JP3965951B2 - 潤滑剤塗布装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーからなる像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置における感光体、中間転写体等の像担持体に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の潤滑剤塗布装置は、通常、トナー像を担持し得る感光体等の像担持体が、その表面に残留付着するトナー等の付着物を除去するために摺擦させるクリーニングブレードやクリーニングブラシにより磨耗するため、かかる像担持体に潤滑剤を塗布することによりその像担持体とクリーニングブレード等との間における摩擦抵抗を低減させて上記磨耗等を防止するために使用される（特開平２０００−１６２９３８号公報など）。
【０００３】
図１０は、従来の潤滑剤塗布装置の一例を示すものである。この図示の塗布装置は、ステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を固形状にした固形潤滑剤１００と、この固形潤滑剤１００と像担持体としての感光体２００とに同時に当接して一方向に回転するブラシロール１５０とを備えたものである。そして、この塗布装置によれば、ブラシロール１５０が回転すると、その固形潤滑剤１００がブラシロール１５０の摺擦により削られて粉体となってブラシロール１５０に付着し、そのブラシロール１５０に付着した粉体状の潤滑剤が感光体２００の表面に塗布されるようになっている。図中の符号１１０は固形潤滑剤を保持するホルダー、１２０は固形潤滑剤１００がブラシロール１５０の長手方向にわたって均一な圧接力で圧接するように弾性的に支持する複数のバネ、２５０は感光体２００に当接するクリーニングブレードを示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の潤滑剤塗布装置においては、その固形潤滑剤１００からブラシロール１５０で掻き取って付着させた粉体状の潤滑剤を直接、感光体２００に塗布しているため、その掻き取った潤滑剤の粒径がばらついていることにより、粒径の揃った潤滑剤を感光体２００に均一に塗布することができないという課題があった。
【０００５】
このため、特に初期の段階においては、その粒径の異なる潤滑剤の塗布に起因して感光体２００上に摩擦係数の異なる箇所が発生し、クリーニングブレード２５０が感光体２００との間で小刻みにスリップしたように摺擦して当接する、いわゆるスティックスリップ現象が起こる。そして、このスティックスリップ現象が起こった場合には、クリーニングブレード２５０の当接する先端角部（エッジ）が早期に劣化し、クリーニング不良を誘発させるようになる。このようなスティックスリップ現象の発生やクリーニング不良の誘発は、トナーとしてその粒形が球形に近いいわゆる球形トナーを使用した場合に、その球形トナー等を確実に除去するためクリーニングブレード２５０を感光体２００に強く圧接させることから、顕著になりやすいという傾向にある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的とするところは、回転するブラシロールにより固形潤滑剤から粒径のほぼ揃った粉体状の潤滑剤を感光体等の像担持体に塗布することができる潤滑剤塗布装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の潤滑剤塗布装置１は、図１に例示するように、トナーからなる像を担持し得る像担持体２に潤滑剤を塗布する装置であって、その潤滑剤を固形状にした固形潤滑剤３と、この固形潤滑剤３と前記像担持体２とに同時に当接して一方向に回転するブラシロール４とを備えた潤滑剤塗布装置において、前記ブラシロール４の前記固形潤滑剤３からブラシロール回転方向（Ａ）下流側となる部位に当接する当接部材５を配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、上記像担持体２は、電子写真方式、静電記録方式等を利用した画像形成装置におけるドラム形態又はベルト形態からなる感光体、中間転写体などである。固形潤滑剤３は、像担持体２の有する特性を損なうことなく当該像担持体２に圧接するクリーニングブレード等の圧接部材との間における摩擦抵抗（係数）を低減できる潤滑性を示す材料（潤滑剤）を固形状にしたものである。この固形潤滑剤３は、像担持体２の幅方向有効領域の全域に相当する幅をもつ形状に形成される。また、この固形潤滑剤３は、ブラシロール３による偏った掻き取りが発生することを回避する観点から、回転するブラシロール３の当接によりそのロール回転方向Ａの上流側及び下流側に揺動しないように固定した状態で支持することが好ましい。
