164との当接状態を示す説明図である。
図5は、中間期における可動部材163Aとケーシング内壁164との当接状態を示す説明図である。
図6は、初期から末期にかけての可動部材163Aの姿勢変化を示す説明図である。
本実施形態1においては、過渡的に潤滑剤削れ量が過多となる初期から、潤滑剤削れ量が安定する中間期を経て、固形潤滑剤162が所定量以上削り取られて固形潤滑剤162の残りが少なくなる末期にかけて、ケーシング内壁164と当接することになる可動部材163Aの当接部のうち、初期にケーシング内壁164と当接する可動部材163Aの当接箇所の曲率R1と、中間期にケーシング内壁164と当接する可動部材163Aの当接箇所の曲率R2とを、互いに異ならせている。具体的には、初期に対応する曲率R1が中間期に対応する曲率R2よりも大きくなるように、可動部材163Aの当接部の湾曲形状が決められている。これにより、初期における固形潤滑剤の押圧力が中間期よりも小さくなるようにしている。
図7は、本実施形態1の押圧機構163による固形潤滑剤162の押圧力の経時変化を示すグラフである。
初期においては、図4に示すように、大きい曲率R1である可動部材163Aの初期当接部がケーシング内壁164に当接する。ブラシローラ161の摺擦によって固形潤滑剤162が削られ、潤滑剤の累積削れ量が増えるにつれて、可動部材163Aが取付位置163Bを支点に回動し、これによりケーシング内壁164に当接する可動部材163Aの当接箇所が徐々に小さい曲率R2をもつ中間期当接部に近づいていく。これにより、初期の間、初期当初の小さい押圧力から徐々に押圧力が高まり、中間期に入る頃には、中間期において適切な潤滑剤削れ量を得るために必要な押圧力に達する。
すなわち、本実施形態1においては、初期当初は押圧力Nが低く、潤滑剤削れ量が一定量に達するまで(中間期に入る直前まで)は当該押圧力Nが増加し、潤滑剤削れ量が一定量に達したら(中間期に入ったら)、当該押圧力Nが一定になるという押圧力プロファイルを実現できるように、可動部材163Aの当接部の湾曲形状が調整されている。詳しくは、図18に基づいて説明すると、初期当初は1/(L×cosθ)が小さく、潤滑剤削れ量が一定量に達するまで(中間期に入る直前まで)は、中間期に当接する湾曲形状時より初期に当接する湾曲形状の曲率を大きくすると、1/(L×cosθ)は小さくなり、I×sinφは大きくなるため、初期から中間期まで押圧力Nは増加していく。潤滑剤削れ量が一定量に達したら(中間期に入ったら)、押圧力Nが一定となるように、可動部材163Aの当接部の湾曲形状を決める。
本実施形態1においては、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状の曲率、曲率が異なる部分が接する位置、力点の位置(I、φ)などを変化させることで、初期における押圧力Nの増加率や、押圧力Nを一定にするタイミングなどを調整することができる。
なお、上記特許文献1に記載の押圧機構463では、初期から末期にかけてケーシング内壁164と当接する可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状が一定の曲率であったため、初期は押圧力が低い状態から徐々に高い状態へ遷移し、中間期に入ったら押圧力Nが一定になるという押圧力プロファイルを実現することは困難あるいは不可能であった。したがって、本実施形態1は、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状に互いに異なる曲率部分を持たせることで、このような押圧力プロファイルを実現できるようになったものと言える。
図8は、本実施形態1に係る潤滑剤塗布装置16と比較例に係る潤滑剤塗布装置と比較した潤滑剤消費率の初期から中間期にかけての経時変化を示すグラフである。
なお、潤滑剤消費率とは、感光体走行距離の単位距離あたりの潤滑剤削れ量を意味する。このグラフの比較例は、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状が一定の曲率である以外は、本実施形態1と同じものである。比較例における当接部の曲率は、中間期において本実施形態1と同程度の潤滑剤消費率が得られるように決定されている。このグラフからわかるように、本実施形態1によれば、初期における潤滑剤消費率の過剰分を大幅に低減することができる。
〔変形例〕
次に、上記実施形態1における押圧機構263の一変形例(以下、本変形例を「変形例」という。)について説明する。
上記実施形態1においては、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状を工夫することで上述した押圧力プロファイルを実現しているが、本変形例では、可動部材263Aの当接部が当接する被当接部側の構成を工夫することで上述した押圧力プロファイルを実現する。なお、以下の説明では、上記実施形態1と同じ部材については同じ符号を用いる。
図9は、初期における可動部材263Aとケーシング内壁164に設けられた被当接部である傾斜台263Dとの当接状態を示す説明図である。
図10は、中間期における可動部材263Aとケーシング内壁164に設けられた傾斜台263Dとの当接状態を示す説明図である。
図11は、初期から末期にかけての可動部材263Aの姿勢変化を示す説明図である。
本変形例においては、初期から末期にかけてケーシング内壁164の傾斜台263Dと当接することになる可動部材263Aの当接部は、単一の曲率R1を有する湾曲形状である。本変形例においては、初期当初は押圧力Nが低く、潤滑剤削れ量が一定量に達するまで(中間期に入る直前まで)は当該押圧力Nが増加し、潤滑剤削れ量が一定量に達したら(中間期に入ったら)、当該押圧力Nが一定になるという上記実施形態1と同じ押圧力プロファイルを実現できるように、傾斜台263Dの断面形状が調整されている。詳しくは、図18に基づいて説明すると、潤滑剤削れ量が一定量に達するまで(中間期に入る直前まで)は、cosθ×Lの変動量が一定又は小さくなり、またI×sinφが徐々に大きくなり、潤滑剤削れ量が一定量に達したら(中間期に入ったら)、押圧力Nが一定となるようにしている。
