JP4966127B2 - 潤滑剤供給装置、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、電子写真感光体の表面に、固形潤滑剤を切削供給して潤滑剤の薄層を形成する潤滑剤供給装置、この潤滑剤供給装置を備えたプロセスカートリッジ、このプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置における画像形成工程は、光導電現象を利用して像担持体としての電子写真感光体(以下「感光体」という)の表面上に静電潜像を形成し、この静電潜像に着色されたトナー微粒子を、静電気力の作用により付着させて可視像化する工程をいう。このような電子写真方式を採用した画像形成装置においては、通常、その主要部材である感光体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置が設けられている。
潤滑剤供給装置は、画像形成装置のクリーニングプロセス、例えば、像転写後の感光体表面に残留したトナーを、クリーニングブラシ又はクリーニングブレードを用いて掻き取る工程において、生じる諸問題を解消するために用いられる。即ち、感光体や中間転写ベルト（以下「感光体等」という。）の寿命は、主にクリーニングブラシ又はクリーニングブレードとの機械的摺擦による摩耗の程度によって決定されるので、感光体等の表面に潤滑剤を供給することにより、表面の摩擦係数を小さくして摩耗を抑制し、これにより、感光体等の長寿命化が図られている。

感光体等の表面に潤滑剤を供給することにより、単に感光体等の寿命が延びるだけでなく、感光体等の表面における摩擦係数の低下に伴って感光体等の表面に付着した付着物のクリーニングが容易となる。即ち、感光体等の表面に潤滑剤を供給することにより、転写工程で記録媒体等に転写しきれずに感光体等に残った残留トナーが、クリーニングブラシ又はクリーニングブレードによって除去され易くなる。
ところで、近年、重合法によって調製された球形化トナーが積極的に用いられるようになったが、球形化トナーは粒径分布が揃っており、かつ、小粒径化も効率良く行えることから、少粒形化トナーにより画質を向上させる効果を発現する一方、感光体等の表面上からの残留トナーの除去、即ち、感光体等のクリーニングが難しくなるという問題がある。このような観点からも、潤滑剤供給装置によって感光体等の表面に潤滑剤を供給し、これによって感光体等のクリーニング性を向上させる技術は、今後、更に重要になると考えられる。

潤滑剤は、粉体の形態で微量ずつ感光体等の表面に供給されるが、具体的な供給方法としては、例えば特許文献１に開示されるように、ブラシなどの供給部材によりブロック状に成形された潤滑剤を削り取って供給する方法や、特許文献２に開示されるように、潤滑剤をトナーに外添して感光体等に供給する方法が挙げられる。しかし、その供給量は出力する画像面積に依存するので、感光体等の表面全面に対し、潤滑剤を常に安定的に供給することは困難である。従って、感光体等の表面全面に潤滑剤を安定に供給するという観点からは、固形潤滑剤をブラシで削り取って供給する方法が好ましい。

潤滑剤を感光体等の表面に供給する場合、摩耗防止とクリーニング性向上という二つの効果を最大限に発揮させるためには、その供給量及び供給状態を制御することが重要となる。潤滑性付与を重視するのであれば、理論的には一定量以上の潤滑剤を際限なく供給し続ければ潤滑性が向上するが、実際上は供給量が過剰になると、余剰の潤滑剤が、例えば隣接して配設された現像装置に混入し、トナーの帯電量が制御できなくなるという不具合が生じることがある。また、近年の複写機、プリンターの小型化の要請から、各要素部材の小型化は重要な技術となりつつあり、必要以上に大きな固形潤滑剤を装置の備品として搭載することは好ましくない。