【０００９】
ブラシロール４は、通常、回転軸の軸周面に合成樹脂繊維等からなるブラシ毛を所定の密度及び高さで一様に植立させてロール状の形態にしたものであって、そのブラシ毛が少なくとも像担持体２の幅方向有効領域の全域にわたって当接し得るものである。このブラシロール４は、像担持体２と周速差をもって回転駆動させることが好ましい。また、ブラシロール４は、潤滑剤塗布装置を像担持体２のブレード方式のクリーニング装置の一部として組み込んで構成する場合には、クリーニングブラシとして機能させるように構成してもよい。
【００１０】
そして、当接部材５は、少なくともブラシロール４のブラシ毛先端部を瞬間的に弾性変形させることが可能な程度に当接するものであればよいが、一般にはブラシロール４に対して所定の食い込み量となるように予め設定されて配置される。この当接部材５の先端形状や材質等については、ブラシロール４に付着する粒形の比較的大きい潤滑剤を払い落とすことができるものであれば特に制約されるものではない。また、この当接部材５は、固形潤滑剤３と別体の取付支持構造を採用してもよいが、潤滑剤塗布装置の小型化や当接部材の取付け作業の容易化や部品点数の削減化ができる等の観点からすると、固形潤滑剤３の保持体（支持体）に一体的に取り付けて支持する取付け支持構造を採用するとよい。
【００１１】
このような潤滑剤塗布装置１によれば、固形潤滑剤３に当接した後のブラシロール４が像担持体２に当接する前に当接部材５と当接するようになる。これにより、ブラシロール４により固形潤滑剤３から掻き取られた粉体状の潤滑剤のうち粒径が比較的大きな潤滑剤が当接部材５の当接によりブラシロール４から払い（振り）落とされる一方で、その粒径が比較的小さな潤滑剤のみがブラシロール４に付着して像担持体２との当接位置まで運ばれる。この結果、粒径がほぼ揃った潤滑剤が像担持体２に塗布されるようになる。また、図１に例示するように像担持体２のブラシロール４から像担持体回転方向Ｂ下流側にクリーニングブレード６が配置されている場合には、そのクリーニングブレード６によるスティックスリップ現象の発生が低減されるようになる。
【００１２】
また、この潤滑剤塗布装置１では、当接部材５を、その当接部材５のブラシロール４と当接し終わる終点Ｅ５とそのブラシロール４の像担持体２と当接し始める始点Ｓ２とのなす角度θが１８０°以上となる部位に配置するように構成するとよい。なお、この場合、固形潤滑剤３は、ブラシロール４の当接部材５から回転方向Ａ上流側に配置されていることは言うまでもない。
【００１３】
この場合には、ブラシロール４が当接部材５を通過してから像担持体２に至る時間及び領域を比較的多めに確保することができるため、当接部材５の当接による前記した粒径の比較的大きい潤滑剤の払い落としがより一層確実に行われるようになり、ブラシロール４による粒径がほぼ揃った潤滑剤の像担持体２への塗布もより的確に行われるようになる。しかも、当接部材５により払い落とされた潤滑剤やトナーが、重力によってブラシロールから離れる方向に自然落下させやすくなり、ブラシロールに再付着しにくくなる。
【００１４】
以上のような潤滑剤塗布装置１は、像担持体２のブレード方式のクリーニング装置と別体の独立したものとして構成することができるが（なお、この場合には、当接部材５の当接により払い落とされる粒径の比較的大きい潤滑剤などを捕獲収容する部材を併設することが好ましい）、その設置スペースの低減化などの観点からすると、かかるクリーニング装置の一部として組み込むように構成することが望ましい。この場合、潤滑剤塗布装置１におけるブラシロール４は、前記したようにクリーニング装置のクリーニングブレード６よりも像担持体２の回転方向Ｂの上流側に配置される。また、そのブラシロール４は、クリーニングブラシとして機能するように構成してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図２及び図３は本発明の実施の形態１を示すものであり、図２は本発明の潤滑剤塗布装置を適用した画像形成装置の要部を示す概略構成図、図３は潤滑剤塗布装置を主に示す要部拡大図である。