本変形例においては、可動部材263Aの当接部が当接する傾斜台263Dの最上位地点の高さ、傾斜台263Dの斜面(可動部材163Aの当接部と当接する面)の長さ、この斜面の傾斜角度、力点の位置(I、φ)などを変化させることで、初期における押圧力Nの増加率や、押圧力Nを一定にするタイミングなどを調整することができる。
なお、上記特許文献1に記載の押圧機構463では、初期から末期にかけて可動部材263Aの当接部と当接するケーシング内壁164の断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状であったため、初期は押圧力が低い状態から徐々に高い状態へ遷移し、中間期に入ったら押圧力Nが一定になるという押圧力プロファイルを実現することは困難あるいは不可能であった。したがって、本変形例は、被当接部(ケーシング内壁164に設けられる傾斜台263D)の断面形状が、押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも初期から中間期にかけてL×cosθの変動量が一定又は小さくなるようにし、I×sinφが増加するような形状とすることで、このような押圧力プロファイルを実現できるようになったものと言える。
本変形例によれば、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状が一定の曲率である場合でも、上記実施形態1と同様の押圧力プロファイルを実現できる。複数の曲率を有するような可動部材163Aを高精度に製造することは困難であり、コスト高であるが、これに比べて、本変形例の傾斜台263Dは、製造が容易であり、低コスト化を実現できる。
なお、本変形例の説明では、可動部材263Aの当接部を形成する湾曲形状が一定の曲率である場合について説明したが、可動部材263Aの当接部を上記実施形態1のように複数の曲率を有する湾曲形状としたものであってもよい。この場合、押圧力プロファイルをより細かく調整することが可能となる。
〔実施形態2〕
次に、本発明を、画像形成装置としてのプリンタに適用した他の実施形態(以下、本実施形態を「実施形態2」という。)について説明する。
本実施形態2に係るプリンタの基本構成は上記実施形態1のものと同様であるが、潤滑剤塗布装置の押圧機構の構成が上記実施形態1のものとは異なっている。なお、以下の説明では、上記実施形態1と同じ部材については同じ符号を用いる。
本実施形態2においても、上記実施形態1と同様に、初期から末期にかけてブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力の偏差を小さく抑えることができる。ところが、固形潤滑剤が所定量以上削り取られて固形潤滑剤の残りが少なくなった末期においては、経時使用によってブラシローラ161に毛倒れが生じるなどして、ブラシローラ161の削り能力が低下する。そのため、初期から末期にかけてブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力の偏差が小さくても、末期においては、潤滑剤削れ量が不足する事態が生じる。そのため、末期において感光体5の表面に供給される粉末潤滑剤量が不足し、クリーニング不良などの不具合が引き起こされる。
そこで、本実施形態2においては、初期から末期にかけてブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力の偏差が小さくする(ほぼ一定にする)ことを目的とした設定ではなく、末期はブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力が大きくなるようにする設定としている。
図12は、初期から末期にかけての可動部材363Aの姿勢変化を示す説明図である。
本実施形態2においては、初期から末期にかけてケーシング内壁164と当接することになる可動部材363Aの当接部のうち、初期にケーシング内壁164と当接する可動部材363Aの当接箇所の曲率R1と、中間期にケーシング内壁164と当接する可動部材363Aの当接箇所の曲率R2と、末期にケーシング内壁164と当接する可動部材363Aの当接箇所の曲率R3とを、互いに異ならせている。具体的には、末期に対応する曲率R3も中間期に対応する曲率R2よりも大きくなるように可動部材363Aの当接部の湾曲形状が決められている。これにより、末期における固形潤滑剤の押圧力が中間期よりも大きい適度な大きさになるようにしている。
なお、初期に対応する曲率R1は、上記実施形態1の場合と同様に、中間期に対応する曲率R2よりも大きくなるように可動部材163Aの当接部の湾曲形状が決められている。
図13は、本実施形態2の押圧機構363による固形潤滑剤162の押圧力の経時変化を示すグラフである。
本実施形態2において、初期における押圧力プロファイルは上記実施形態1と同様であるが、末期においては、図12に示すように、曲率R3である可動部材163Aの末期当接部がケーシング内壁164に当接する。末期の間は、末期当初の押圧力(中間期の押圧力)から徐々に押圧力が高まるようにして、ブラシローラ161の削り能力が低下しても所望の潤滑剤削れ量が得られるような押圧力を実現している。すなわち、本実施形態2においては、中間期から末期に入ると押圧力Nが徐々に増加するように、可動部材163Aの当接部の湾曲形状が調整されている。詳しくは、図18に基づいて説明すると、末期に入ると、1/(L×cosθ)が中間期のときよりも大きくなるように(L×cosθが小さくなるように)、可動部材163Aの当接部の湾曲形状を決める。