感光体への潤滑剤の供給状態を制御する従来技術として、例えば特許文献３には、温度よって、感光体に対する固形潤滑剤の加圧力、又は固形潤滑剤に接する供給ブラシの回転速度を制御する技術が開示されている。また、特許文献４には、感光体の単位回転数あたりの潤滑剤供給量を規定する技術が開示されている。更に、特許文献５には、画像形成情報に応じて、潤滑剤供給ブラシの回転数等を制御する技術が開示されている。
更にまた、特許文献６には、ユーザが画像形成装置の性能を変えたいと望む場合に、画像形成装置本体を購入し直す必要がないことを眼目として開発された装置である。すなわち、画像形成装置本体に対して、各々不揮発性の記憶部材を有する、性能の異なる複数種類のエンジンユニットが、交換取り付け可能である。そして、取り付けられたエンジンユニット中の記憶部材の記憶情報に基づき、装置全体の性能を制御する制御部材を備えた画像形成装置が開示されている。この画像形成装置によれば、画像形成装置本体は共通で、性能の異なるエンジンユニットに交換するだけで、記録速度や解像度等に関する装置全体の性能を変更することができる。

特開２０００−１６２８８１号公報 特許第２８５９６４６号公報 特開平９−６２１６３号公報 特開２０００−７５７５２号公報 特開２００２−２４４４８５号公報 特開２００２−３５１２８７号公報

従来、潤滑剤供給装置１７は、図７に示すように、固形潤滑剤１１が供給部材であるブラシローラ１３の回転により切削されて、被供給対象物である感光体３に供給される。すなわち、固形潤滑剤１１は、保持部材１２を介し押圧機構２６により押圧され、固形潤滑剤１１が、回転駆動する潤滑剤供給部材１７と当接し切削される。これにより、固形潤滑剤１１は、粉末状にされ感光体３に供給される。保持部材１２は、不図示の加圧部材により、画像形成装置本体側からブラシローラ１３に押圧される。すると、固形潤滑剤１１は、体勢を傾け、傾いた体勢でブラシローラ１３に押圧される。その結果、固形潤滑剤１１は、短手方向において均等に切削されず、安定して潤滑剤を供給できないという問題がある。
また、固形潤滑剤１１が傾いたまま切削されることにより、固形潤滑剤１１が一部残存しているのにも拘らず、保持部材１２とブラシローラ１３とが当接するため、固形潤滑剤１１を新たに交換しなければならない。即ち、固形潤滑剤１１の寿命の設計値に対し、実際には短寿命になるという問題がある。

そこで、本発明は、前記のような従来のものが有する問題点を解決し、固形潤滑剤が均一に切削され、且つ潤滑剤を安定して供給することができる潤滑剤供給装置、この潤滑剤供給装置を備えたプロセスカートリッジ及びこのプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明の潤滑剤供給装置は、固形潤滑剤と、固形潤滑剤に当接し、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、固形潤滑剤を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、前記押圧機構は、第１押圧機構と第２押圧機構の組み合わせが、固形潤滑剤の長手方向中心に対して対称な位置で、且つ固形潤滑剤を挟んで潤滑剤供給対象と反対側に設置されたものであり、固形潤滑剤の長手方向に対して一端側の第1押圧機構と第２押圧機構の組み合わせは、一端が第１加圧部材に取り付けられ、他端が各第１押圧機構間の距離の１／２の位置にある加圧部材固定部に取り付けられ、固形潤滑剤の長手方向に対して他端側の第1押圧機構と第２押圧機構の組み合わせは、一端が第１加圧部材と同じバネ定数である第２加圧部材に取り付けられ、他端が第２加圧部材の各第２押圧機構間の距離の１／２の位置にある加圧部材固定部に取り付けられ、固形潤滑剤の長手方向における同じ側にある第１押圧機構と第２押圧機構が、固形潤滑剤の短手方向中心に対して対称な２点を各々押圧することを特徴とする。
本発明の潤滑剤供給装置は、さらに、前記第１押圧機構及び前記第２押圧機構は、少なくとも像担持体と固形潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する潤滑剤供給装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジの本体に設けられた軸に、所定長さのスペースを介在させて重ねられ、回転自在に支持されていることを特徴とする。