【００１６】
この画像形成装置２０は、矢印Ｂ方向に回転するドラム状の感光体２１を有し、この感光体２１の表面を帯電装置２２により均一に帯電した後、その表面に走査露光式等の潜像書き込み装置２３により画像情報に基づく露光を行って静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置２４により現像してトナー像として可視化するようになっている。また、この画像形成装置２０は、感光体２０上のトナー像を、記録用紙等の記録媒体２５に直接又は中間転写体２６を介して静電的に転写するようになっている。この際、トナー像の記録媒体２５又は中間転写体２６への転写は転写装置２７により行う。トナー像が転写された記録媒体２５は定着装置（図示省略）に送り込まれて定着処理される。これによりトナーからなる画像が形成された記録媒体２５が得られる。
【００１７】
そして、この画像形成装置２０は、上記転写後の感光体２０の表面を、クリーニングブレード３２を有するクリーニング装置３０により清掃するようになっている。また、このクリーニング装置３０には、後述するように感光体２１の表面に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布装置１０が組み込まれている。
【００１８】
クリーニング装置３０は、基本的に、感光体２１と対向する側が開口したハウジング３１に、合成ゴム等からなるクリーニングブレード３２をその自由端部が感光体２１の表面に当接するような状態で取付け支持板３３により取り付けるとともに、回転軸３５ａの周面にブラシ毛３５ｂが一様に立設されたロール形態のクリーニングブラシ３５をそのブラシ毛３５ｂが感光体２１の表面に当接するような状態で回転可能に取り付けられている。このうちクリーニングブレード３２は、感光体２１の周面（の軸方向の有効幅全域）に対して所定の角度及び食い込み量（例えば食い込み量が０．７〜１．３ｍｍ程度）となるように当接した状態で取り付けられている。クリーニングブラシ３５は、感光体２１の表面（の軸方向の有効幅全域）に対して所定の食い込み量（例えば０．７〜１．３ｍｍ程度）となるように当接した状態で取り付けられているとともに、例えば後述の搬送オーガ２７の回転動力が分配されて矢印Ａ方向に感光体２１と所定の周速差をもって回転駆動するようになっている。
【００１９】
また、このクリーニング装置３０は、そのハウジング３１の底部側に、クリーニングブレード３２やクリーニングブラシ３５等により除去されて落下するトナー、紙粉等を回収ボックス（図示省略）に搬送するスクリュー状の搬送オーガー３７を回転駆動するように設けている。図２中において符号３８は、クリーニングブレード３２等により除去したトナー等が外部にこぼれ出すのを防止するためのシール部材である。
【００２０】
そして、このクリーニング装置３０には、そのクリーニングブラシ３５を潤滑剤塗布用のブラシロール（１４）として兼用し、そのクリーニングブラシ３５のほぼ最上の位置で当接するように配置される固形潤滑剤１３と、この固形潤滑剤１３を通過した後のクリーニングブラシ３５（１４）に当接するように配置されるフリッカー（当接部材）１５とを主に備えた潤滑剤塗布装置１０が装備されている。
【００２１】
ブラシロール（１４）として兼用するクリーニングブラシ３５は、固形潤滑剤１３から粒径の比較的小さい潤滑剤を掻き取って感光体２１に塗布することが可能となる観点から、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等からなる導電性のブラシ毛３５ｂを適用したロール外径が１２〜２５ｍｍのブラシロールが使用される。ブラシ毛３５ｂの太さ、単位面積当たりの本数（密度）、長さ等については、適宜選定される。