本実施形態2おいては、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状の曲率、曲率が異なる部分が接する位置、力点の位置(I、φ)などを変化させることで、末期における押圧力Nの増加率や、一定の押圧力Nから増加に転じるタイミングなどを調整することができる。
図14は、本実施形態2に係る潤滑剤塗布装置と比較例に係る潤滑剤塗布装置と比較した潤滑剤消費率の初期から末期にかけての経時変化を示すグラフである。
このグラフの比較例は、上記実施形態1で説明した比較例と同じものである。このグラフからわかるように、本実施形態2によれば、末期初期における潤滑剤消費率の不足分を補うことができ、末期においても狙いの消費率以上の潤滑剤消費率を実現することができる。
なお、本実施形態2の説明では、可動部材263Aの当接部を形成する湾曲形状を工夫して、末期における潤滑剤削り量の不足を抑制する場合について説明したが、上記実施形態1の変形例と同様に被当接部側を工夫して、本実施形態2における末期の押圧力プロファイルを実現することもできる。もちろん、可動部材263Aの当接部を形成する湾曲形状と被当接部の両方を工夫して、末期における所望の押圧力プロファイルを実現してもよい。
また、本実施形態2の説明では、上記実施形態1と同様に、可動部材263Aの当接部を形成する湾曲形状を工夫して、末期における潤滑剤削り量の不足だけでなく、初期における潤滑剤削り量の過多も抑制しているが、末期における潤滑剤削り量の不足だけを抑制する構成としてもよい。
また、本実施形態2において、可動部材263Aの当接部を形成する湾曲形状を工夫して初期における潤滑剤削り量の過多も抑制する構成に代えて、上記変形例の構成を採用してもよい。
以上、上記実施形態1及び2のプリンタは、像担持体としての感光体5と、感光体5の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段としての潤滑剤供給装置である潤滑剤塗布装置16とを有し、感光体5上の画像を最終的に記録材としての転写紙上に転移させて転写紙上に画像を形成する画像形成装置である。この潤滑剤塗布装置16は、固形潤滑剤162と、固形潤滑剤162に当接し、これを摺擦することで削り取った潤滑剤を潤滑剤供給対象である感光体5の表面に供給する供給部材としてのブラシローラ161と、固形潤滑剤162をブラシローラ161へ押圧する押圧機構163,263,363とを備えている。この押圧機構163,263,363は、単一の付勢手段である単一バネ163Cと、単一バネ163Cの付勢力を受けて固形潤滑剤162の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材としての可動部材163A,263A,363Aとを備えており、可動部材163A,263A,363Aは、それぞれ、単一バネ163Cの付勢力を受けて支点163Bを中心に回動することで被当接部であるケーシング内壁164あるいはこれに設けられた傾斜台263Dに当接する当接箇所が変更されるものであり、押圧機構163,263,363は、上記摺擦による固形潤滑剤162の減少に応じて、各可動部材163A,263A,363Aが被当接部164,263Dと当接する作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向と固形潤滑剤162の押圧方向とのなす角度(π−θ)が小さくなるとともに、単一バネ163Cの付勢力を受ける各可動部材163A,263A,363Aの力点と支点163Bとを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度φが大きくなるように構成されている。
そして、上記実施形態2においては、上記摺擦による固形潤滑剤162の削りはじめである初期から中間期を経て固形潤滑剤162が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、末期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも大きくなるように構成されている。これにより、初期から末期にわたって押圧力Nが一定でも末期において生じ得る潤滑剤削り量の不足を解消できる。
また、上記実施形態1(上記変形例を含む。)においては、上記摺擦による固形潤滑剤162の削りはじめである初期から中間期を経て固形潤滑剤162が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、初期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも小さくなるように構成されている。これにより、初期から末期にわたって押圧力Nが一定でも初期において生じ得る潤滑剤削り量の過多を抑制できる。
また、上記実施形態1においては、初期から末期にわたって被当接部であるケーシング内壁164と当接する当接箇所となる各可動部材163Aの当接部は、上記作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向及び上記力点と該支点163Bとを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、初期にケーシング内壁164と当接する当接箇所の曲率R1を中間期にケーシング内壁164と当接する当接箇所の曲率R2とは異ならせることで、初期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも小さくなるようにしている。これにより、初期における所望の押圧力プロファイルを簡易な構成で実現できる。