本発明の潤滑剤供給装置は、さらに、前記固形潤滑剤は、脂肪酸金属塩であって、前記脂肪酸金属塩の金属が、亜鉛、鉄、カルシウム、アルミニウム、リチウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、鉛、マンガンの中から選択される金属であって、前記脂肪酸金属塩の脂肪酸がラウリル酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミステリン酸、オレイン酸の中から選択される少なくとも１以上の脂肪酸であることを特徴とする。
本発明の潤滑剤供給装置は、さらに、前記固形潤滑剤がラメラ結晶構造を持つ脂肪酸塩金属からなることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも像担持体と固形潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する潤滑剤供給装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジであって、前記潤滑剤供給装置は、固形潤滑剤と、固形潤滑剤に当接し、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、固形潤滑剤を供給部材へ押圧する押圧機構と を備えたプロセスカートリッジにおいて、前記潤滑剤供給装置は、前述した潤滑剤供給装置であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、潜像を形成する像担持体と、固形潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する潤滑剤供給装置とを備える画像形成装置であって、前記潤滑剤供給装置は、固形潤滑剤と、固形潤滑剤に当接し、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、固形潤滑剤を供給部材へ押圧する押圧機構と を備えた画像形成装置において、前記潤滑剤供給装置は、前述した潤滑剤供給装置であることを特徴とする。

この発明は、前記のような構成であるから、固形潤滑剤が均一に切削されるため無駄がないうえに、粉末状の固形潤滑剤を安定して感光体に供給することができる。ひいては、固形潤滑剤の交換サイクルが延びるため、ランニングコストを安価にすることができるといった効果が期待できる。

この発明を実施するための最良の形態を、添付図面に示す実施の形態を参照して説明する。なお、従来技術と同一の機能作用を奏する同一部品には同一の符号を付し、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る潤滑剤供給装置を備えたプロセスカートリッジ（以下「カートリッジ」という。）を示す縦断面図である。図２は、この発明の一実施の形態を示すもので、感光体の表面に固形潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置の全体構成を示す横断面図、図３は、ブラシローラが停止時において、固形潤滑剤が供給部材に当接する詳細を示す縦断面図、図４は、ブラシローラが回転駆動時において、固形潤滑剤が供給部材に当接する詳細を示す縦断面図、図５は押圧機構の詳細を示す平面図、図６は押圧機構が感光体の表面に当接し固形潤滑剤を供給する様子を示す横断面図である。

図１において、このカートリッジ２は、感光体３と、この感光体３に付設された潤滑剤供給装置１７のほか、クリーニング手段であるクリーニング装置５、帯電装置６及び現像手段である現像装置７を備えている。クリーニング装置５には、感光体３の表面に当接するクリーニングブレード８が設けられている。クリーニングブレード８は、感光体３の表面に残留するトナーや紙粉等を清掃、回収する。潤滑剤供給装置１７は、固形潤滑剤１１と、この固形潤滑剤１１を支持する保持部材１２と、固形潤滑剤１１と感光体３の両者に接触して回転する供給部材であるブラシローラ１３と、供給ブレード１４とから主として構成されている。ブラシローラ１３は、固形潤滑剤１１から削り取った粉末状の潤滑剤を感光体３の表面に供給する。供給ブレード１４は、感光体３の表面に供給された潤滑剤を均してその厚さを均一にする。

帯電装置６は、感光体３に当接するように配設された帯電ローラ１５と、この帯電ローラ１５に当接して回転する帯電ローラクリーナ１６とから主として構成されている。帯電ローラ１５は、感光体３の表面を一様に帯電させるものであり、帯電ローラクリーナ１６は、転写残トナーが付着した帯電ローラ１５の表面を清掃する。
現像装置７は、感光体３の表面に形成された静電潜像を、現像剤としてのトナーを供給して可視像化する現像ローラ２１と、現像剤収容部に収容された現像剤を攪拌する混合ローラ２４、攪拌、混合された現像剤を現像ローラ２１に供給する供給ローラ２２とから主として構成されている。

固形潤滑剤１１は、図２に示すように、不図示の駆動部材により回転駆動される軸２３の周りに積重される脂肪酸金属塩であって、脂肪酸金属塩の金属が、亜鉛、鉄、カルシウム、アルミニウム、リチウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、鉛、マンガンの中から選択される金属であって、脂肪酸金属塩の脂肪酸がラウリル酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミステリン酸、オレイン酸の中から選択される少なくとも１以上の脂肪酸であることを特徴とする。また、固形潤滑剤１１はラメラ結晶構造を持つ。
固形潤滑剤１１は、一側面が開放された直方体状の保持部材１２の底面の裏面に公知の方法で固設される。発明者らの研究開発の結果、前記成分を有するものが固形潤滑剤として好適であることが判明した。なお、本実施の形態にかかる固形潤滑剤１１の成分・構造等に関しては、出願人が保有する営業秘密（不正競争防止法第２条第６項に規定する営業秘密をいう。以下同じ。）であって、当該営業秘密が開示されることにより、出願人の事業活動に支障を生ずるおそれがある。したがって、これを防止するため固形潤滑剤１１の詳細については説明を省略する。