【００２２】
固形潤滑剤１３は、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩からなる潤滑剤を断面が矩形状の棒形態に固めたものである。この固形潤滑剤１３は、クリーニングブラシ３５で掻き取って粒径の比較的小さい潤滑剤を感光体２１に塗布する観点からは、ＪＩＳで規格される鉛筆硬度Ｂ、Ｆ、ＨＢ等の硬度を有する固形体とすることが好ましい。固形潤滑剤１３は、クリーニングブラシ３５のほぼ真上（最上部）に位置するように配置される。
【００２３】
また、この固形潤滑剤１３は、図３、４に示すように、その上部を固形潤滑剤１３の長さ（幅）よりも長いホルダー１６に保持し、そのホルダー１６の固形潤滑剤１３の端部から突出した両端部を、適宜折り曲げ加工された（例えばＺ字状に曲げられた）板ばね１７により引っ掛けて上方に吊り上げた状態となるように支持フレーム３１ａ（ハウジング３１に取り付けられたフレーム）に取り付けられている。この取付支持構造により、固形潤滑剤１３は、上下方向に対しては弾性的に支持されているが、クリーニングブラシ３５の回転方向Ａの上流側及び下流側に対してはほぼ固定された状態に維持される。固形潤滑剤１３は、クリーニングブラシ３５に対する荷重が０．０３〜０．１０Ｎ／ｍとなるように支持することが好ましい。
【００２４】
フリッカー１５は、クリーニングブラシ３５の軸方向全域にわたって当接するような板形状のものであり、ＰＯＭ、ＳＵＳ等により形成されている。このフリッカー１５のブラシ３５と当接する先端部は、その角度がアール状に形成されている。また、このフリッカー１５は、支持フレーム３１ａに一体的に取り付けられている。このフリッカー１５は、そのフリッカー１５のクリーニングブラシ３５と当接し終わる終点Ｅ１５とそのブラシ３５の感光体２１と当接し始める始点Ｓ２１とのなす角度（θ）が１８０°程度となるように配置されている。
【００２５】
このような潤滑剤塗布装置１０を装備するクリーニング装置３０は、次のように動作する。
【００２６】
まず、クリーニング装置３０は、クリーニングブラシ３５が矢印Ａ方向に回転するとともに、搬送オーガー３７が所定の方向に回転する。そして、転写後に感光体２１の表面がこのクリーニング装置３０を通過すると、感光体２１の表面に付着するトナー、紙粉等がクリーニングブラシ３５によりかき乱されてある程度掻き取られるとともに感光体２１との付着力が失われる。その後、そのブラシ３５により掻き取られなかったトナー等が最終的にクリーニングブレード３２により掻き取られる。これにより、感光体２１の表面が清掃される。このとき掻き取られたトナー等は、ハウジング３１の底部側に落下した後、搬送オーガー３７により回収ボックスに搬送される。
【００２７】
この際、クリーニングブラシ３５は、固形潤滑剤１３の下端部に当接するようにして回転することにより、その固形潤滑剤１３の下端部から潤滑剤を掻き取って保持する。続いて、固形潤滑剤１３を通過した後のクリーニングブラシ３５は、フリッカー１５に当接して回転することにより、固形潤滑剤１３から掻き取った潤滑剤のうち粒径が比較的大きい潤滑剤が払い落とされる一方で、その粒径が比較的小さい潤滑剤のみがクリーニングブラシ３５に付着した状態となる。また、これと同時に、クリーニングブラシ３５に付着した感光体２１からのトナー等も同時に払い落とされる。特に、この潤滑剤塗布装置１０では、クリーニングブラシ３５がフリッカー１５を通過した後に感光体２１に当接するまでに十分な時間及び空間が確保されているため、上記粒径が比較的大きい潤滑剤の払い落しとトナー等の払い落としが確実に実行される。
【００２８】
これにより、粒径が比較的小さい潤滑剤がクリーニングブラシ３５によって感光体２１の表面に塗布される。この結果、粒径がほぼ揃った潤滑剤を感光体２１の表面に塗布することができるため、特に初期段階におけるクリーニングブレード３２で発生しやすい前記スティックスリップ現象を低減することができる。
【００２９】
したがって、この潤滑剤塗布装置１０を使用した場合には、クリーニングブレード３２のライフを向上させることが可能となり、クリーニング不良の発生を防止することができる。なお、クリーニングブラシ３５についても、フリッカー１５の圧接通過によりトナー等の振り払いが行われるため、そのクリーニング性能が損なわれることなく、これによってもクリーニング不良の発生が防止される。
