JP2012234004A - 滑剤塗布装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】滑剤を無駄にすることなく、均一に像担持体上に塗布することができる滑剤塗布装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】本願発明にかかる滑剤塗布装置２０は、回転駆動される像担持体１の外周面に滑剤１１を供給する滑剤供給手段１２と、滑剤供給手段１２の像担持体１の回転方向下流側に配置され、外周面に供給された滑剤１１を均すための滑剤均し手段１３と、を有する滑剤塗布装置であって、滑剤均し手段１３は、像担持体１の外周面に面接触しながら回転することにより、滑剤供給手段１２によって像担持体１上に供給された滑剤１１を均すことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、滑剤塗布装置、画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体と当該像担持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードとの間の摩擦を低減し、クリーニングを効果的に行うために、滑剤が使用される。固形状態の滑剤は、滑剤ブラシにより削り取られた後、滑剤ブラシにより像担持体の表面に付着され、均しブレードにより像担持体上に押し広げられる。均しブレードは、像担持体に対して固定されて一定の圧力で押し当てられ、像担持体が回転軸について回転駆動される間、滑剤を押し広げるように滑剤を像担持体上に均す。

これに関連する技術として、滑剤ブラシの下流にもう１つの滑剤ブラシを構成するものがある（たとえば、特許文献１）。この技術によれば、第１の滑剤ブラシから飛散した滑剤を第２の滑剤ブラシにより受け取って、第２の滑剤ブラシにより像担持体に滑剤を付着するので、第１の滑剤ブラシでは付着しきれなかった滑剤を付着することができ、滑剤の無駄を低減する。

しかしながら、上記特許文献１の技術では、２つの滑剤ブラシにより滑剤を無駄なく像担持体に供給できるものの、供給された滑剤は、２つの滑剤ブラシの下流に設けた均しブレードにより像担持体の表面に押し広げられる。均しブレードは、必要以上に滑剤を削ぎ取ってしまうので、結局、滑剤を無駄にしてしまう。一方、削ぎ取られて無駄になる滑剤を減らすために、均しブレードの像担持体に対する当接力を減らすと、滑剤を均すための圧力が減少し、滑剤を均一に塗布することができなくなる。したがって、像担持体上の滑剤の塗布ムラによりトナーの転写ムラが生じてしまい、印刷の質が低下する。

特開２０１０−１９１１１０号公報

本願発明は、上記課題に基づいてなされたものであり、滑剤を無駄にすることなく、均一に像担持体上に塗布することができる滑剤塗布装置および画像形成装置を提供する。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）回転駆動される像担持体の外周面に滑剤を供給する滑剤供給手段と、前記滑剤供給手段の前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記外周面に供給された滑剤を均すための滑剤均し手段と、を有する滑剤塗布装置であって、前記滑剤均し手段は、前記像担持体の外周面に面接触しながら回転することにより、前記滑剤供給手段によって前記像担持体上に供給された滑剤を均すことを特徴とする滑剤塗布装置。

（２）前記滑剤均し手段は、前記像担持体とは異なる周速で回転駆動されることを特徴とする上記（１）に記載の滑剤塗布装置。

（３）前記滑剤均し手段の温度を所定温度以上を保持するように制御する温度制御手段をさらに含むことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の滑剤塗布装置。

（４）前記滑剤均し手段の表層は、弾性体から形成されることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の滑剤塗布装置。

（５）前記弾性体の表面は、高離型性部材からなることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の滑剤塗布装置。

（６）前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録媒体への前記トナー像の転写後に前記像担持体上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、上記（１）〜（５）のいずれか一つの滑剤塗布装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、像担持体に回転ローラを面接触して滑剤を均すことにより、滑剤を無駄にすることなく、均一に像担持体上に塗布することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の正面を概略的に示す外観図である。 本発明の第１の実施形態に係る滑剤塗布装置を備える画像形成部の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る滑剤塗布装置を備える画像形成部の構成を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の正面を概略的に示す外観図、図２は本発明の第１の実施形態に係る滑剤塗布装置を備える画像形成部の構成を概略的に示す断面図である。

図１に示す画像形成装置１００は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等であり、電子写真方式の作像プロセスを用いて画像データを用紙等の記録媒体上に印刷する。画像形成装置１００は、画像を形成するための画像形成部２０を備える。また、画像形成装置１００は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）、画像読取部、操作部等を適宜備えうる。

図２に示されるように、画像形成部２０は、感光体ドラム１、帯電ローラ２、トナー保持部３、現像ローラ４、転写ローラ５、定着装置７およびプリントヘッド１５を備える。画像形成部２０には、給紙トレイ６および排紙トレイ１０が備えられている。