また、上記変形例においては、上記作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向及び上記力点と該支点163Bとを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った被当接部である傾斜台263Dの断面形状を、その断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも初期から中間期にかけてL×cosθの変動量が一定又は値柵なる形状とすることで、sinφが増加するため、初期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも小さくなるようにしている。これによっても、初期における所望の押圧力プロファイルを簡易な構成で実現できるが、更に、可動部材163Aの湾曲形状を工夫する場合よりも製造が容易で低コスト化を実現できる。
また、上記実施形態1(上記変形例を含む。)においては、固形潤滑剤162が、粉体状潤滑剤を圧縮成型したものであり、初期において潤滑剤削れ量が過多となりやすいものであるが、上述したとおり、初期における潤滑剤削れ量の過多は抑制されるので、このような固形潤滑剤を用いても固形潤滑剤の寿命低下が抑制できる。
また、上記実施形態2においては、初期における潤滑剤削れ量の過多と末期における潤滑剤削れ量の不足を抑制できる結果、初期から末期にわたっての潤滑剤削れ量の偏差を小さくでき、経時にわたって安定した量の粉体潤滑剤を感光体5の表面に供給することが可能となる。
また、上記実施形態2においては、初期から末期にわたって被当接部であるケーシング内壁164と当接する当接箇所となる各可動部材363Aの当接部は、上記作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向及び上記力点と該支点163Bとを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、末期にケーシング内壁164と当接する当接箇所の曲率R3を中間期にケーシング内壁164と当接する当接箇所の曲率R2とは異ならせることで、末期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも大きくなるようにしている。これにより、末期における所望の押圧力プロファイルを簡易な構成で実現できる。
また、上記実施形態2において、上記作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向及び上記力点と該支点163Bとを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った被当接部である傾斜台の断面形状を、その断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも中間期から末期にかけて1/(L×cosθ)が中間期より大きくなる形状とすることで、末期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも大きくなるようにしてもよい。この場合、末期における所望の押圧力プロファイルを簡易な構成で実現できるだけでなく、更に、可動部材363Aの湾曲形状を工夫する場合よりも製造が容易で低コスト化を実現できる。
また、上記実施形態1及び2では、単一バネ163Cが上記押圧方向に対して直交する方向の付勢力を発生させるものである。このような構成により、上述したように一般的な押圧機構563よりも長い単一バネ163Cを採用することができ、その結果、初期から末期にかけて感光体5の表面に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることができる。
また、上記実施形態1及び2においては、固形潤滑剤162を保持する潤滑剤保持部材162Aを備え、各可動部材163A,263A,363Aを潤滑剤保持部材162Aを介して押圧するように構成している。このような構成により、固形潤滑剤162を装置に組み付ける際の作業性が向上する。
また、上記実施形態1及び2では、単一の付勢手段として単一バネ163Cを用いているが、ゴム等の弾性体などの他の付勢手段を用いることも可能である。また、本実施形態1で使用する単一バネ163Cは引っ張りバネであるが、押圧機構の構成によっては圧縮バネを使用してもよい。
尚、上述した実施形態1及び2では、潤滑剤を感光体5の表面に供給する場合について説明したが、中間転写体などの他の像担持体や、転写紙等の記録材を搬送する記録材搬送部材などの表面に潤滑剤を供給する場合も同様である。
1 プリンタ
2A,2B,2C,2D 画像形成ユニット
5 感光体
16 潤滑剤塗布装置
161 ブラシローラ
162 固形潤滑剤
162A 潤滑剤保持部材
163,263,363,463,563 押圧機構
163A,263A,363A,463A 可動部材
163B 支点
163C 単一バネ
164 ケーシング内壁
263D 傾斜台
563C 圧縮バネ
特開2007−293240号公報

Claims (13)

  1. 固形潤滑剤と、
    該固形潤滑剤に当接し、これを摺擦することで削り取った潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する供給部材と、
    該固形潤滑剤を該供給部材へ押圧する押圧機構とを備えた潤滑剤供給装置において、
    上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、
