JP4627172B2 - 潤滑剤塗布装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、例えば、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。

感光体に潤滑剤を塗布すること自体は、周知の技術である。
この潤滑剤の塗布量が不足した場合には、感光体のフィルミングや、クリーニングブレードの磨耗量大が発生することはわかっている。
重合トナー又は、トナー粒径６μｍ以下のトナーにでは、従来のブレードでのクリーニングは困難である。そこでブレードでのクリーニングを補助するために、トナーに大粒径（８０ｎｍ〜３５０ｎｍ）のシリカを含有させている。
このシリカがブレードエッジ部に堆積されることによって、トナーの擦り抜けを防止しているのだが、シリカによる副作用として、感光体フィルミング、クリーニングブレードの異常磨耗という問題もある。
このシリカによる感光体フィルミング、クリーニングブレードの異常磨耗を防止するために、感光体への潤滑剤の塗布が必要となる。

しかし、従来の潤滑剤加圧方法としては、例えば特許文献１にあるように、初期か寿命内において同じ自重（重り）によって、一定の加圧をすることによって、潤滑剤の減少にしたがって、その削り量が小さくなることを防止する方法が一般的である。
単に、潤滑剤を使いきり、無駄にする部分を減らすのであれば、一定加圧をかけられる自重（重り）による加圧方法は、コストの面からも優れているといえる。
しかし、この場合には初期で塗布量を増やすという調整ができないため、初期で感光体μが上昇してしまい、早い時期での感光体フィルミングの発生が懸念される。

それに対して、圧縮バネでの加圧とした場合には、潤滑剤の現象に伴って、加圧も弱くなり削れ量も減少してくるという問題がある。それを解決するために、特許文献２においては、潤滑剤の減少に応じて圧縮バネの固定側の面を稼動させることにより、一定の加圧力を得る方法が、記載されているが、この場合には圧縮バネ固定側面を稼動させるために、ステッピングモータなどの動力を必要とするため、コスト的に高いものになり、また機構が複雑となるため、ユニットも大きくせざるをえない。

特許文献３においては、加圧スプリング部にカムを配置することによって、やはり一定の加圧力を得ようというものであるが、これも機構が複雑となり、コストも高くなり、スペース的にも大きくならざるを得ない。
単純にスプリングのみで加圧した場合には、初期の加圧力を上げることによって、この問題は解決できるが、初期は感光体のμを下げるためにある程度の量を必要とするが、感光体表面に潤滑剤が行き渡りμが下がった後には、その必要量は減少することがわかっており、経時で必要以上に潤滑剤を感光体に塗布することになり、潤滑剤を必要以上に消費することになる。

図９のグラフは、潤滑剤の加圧力と感光体表面μとの関係を示している。
グラフからわかるように、初期で加圧力を上げることによって、初期の感光体μを下げることができる。また、経時ではグラフ中の５００ｍＮの加圧力があれば、潤滑剤の塗布に十分であることもわかっている。
図１０のグラフは、１０００枚通紙後の潤滑剤消費量と感光体表面μの変化量との関係を示している。
先に述べたが、初期では１８００ｍＮ程度の加圧が必要となるが、経時では５００ｍＮで十分である。潤滑剤の消費量で比較すると、３倍弱消費してしまう。
つまり、図１１のグラフに示すような加圧が理想となるが、従来の発明、周知の技術では、それを実現することはできない。

特許第３２０５１５９号 特許第３３３０７９１号 特開２０００−２３１２９８号公報

本発明は以上の問題点に対応するために考案されたものであり、感光体への潤滑剤の塗布に対して、必要な量を過不足なく供給することにより、感光体フィルミング、クリーニングブレードの異常磨耗を防止し、初期から経時にかけて良好な画像を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の特徴を有している。
本発明の潤滑剤塗布装置では、感光体に潤滑剤を塗布する塗布手段に対して固形潤滑剤を押圧する加圧手段を有する潤滑剤塗布装置において、前記加圧手段は、自由長の異なる二種のバネからなり、前記二種のバネは、第１バネと、第１バネよりも自由長の長い第２バネであり、固形潤滑剤の長手方向の長さの中点を基準としてそれぞれ両側に、前記第１バネ及び前記第２バネが一個ずつ配置され、前記第１バネ及び第２バネは、固形潤滑剤のセット時には、前記潤滑剤塗布装置に設けられたカバーのバネ受け面により、前記固形潤滑剤を押圧し、前記感光体による記録動作の繰り返しにより、前記固形潤滑剤が磨耗すると、前記第１バネには前記バネ受け面からの加圧がかからなくなって、前記第２バネによる加圧だけとなることにより、前記固形潤滑剤の消費が抑制されることを特徴とする。
本発明の潤滑剤塗布装置では、さらに、前記二種のバネが圧縮スプリングであることを特徴とする。
本発明の潤滑剤塗布装置では、さらに、前記二種のバネが、固形潤滑剤の長手方向の長さの中点から両端に向って、第１バネよりも自由長の長い第２バネ、第１バネの順に配置されることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジでは、前記いずれかの潤滑剤塗布装置を備えることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジでは、さらに、重合トナー又は、トナー粒径６μｍ以下、又は粒径が８０ｎｍ〜３５０ｎｍの添加剤を有するトナーを用いることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、前記いずれかのプロセスカートリッジを用いることを特徴とする。