画像形成部２０は、画像データを受信すると、感光体ドラム１の表面を帯電ローラ２により均一に帯電してから、受信した画像データに基づいてプリントヘッド１５により露光することによって、感光体ドラム１の表面上に静電潜像部を形成し、トナー保持部３から供給されたトナーを現像ローラ４により静電潜像部に付着させてトナー像を形成する。次いで、画像形成部２０は、給紙トレイ６から搬送されてきた用紙上に、感光体ドラム１に形成されたトナー像を転写ローラ５により転写し、定着装置７により用紙上のトナーを定着する。こうして印刷された用紙は、排紙トレイ１０に排出される。

定着装置７は、加熱されうるヒートローラ８と、当該ヒートローラ８に圧接される加圧ローラ９とを有する。トナーが転写された用紙がヒートローラ８および加圧ローラ９の間に導かれると、両ローラ８，９の間においてトナーが加熱・加圧され、転写されたトナーが用紙上に定着される。

さらに、本実施形態に係る画像形成部２０は、感光体ドラム１、滑剤１１、滑剤ブラシ１２、回転ローラ１３およびクリーニングブレード１４を備える。

固形状態の滑剤１１は、感光体ドラム１に付着された余分なトナーを除去するため、または感光体ドラム１とクリーニングブレード１４との間の摩擦を低減したりするための潤滑剤である。具体的には、滑剤１１は、感光体ドラム１上に塗布されることにより、余分なトナーが感光体１に付着する力を低減し、感光体ドラム１上におけるクリーニングを良好とする機能を有する。その結果、滑剤１１は、感光体ドラム１の表面でフィルミングが発生することを防止する。また、滑剤１１は、感光体ドラム１上に塗布されることにより、クリーニングブレード１４との摩擦が低減され、感光体ドラム１の表面が粗くなってしまうのを抑える。また、滑剤１１の塗布される量を多くすることによって、感光体ドラム１のクリーン度を向上させうる。なお、滑剤１１は、たとえば、ステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）やステアリン酸カルシウム（ＣａＳｔ）等から生成されうる。

滑剤ブラシ１２は、滑剤供給手段として、滑剤１１を感光体ドラム１に供給する。滑剤ブラシ１２には、アクリルカーボン等からなるブラシ繊維が、所望のパイル密度、パイル径およびパイル長で芯金の周りに植毛される。滑剤ブラシ１２は、固形状態の滑剤１１に接触しつつ、芯金を回転軸として回転駆動されることにより、ブラシにより固形状態の滑剤１２を削り取り、削り取った滑剤１１を感光体ドラム１に付着させる。この時、滑剤ブラシ１２は、図２に示されるように、感光体ドラム１と回転接触する部分において、感光体ドラム１の表面と、当該表面と接する滑剤ブラシ１２のブラシとが相対的に反対方向に進むように回転される（この回転方向を、逆転と称する）。または、その反対の方向に回転させてもよい（この回転方向を、順転と称する）。また、滑剤ブラシ１２の回転速度を上げることにより、滑剤１１の感光体ドラム１への供給量を多くすることができる。また、滑剤ブラシ１２の滑剤１１に対する押圧力を高めること等によっても、滑剤１１の感光体ドラム１への供給量を多くすることができる。

回転ローラ１３は、滑剤均し手段として、滑剤ブラシ１２により感光体ドラム１上に付着された滑剤１１を、感光体ドラム１の表面に均す。具体的には、回転ローラ１３は、感光体ドラム１に対して圧接され、感光体ドラム１と面接触するように配置される。すなわち、感光体ドラム１と回転ローラ１３との間にはニップ部が形成される。回転ローラ１３は、感光体ドラム１が回転している間、感光体ドラム１の表面上の滑剤を表面に均す。また、回転ローラ１３は、円筒状の芯金の周りに、所望の厚みに形成されたシリコーンゴムやフッ化ゴム等の弾性部材からなる表層を有しうる。回転ローラの表層を弾性体により形成することによって、感光体ドラム１の表面を保護しつつ、感光体ドラム１上の滑剤１１を削ぎ取ることを防止できる。また、回転ローラ１３は、芯金を回転軸として、回転駆動するように構成されうる。感光体ドラム１の回転速度と異なる回転速度で回転することにより、回転ローラ１３は、より効果的に感光体ドラム１に滑剤を均すことができる。好ましくは、回転ローラ１３は、感光体ドラム１の回転速度よりも１．１〜２．０倍の速度で順転される。また、回転ローラ１３は、感光体ドラム１の回転方向に対して逆転するように駆動されてもよい。