    上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、
    上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、
    上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるように構成したことを特徴とする潤滑剤供給装置。
  2. 固形潤滑剤と、
    該固形潤滑剤に当接し、これを摺擦することで削り取った潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する供給部材と、
    該固形潤滑剤を該供給部材へ押圧する押圧機構とを備えた潤滑剤供給装置において、
    上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、
    上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、
    上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、
    上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるように構成したことを特徴とする潤滑剤供給装置。
  3. 請求項2の潤滑剤供給装置において、
    上記初期から上記末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、
    上記初期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるようにしたことを特徴とする潤滑剤供給装置。
  4. 請求項2又は3の潤滑剤供給装置において、
    上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記初期から上記中間期にかけてL×cosθの変動量が一定又は小さくなる形状とすることで、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるようにしたことを特徴とする潤滑剤供給装置。
    ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。
  5. 請求項2乃至4のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
    上記固形潤滑剤は、粉体状潤滑剤を圧縮成型したものであることを特徴とする潤滑剤供給装置。
  6. 請求項2乃至5のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
    上記末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が上記中間期よりも大きくなるように構成したことを特徴とする潤滑剤供給装置。
  7. 請求項1又は6の潤滑剤供給装置において、
    上記初期から上記末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、
    上記末期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とする潤滑剤供給装置。
  8. 請求項1、6又は7の潤滑剤供給装置において、
    上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記中間期から上記末期にかけてL×cosθの変動量が小さくなる形状とすることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とする潤滑剤供給装置。
    ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
    上記付勢手段は、上記固形潤滑剤の押圧方向に対して直交する方向の付勢力を発生させるものであることを特徴とする潤滑剤供給装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
    上記固形潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材を備え、
    上記複数の押圧部材は、該潤滑剤保持部材を介して押圧するものであることを特徴とする潤滑剤供給装置。
  11. 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
    上記付勢手段は、バネであることを特徴とする潤滑剤供給装置。
  12. 像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを一体的に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
    上記潤滑剤供給手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  13. 像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを有し、該像担持体上の画像を最終的に記録材上に転移させて該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
    上記潤滑剤供給手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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