【００３０】
また、感光体２１の表面に粒径がほぼ揃った潤滑剤を均一に塗布できることから、その感光体２１とクリーニングブレード３２の間の摩擦係数を低くし続けることが可能となり、クリーニングブレード３２の感光体２１に対する当接圧を大きくすることが可能となる。このため、トナーとして球形トナーを使用した場合には、クリーニングブレード３２の感光体２１に対する当接圧を大きく設定することができ、一般に清掃が困難とされている球形トナーの良好な除去清掃を実現することができるようになる。
【００３１】
図６は、初期段階におけるクリーニングブレード３２の歪み量について測定した結果を示すものであり、（ａ）は本実施の形態に係る潤滑剤塗布装置を使用した場合の測定結果を、（ｂ）は従来の潤滑剤塗布装置を使用した場合の測定結果をそれぞれ示すものである。従来の潤滑剤塗布装置とは、本実施の形態に係る潤滑剤塗布装置においてフリッカー１５を設けないように変更した点が異なるだけのものである。また、クリーニングブレード３２の歪み量は歪ゲージにより測定した。さらに、クリーニングブレード３２の歪み量の変動幅が、スティックスリップの幅に相当するものである。そして、この図６に示す結果から明らかなように、本実施の形態に係る潤滑剤塗布装置１０を使用した場合には、初期段階におけるスティックスリップ現象の低減効果があることがわかる。
【００３２】
また、この潤滑剤塗布装置１０では、固形潤滑剤１３を前記したような板ばね１７を使用した取付け支持構造により支持しているため、図５に示すように、回転するクリーニングブラシ３５との当接により固形潤滑剤１３の取付け姿勢が変動することがなく一定しているため（同図ａ）、固形潤滑剤１３の下端部がクリーニングブラシ３５により一定量ずつほぼ均等に掻き取られて磨耗していく（同図ｂ）。これにより、潤滑剤の感光体２１への均一な塗布を長期にわたって安定して行うことが可能となる。
【００３３】
これに対し、固形潤滑剤１３をその自重のみでクリーニングブラシ３５に当接させるように支持して、あるいは、コイルばね等により支持して取り付けた場合には、図１０に例示するように、かかる固形潤滑剤１３と回転するクリーニングブラシ３５との間の摩擦により、その固形潤滑剤１３の取付姿勢がクリーニングブラシ３５との当接により傾いた状態となり（同図ａ）、その状態下でブラシ３５による掻き取りが継続されることにより固形潤滑剤１３の下端部が次第に片寄った状態で磨耗（偏磨耗）してしまい（同図ｂ）、長期的にはクリーニングブラシ３５による掻き取り量が増えて感光体２１への潤滑剤の供給量ひいては塗布量が徐々に増加して潤滑剤の均一な塗布ができなくなるという不具合がある。
【００３４】
さらに、かかる固形潤滑剤１３と回転するクリーニングブラシ３５との間の摩擦が一定していない場合には、固形潤滑剤１３がクリーニングブラシ３５の回転方向Ａの上流側及び下流側に対して揺動するように変動するようになる。そして、このような揺動運動が発生した場合は、短時間的にみると、潤滑剤の感光体２１への供給量に時間的なばらつきが生じる。
【００３５】
以上のような潤滑剤の感光体２１への供給量のばらつきは、微小ながらクリーニングブレード３２のスティックスリップ現象を引き起こしてしまう。特に、真球により近い球形トナーを使用すればするほど、かかるスティックスリップ現象が、そのクリーニング性能の悪化を招くようになる。しかし、本実施の形態に係る潤滑剤塗布装置１０を使用した場合には、潤滑剤の感光体２１への供給量のばらつきが殆どないため、上記したような不具合が発生するおそれがない。
【００３６】
なお、実施の形態１においては、例えば、図７に例示するように、固形潤滑剤１３（のホルダー１６）をスプリングばね５０により上方に吊り上げた状態でハウジング３１に取り付けるように構成してもよい。ただし、この場合には、固形潤滑剤１３が前記揺動運動を起こさないようにその取付け姿勢を規制するガイド部材５１を付設することが望ましい。
【００３７】