回転ローラ１３の表面は、たとえばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂によりコーティングされてもよい。このようなコーティングにより、回転ローラ１３を高離型性とすることができ、感光体ドラム１の表面上のトナー等が、回転ローラ１３の表面に粘着することを防止できる。

クリーニングブレード１４は、感光体ドラム１表面上の不純物を除去する。具体的には、クリーニングブレード１４は、感光体ドラム１上の転写されなかった余分なトナーや、帯電により生じたイオン生成物等の不純物を除去する。また、クリーニングブレード１４は、ウレタンゴム等から形成され、図２に示されるように、感光体ドラム１の表面と鋭角をなして固定配置される。クリーニングブレード１４の感光体ドラム１に当接する当接角や圧力および長さ等は、任意に設定されうる。

なお、画像形成部２０の上記各部は、制御部（不図示）により適宜制御される。また、画像形成部２０は、それぞれ上述した構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、上述した構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。

本実施形態に係る効果は、下記表１を参照して後述する。

次に、図３を参照して、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置について説明する。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成部の構成を概略的に示す断面図である。

図３に示されるように、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置２０’は、第１の実施形態の構成に加え、加熱手段１３−１および温度検知手段１３−２をさらに備え、回転ローラ１３が温度制御される。加熱手段１３−１は、回転ローラ１３の芯金部に形成され、たとえばセラミックヒーターであり、制御部からの指示に基づいて回転ローラ１３を加熱する。温度検知手段１３−２は、回転ローラ１３の近傍に配置され、たとえば非接触センサであり、検出温度を制御部に伝達する。制御部は、使用されるトナーの種類にもよるが、回転ローラ１３の表面温度を４０℃〜６０℃となるように温度制御する。この温度はトナーが若干柔らかくなる温度であり、より像担持体表面に馴染みやすくなる。加熱手段１３−１および温度検知手段１３−２を用いることにより、回転ローラ１３の表面温度を所定温度を維持するように制御することができ、さらに効果的に滑剤１１を感光体ドラム１に均すことができる。

本発明の第２の実施形態に係る効果についても、下記表１を参照して後述する。

次に、本発明の第１および第２実施形態に係る滑剤塗布装置による実験結果（第１および第２実施例）と、比較例として均しブレードを備える滑剤塗布装置による実験結果（比較例）とについて、表１を参照して説明する。

下記表１は、上記第１および第２実施形態に係る滑剤塗布装置と、比較例の滑剤塗布装置とを使用して、１０万枚のＡ４印刷用紙に、印字率５％の横帯チャートを耐久チャートとして印刷し、印刷の画質および感光体ドラム上に塗布された滑剤の均一さを検査および評価した結果を示す。滑剤の均一さは、滑剤が感光体ドラム上にどれだけ均一に塗布されたかを示す指標であり、滑剤が塗布された感光体ドラムの表面の摩擦係数を測定することによって評価した。摩擦係数が低いほど均一に滑剤が塗布されたことを示す。

まず、比較例ならびに実施例１および２で使用された、それぞれの装置構成について詳細に説明する。

全ての実験例に共通の設定条件として、感光体ドラム、クリーニングブレード、滑剤および滑剤ブラシを、共通して使用した。具体的には、感光体ドラムは、外径を６０ｍｍとし、周速を３００ｍｍ／ｓとした。滑剤は、素材を固形のＺｎＳｔとし、サイズを５×８×３３０ｍｍとした。ブラシは、アクリルカーボン製とし、パイル密度を１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２、パイル径を３ｄ、芯金径を６ｍｍ、外径を１２ｍｍ、回転方向を感光体ドラムの回転方向に対して逆転とした。また、外部環境として、気温は２０°Ｃ、湿度は５０％であった。

比較例では、上記感光体ドラム、クリーニングブレード、滑剤および滑剤ブラシを使用し、さらに、滑剤を感光体ドラム上に均すために、均しブレードを使用した。均しブレードは、素材をウレタンゴムとし、厚みを１．６ｍｍ、自由長を７ｍｍ、幅を感光体ドラムと同一の幅に成形した。また、均しブレードは、感光体ドラムに対して当接圧３０Ｎ／ｍ、当接角５０°に設定した。