以上説明したように上記解決するための手段によって、本発明の潤滑剤塗布装置では、
潤滑剤の塗布量を調整可能にすることにより、初期から経時にかけて、潤滑剤を必要以上に消費することを防止することができる。
さらに、本発明の潤滑剤塗布装置では、低コストで初期から経時にかけて、潤滑剤を必要以上に消費することを防止できる。
さらに、本発明の潤滑剤塗布装置では、経時で安定した加圧力により、潤滑剤の供給量を一定に保つことができる。
さらに、本発明の潤滑剤塗布装置では、初期、経時ともに安定した加圧力により、潤滑剤の供給量を一定に保つことができる。
さらに、本発明の潤滑剤塗布装置では、初期、経時での感光体フィルミングの防止、クリーニングブレード磨耗の抑制が可能となる。
さらに、本発明のプロセスカートリッジ、画像形成装置では、初期、経時での異常画像の発生がない画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明を適用した画像形成装置の実施の形態について説明する。
まず、電子写真方式画像形成装置の一般的な実施例について説明する。
図１は本発明の実施例に係るフルカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
図１に示すように、本実施例に係るフルカラー画像形成装置は、像担持体ユニットであるところの４色分のプロセスカートリッジ２５Ｙ（イエロー）、２５Ｃ（シアン）、２５Ｍ（マゼンダ）、２５Ｋ（黒）と各々に付随する現像ユニット２６が対応する画像形成ステーションに着脱自在になっており、レーザー光を照射可能な露光手段としての光学ユニット１１、中間転写体ユニット１８，給紙ユニット１５、１６、及び定着ユニット２７等を備えている。
図２は記録紙の搬送経路を示している。

図３はＰＣＵの概略構成を示す図である。
各プロセスカートリッジ２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｋの構造は同一であり、それぞれ像担持体としての感光体ドラム２５−１、これに作用するプロセス手段として、感光体ドラム２５−１を帯電する帯電装置２５−２，感光体ドラム２５−１に残留した現像剤等を除去するクリーニングブレード２５−１１、感光体ドラム２５−１に潤滑剤２５−９を塗布するための、潤滑剤塗布手段２５−６、潤滑剤２５−９および潤滑剤加圧手段２５−１０が一体的に構成されている。これに感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像装置１５が連結する構成になっている。また、各プロセスカートリッジは、感光体の回転軸方向に画像形成装置本体に対して着脱自在な構成になっている。

潤滑剤塗布手段２５−６は、感光体ドラムに潤滑剤を塗布するとともに、クリーニングブレードにて堰きとめられたトナーを、搬送スクリュー２５−７へ搬送する機能も有している。搬送スクリューは回転することにより図中奥方向に向かって、回収したトナーを搬送する。
この潤滑剤塗布手段２５−６としては、ブラシローラが一般的であり、ブラシの材質としては、導電性ＰＥＴ、導電性アクリル、非導電性ＰＥＴ、非導電性ＰＰ等、さまざまである。
感光ドラム、トナーの組み合わせにより最適な材質を選定する必要がある。
潤滑剤としては、ＺｎＳｔが多く、固形化した状態で使用されることが多い。
固形化することによって、ブラシローラ等を介して、ある程度塗布量を制御できるという利点がある。
紛体の場合には、コスト的には有利であるが、塗布量の制御が困難という欠点がある。

図４は本発明の一実施例を示す潤滑剤塗布装置の概略構成図である。
本実施例は、異なる複数種のバネを使用した例である。セット時には、カバーを閉めることにより、バネＡ、バネＢの両方によって、潤滑剤に加圧を与えることができる。このときの加圧力は、先に述べたように初期で、感光体μを下げるのに必要な値に設定する必要がある。
記録動作を繰り返すことにより、潤滑剤が一定量磨耗すると、バネＡは自由長が短いため、加圧がかからなくなる。これによってバネＢだけの加圧となり、潤滑剤を必要以上に消費させることを防止できる。
この場合には、加圧力の変化は下図のようになり、理想とは若干異なるが、狙いに近い形にすることが可能である。また、図はバネＡ、Ｂを圧縮スプリングで記載しているが、板バネ、ゴム等でも同様の効果を得ることができる。

図５は本発明の一実施例を示す潤滑剤塗布装置の概略構成図である。
本実施例は、異なる複数種の重りを使用した例である。
セット時には、重りＡ、重りＢの両方によって、潤滑剤に加圧を与えることができる。このときの加圧力は、先に述べたように初期で、感光体μを下げるのに必要な値に設定する必要がある。
記録動作を繰り返すことにより、潤滑剤が一定量磨耗すると、重りＡはケースへ引っ掛かる突起が設けてあり、その引っ掛かりのため、加圧がかからなくなる。これによって重りＢだけの加圧となり、潤滑剤を必要以上に消費させることを防止できる。
この場合には、加圧力の変化は下図のようになり、理想の加圧方法となる。
重りＡはケースへ引っ掛けるのではなく、カバー側にストッパを設ける等、一定量潤滑剤を消費後に、加圧がかからない構成とすれば、同様の効果かが得られる。