このように構成した場合には、固形潤滑剤１３をスプリングばね５０により上方に少し引き上げるような状態に支持すると、クリーニングブラシ３５に対する固形潤滑剤１３の食い込み量を、固形潤滑剤１３およびホルダー１６の自重によるより食い込み量に比べて小さくすることができる。これにより、クリーニングブラシ３５の固形潤滑剤１３からの掻き取り量を低減することができ、粒径の比較的大きい潤滑剤の掻き取りを減少させることができることに加え、固形潤滑剤１３の磨耗量を減少させることができる。この結果、固形潤滑剤１３の消費量を減少させることができ、その寿命（ライフ）を延長することができる。
【００３８】
また、実施の形態１においては、例えば、図８に例示するように、固形潤滑剤１３のブラシ回転方向Ａの下流側にフリッカー１５を設けることに加え、その固形潤滑剤１３のブラシ回転方向Ａの上流側にクリーニングブラシ３５に当接する手前側当接部材（フリッカーなど）６０を併設するように構成してもよい。
【００３９】
このように構成した場合には、クリーニングブラシ３５に掻き取られて付着したトナー等が固形潤滑剤１３を通過する前に、手前側当接部材６０により払い落とされるようになる。これにより、トナー等の付着の少ないクリーニングブラシ３５による固形潤滑剤１３からの潤滑剤の掻き取りが行われるようになるため、粒径の比較的小さい潤滑剤をクリーニングブラシ３５により確実に付着させることができるようになる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の潤滑剤塗布装置によれば、前記した当接部材を設けたことにより、回転するブラシロールにより固形潤滑剤から粒径のほぼ揃った粉体状の潤滑剤を感光体等の像担持体に塗布することができるようになる。この結果、この潤滑剤塗布装置を使用した場合には、例えば像担持体のクリーニングブレードの初期段階におけるスティックスリップ現象を低減することが可能となり、かかるクリーニングブレードのクリーニング不良の発生を防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の潤滑剤塗布装置を示す概念図。
【図２】 実施の形態１における画像形成装置の要部を示す概要図。
【図３】 実施の形態１に係る潤滑剤塗布装置を装備したクリーニング装置を示す一部断面図。
【図４】 固形潤滑剤の取付け支持構造を示す一部断面説明図。
【図５】 固形潤滑剤の取付け姿勢と磨耗状態を示す説明図。
【図６】 （ａ）は実施の形態に係る潤滑剤塗布装置を使用した場合におけるクリーニングブレードの歪み量の測定結果を示すグラフ図、（ｂ）は従来の潤滑剤塗布装置を使用した場合におけるクリーニングブレードの歪み量の測定結果を示すグラフ図。
【図７】 固形潤滑剤の取付け支持構造の他の構成例を示す概要図。
【図８】 手前側当接部材を併設した場合の構成例を示す概要図。
【図９】 従来の潤滑剤塗布装置を示す説明図。
【図１０】 従来の固形潤滑剤の取付け姿勢と磨耗状態を示す説明図。
【符号の説明】
１，１０…潤滑剤塗布装置、２…像担持体、３，１３…固形潤滑剤、４…ブラシロール、５…当接部材、１４，３５…クリーニングブラシ（ブラシロール）、１５…フリッカー（当接部材）。

Claims (1)

1. トナー像を担持するトナー像担持体と、
   前記トナー像担持体に当接して一方向に回転するブラシロールと、
   前記ブラシロールに当接する固形状の固形潤滑剤と、
   前記ブラシロールと前記固形潤滑剤との当接位置から前記一方向となる回転方向下流側でかつ前記ブラシロールと前記トナー像担持体との当接位置から前記一方向となる回転方向上流側において当該ブラシロールに当接する当接部材とを備え、
   前記一方向に回転するブラシロールを、前記トナー像担持体、前記固形潤滑剤及び前記当接部材とこの順番で当接する方向に回転させ、
   前記固形潤滑剤を前記ブラシロールのほぼ真上の位置で当接するように配置するとともに、前記当接部材を、そのブラシロールが前記一方向に回転するときにその当接部材のブラシロールと当接し終わる終点とそのブラシロールの前記トナー像担持体と当接し始める始点とのなす角度が１８０°以上となる部位に配置したことを特徴とする画像形成装置。

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