実施例１では、滑剤を均すために、比較例の均しブレードに替えて、回転ローラを使用した。回転ローラは、芯金の直径を６ｍｍとし、表層の弾性層の厚みを３ｍｍとした。弾性層はシリコーンゴムから形成し、アスカーＣにより計測したシリコーンゴムの硬度を５０°とした。弾性体の表面は、ＰＦＡでコーティングした。また、回転ローラは、１０Ｎの強さで感光体ドラムに圧接させた。この時、回転ローラと感光体ドラムとは平行となるように設置した。また、回転ローラの回転方向は感光体ドラムに対して順転とし、周速は感光体ドラムの周速に対して１．１倍の周速、すなわち３３０ｍｍ／ｓとした。

実施例２では、実施例１で使用された同様の構成および条件に加えて、温度制御装置を使用した。具体的には、実施例２では、回転ローラの芯金部に温度制御装置を構成して、回転ローラの表面温度の下限を４０°Ｃ、上限を５０〜６０°Ｃとなるように温度制御した。また、回転ローラの表面温度は、非接触型の温度センサによって計測した。

次に、表１に示される設定パラメータおよび評価項目について説明する。

「滑剤ブラシの周速」は、回転駆動される滑剤ブラシの周速を示す。滑剤ブラシの周速は、感光体ドラムに供給される滑剤の量を調整するために調整された。たとえば、滑剤ブラシの周速を上げることにより、滑剤の供給量を増加させうる。

「滑剤消費量」は、滑剤ブラシによって削り取られる滑剤の量を示す。滑剤消費量は、滑剤ブラシの滑剤に対する押圧力を調整することによっても調整でき、上述のように滑剤ブラシの周速を調整する一方、当該押圧力を調整して滑剤消費量を調整した。

「感光体ドラム表面粗さ」は、実験実施後の感光体ドラム表面の粗さを示す指標であり、Ｒｚを計測した結果が示されている。「◎」はＲｚ０．５μｍ未満、「○」はＲｚ０．５〜１．０μｍ未満、「△」はＲｚ１．０μｍ以上であることをそれぞれ示す。

「ハーフトーン画質」は、耐久チャートの目視確認を行い、耐久チャートに印刷不具合として現れる縦筋に着目して評価を行った。「◎」は縦筋が全くまたはほぼ見えないもの、「○」は縦筋が若干見えるもの、「△」は耐久チャートに縦筋が確認できるもの、「×」は耐久チャートに縦筋が多数はっきりと確認でき実用上適さないもの、をそれぞれ示す。

「感光体ドラムの摩擦係数平均値」は、滑剤が塗布された感光体ドラムの表面の摩擦係数を計測した平均値である。感光体ドラムの摩擦係数平均値は、上述したように、滑剤が均一に感光体ドラムに塗布されたかを示す指標である。感光体ドラムの摩擦係数値が低ければ低いほど、滑剤が感光体ドラムに良好に塗布されたことを示す。

「感光体ドラム摩擦係数の長手方向標準偏差」は、計測された感光体ドラムの摩擦係数の、感光体ドラム長手方向における標準偏差を示す。標準偏差値が低ければ低いほど、滑剤が感光体ドラムに全体的に均一に塗布されたことを示す。

次に、それぞれの実験例の結果について詳細に説明する。

表１に示されるように、比較例においては、滑剤消費量が実施例と比べて多く、しかも滑剤ブラシの周速を速く（２００ｍｍ／ｓ）して比較的多量の滑剤を感光体ドラムに供給させたにも関わらず、感光体ドラムの表面粗さおよびハーフトーン画質のいずれの指標においても、良くない結果であった。また、実施例１における最大の滑剤使用量と同等量（０．７ｇ）を塗布した場合には、ハーフトーン画質は実用上適さないレベルであった。感光体ドラムの表面が粗くなったのは、均しブレードを使用することにより感光体ドラムの表面が磨耗したためと考えられる。また、ハーフトーン画質が良くなかったのは、磨耗した感光体ドラム表面により、精度の高いトナー像を形成することができず、また、均しブレードでは滑剤を均一に塗布できないため、滑剤の塗布ムラが転写ムラ等を引き起こし、画質を低下させたためと考えられる。

実施例１においては、滑剤ブラシの周速が１５０ｍｍ／ｓ、滑剤消費量が０．７ｇの時は、良好な結果となった。比較例と比べて少量の滑剤しか消費せず、滑剤ブラシの周速も比較例に比べて速くないにも関わらず、実施例１では、回転ローラを使用したことにより、上記条件では、感光体ドラム表面の磨耗を回避でき、滑剤を均一に塗布できたと考えられる。反対に、十分な滑剤が供給されなかったことにより、滑剤消費量が０．５ｇで滑剤ブラシ周速が１００ｍｍ／ｓの時、および滑剤消費量が０．３ｇの時は、良い結果とはならなかった。しかし、感光体ドラム表面の摩擦係数平均値および摩擦係数標準偏差に表されるように、滑剤の均一度については、回転ローラを使用したことにより、実施例１の方が比較例よりも良い結果となった。