図６は本発明の一実施例を示す潤滑剤塗布装置の概略構成図である。
本実施例は、バネと重りを使用した例である。
セット時には、バネＡ、重りＢの両方によって、潤滑剤に加圧を与えることができる。このときの加圧力は、先に述べたように初期で、感光体μを下げるのに必要な値に設定する必要がある。
記録動作を繰り返すことにより、潤滑剤が一定量磨耗すると、バネＡは自由長が短いため、加圧がかからなくなる。これによって重りＢだけの加圧となり、潤滑剤を必要以上に消費させることを防止できる。
この場合には、加圧力の変化は下図のようになり、理想の加圧方法に近くなる。
また、図ではバネＡを圧縮スプリングで記載しているが、板バネ、ゴム等でも同様の効果を得ることができる。

ここでシリカに関して図７、図８を用いて説明する。
図７のグラフの縦軸はクリーニングランクを表している。感光体表面のクリーニング状
態を良（５）から悪（１）までランク付けしている。また、横軸は大粒径（８０ｎｍ〜３５０ｎｍ）のシリカの含有率を表している。
図７のグラフに示すように、トナーへのシリカの含有率が増えていくと、クリーニング性は良好となる。この例でのトナーの粒径は、４.７μｍである。
図８のグラフの縦軸は感光体へ付着（フィルミング）しているシリカ量、およびトナーより遊離しているシリカ量を表している。また、横軸は大粒径（８０ｎｍ〜３５０ｎｍ）のシリカの含有率を表している。
図８のグラフからは、トナーへのシリカの含有率が増えていくと、感光体へのシリカの付着が増えていることがわかる。

実施例を比較した場合、下記のようになる。
コスト的に比較した場合は、優れた順に図４、図６、図５となる。
機能的に比較した場合は、優れた順に図５、図６、図４となる。
省スペースの観点からは、優れた順に図４、図６、図５となる。

本発明の一実施例を示すフルカラー画像形成装置の構成概略図である。 記録紙の搬送経路を示す図である。 本発明の一実施例を示すＰＣＵの構成概略図である。 異なる複数種のバネを使用した本発明の実施例を示す図である。 異なる複数種の重りを使用した本発明の実施例を示す図である。 バネと重りを使用した本発明の実施例を示す図である。 大粒径シリカ量とクリーニング性との関係を示す図である。 大粒径シリカ量とフィルミング量および遊離シリカ量との関係を示す図である。 加圧力と感光体表面μとの関係を示す図である。 潤滑剤消費量とμ変化量との関係を示す図である。 通紙枚数と潤滑剤加圧力との関係を示す図である。

符号の説明

１１ 光学ユニット
１５、１６ 給紙ユニット
１８ 中間転写体ユニット
２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｋ プロセスカートリッジ
２５−１ 感光体ドラム
２５−２ 帯電装置
２５−５ クリーニングブレード加圧手段
２５−６ 潤滑剤塗布手段
２５−７ 搬送スクリュー
２５−８ 潤滑剤塗布装置
２５−９ 潤滑剤
２５−１０ 潤滑剤加圧手段
２５−１１ クリーニングブレード
２６ 現像ユニット

Claims (6)

1. 感光体に潤滑剤を塗布する塗布手段に対して固形潤滑剤を押圧する加圧手段を有する潤滑剤塗布装置において、
   前記加圧手段は、自由長の異なる二種のバネからなり、前記二種のバネは、第１バネと、第１バネよりも自由長の長い第２バネであり、
   固形潤滑剤の長手方向の長さの中点を基準としてそれぞれ両側に、前記第１バネ及び前記第２バネが一個ずつ配置され、
   前記第１バネ及び第２バネは、固形潤滑剤のセット時には、前記潤滑剤塗布装置に設けられたカバーのバネ受け面により、前記固形潤滑剤を押圧し、
   前記感光体による記録動作の繰り返しにより、前記固形潤滑剤が磨耗すると、前記第１バネには前記バネ受け面からの加圧がかからなくなって、前記第２バネによる加圧だけとなることにより、前記固形潤滑剤の消費が抑制される
   ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
2. 請求項１に記載の潤滑剤塗布装置において、
   前記二種のバネが圧縮スプリングである
   ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
3. 請求項１または２に記載の潤滑剤塗布装置において、
   前記二種のバネが、固形潤滑剤の長手方向の長さの中点から両端に向って、第１バネよりも自由長の長い第２バネ、第１バネの順に配置される
   ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置を備える
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 請求項４に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   前記プロセスカートリッジは、重合トナー又は、トナー粒径６μｍ以下、又は粒径が８０ｎｍ〜３５０ｎｍの添加剤を有するトナーを用いる
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 請求項４または５に記載のプロセスカートリッジを用いる
   ことを特徴とする画像形成装置。

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