実験例２においては、滑剤消費量が０．７ｇの時、および滑剤消費量が０．５ｇで滑剤ブラシの周速が１５０ｍｍ／ｓの時は、良い結果となった。また、滑剤消費量が０．５ｇで滑剤ブラシの周速が１００ｍｍ／ｓの時および滑剤消費量が０．３ｇの時は、実施例１に比べて比較的良い結果となった。これは、本発明の一実施形態に係る、温度制御手段を備えた回転ローラを使用することにより、トナーが若干柔らかくなった状態で像担持体に塗布されるため、より像担持体表面に馴染みやすくなり、滑剤がより均一に感光体ドラムに塗布されたためと考えられる。

なお、回転ローラの周速を感光体ドラムの周速の１．１倍とした例を示したが、回転ローラを異なる周速に制御しても、ほぼ同一の結果が得られた。また、回転ローラの表層の材質をフッ化ゴムとしても、同様に、ほぼ同一の結果が得られた。

以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、回転ローラを使用することにより、感光体ドラム上に滑剤をより均一に塗布することができる。また、当該回転ローラの表層を弾性体から形成することにより、滑剤を削ぐことなく、すなわち滑剤を無駄にすることなく、滑剤を感光体ドラム上に均一に塗布することができる。また、回転ローラを感光体ドラムと異なる周速で回転させることにより、より効率的に滑剤を感光体ドラムに塗布することができる。また、当該弾性体の表面を高離型性の素材から形成することにより、滑剤等が回転ローラに付着されることを防止しつつ、より効果的に滑剤を均すことができる。さらに、第１の実施形態によれば、感光体ドラムの表面の磨耗を防止しつつ、滑剤を塗布することができる。したがって、より良質な印刷を達成することができる。

また、本発明の第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態による効果に加え、回転ローラを４０°Ｃ以上の温度に温度制御することによって、より効果的に滑剤を感光体ドラム表面に均一に塗布することができる。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。

たとえば、上記実施形態における回転ローラの表層は、５０°の硬度を有する弾性体から形成される場合について述べた。しかし、これに限定されない。任意の硬度としてもよい。

また、上記実施形態では、ヒーター、サーモスタットおよび非接触温度センサにより温度制御する形態について述べたが、任意の公知の温度調節器が使用されうる。たとえば、非接触温度センサの代わりにサーミスタを用いてもよい。また、摩擦係数についても任意の計測器を使用できる。たとえば、フォースゲージやロードセル等によって計測できる。

また、感光体ドラム、クリーニングブレード、滑剤、滑剤ブラシおよび回転ローラ等は、いかように配置してもよい。クリーニングブレードの当接角や回転ローラの圧接力についても、任意に設定できる。

上記実施形態では、ＰＦＡにより回転ローラの表面をコーティングすると述べた。しかし、これに限定されない。その他の材料が使用されてもよい。

１ 感光体ドラム、
２ 帯電ローラ、
３ トナー保持部、
４ 現像ローラ、
５ 転写ローラ、
６ 給紙トレイ、
７ 定着装置、
８ ヒートローラ、
９ 加圧ローラ、
１０ 排紙トレイ、
１１ 滑剤、
１２ 滑剤ブラシ、
１３ 回転ローラ、
１４ クリーニングブレード、
１５ プリントヘッド、
２０，２０’ 画像形成部、
１００ 画像形成装置。

Claims (6)

1. 回転駆動される像担持体の外周面に滑剤を供給する滑剤供給手段と、
   前記滑剤供給手段の前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記外周面に供給された滑剤を均すための滑剤均し手段と、を有する滑剤塗布装置であって、
   前記滑剤均し手段は、前記像担持体の外周面に面接触しながら回転することにより、前記滑剤供給手段によって前記像担持体上に供給された滑剤を均すことを特徴とする滑剤塗布装置。
2. 前記滑剤均し手段は、前記像担持体とは異なる周速で回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の滑剤塗布装置。
3. 前記滑剤均し手段の温度を所定温度以上を保持するように制御する温度制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の滑剤塗布装置。
4. 前記滑剤均し手段の表層は、弾性体から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の滑剤塗布装置。
5. 前記弾性体の表面は、高離型性部材からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の滑剤塗布装置。
6. 前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   記録媒体への前記トナー像の転写後に前記像担持体上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、
   請求項１〜５のいずれか一項の滑剤塗布装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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