なお、固形潤滑剤１１は、長手方向において、ブラシローラ１３と比較して若干短く構成されており、支点２５の周りを回転自在な押圧機構２６の一端が保持部材１２の内底に当接している。押圧機構２６は、保持部材１２の両端に対称に配設されており、押圧機構２６は左右で対称形である。押圧機構２６の他端は切り欠きが形成され、加圧部材である引張りコイルばね２７の一端が係止されている。引張りコイルばね２７の他端は、固形潤滑剤１１の長手方向における長さの１／２で、画像形成装置１の本体に設けられた加圧部材固定部３１に係止されている。それぞれの引張りコイルばね２７は、自然長及びばね定数が同等である。

短手方向において、図３に示すように、第１押圧機構２６と第２押圧機構２８が画像形成装置本体に設けられた軸３０に、所定長さのスペーサ３２を介在させて重ねられ、回動自在に支持されている。なお、第１押圧機構２６と第２押圧機構２８は同形状である。ブラシローラ１３が回転駆動されると、固形潤滑剤１１はブラシローラ１３の回転方向に傾く(図４参照)。
固形潤滑剤１１が傾くと、押圧機構２６、２８は、固形潤滑剤１１の中心からずれた位置に荷重をかけることとなり、さらに固形潤滑剤１１を姿勢を傾ける。その結果、固形潤滑剤１１は、姿勢が戻ることなく傾いたまま切削される。切削が進むにつれて益々と傾くこととなり、安定して潤滑剤を供給することができない。このとき、図４に示すように、力Ｆが第２押圧機構２８に生じる。保持部材１２は、ブラシローラ１３の回転に伴い第１押圧機構２６から離反するが、第２押圧機構２８が保持部材１２を支持して押圧する。
これにより、保持部材１２は第２押圧機構２８のみにより押圧され、固形潤滑剤１１の傾きが回復する。すなわち、第２押圧機構２８は、引張りコイルばね２７によりブラシローラ１３側に付勢されるため、固形潤滑剤１１の第２押圧機構２８の側が押し上げられ、保持部材１２は第１押圧機構２６と当接する。すると、固形潤滑剤１１の姿勢が回復し、固形潤滑剤１１は均等に削られるようになる。このことにより、安定して切削を行うことができる。また、固形潤滑剤１１を無駄なく切削できる。

次いで、他の実施の形態について説明する。前記した実施の形態と同一の部材であって、同一の機能作用を奏する部材には、同一の符号を付し説明を省略する。
各押圧機構２６、２８は、材質、自然長及びバネ定数等バネ特性が同じ引張りコイルばね２７を介し、加圧部材固定部３１に係止されている。図５は押圧機構２６、２８の挙動を示す詳細図であり、図中の矢印は長手方向を示す。押圧機構２６、２８は、支点２５を中心として回転可能である。押圧機構２６、２８の突出部に引張りコイルばね２７の一端が係止されており、押圧機構２６、２８は所定の力が付勢されると、支点２５を中心として白抜き矢印方向に回転する。すると、曲線状の当接部が回転に伴い保持部材１２と当接し、更に付勢力が加えられると押圧機構２６、２８は回転し保持部材１２を押圧する。加圧部材固定部３１は、押圧機構２６、２８からのバネ長さがそれぞれ等しくなる位置に配設されている。押圧機構２６、２８は、同じ特性の引張りコイルばね２７により押圧され、バネ長さが等距離になる位置に設けられている。すなわち、いずれの押圧機構２６、２８は、それぞれ等しい押圧力が生じる。

理論上は、固形潤滑剤１１は第１押圧機構２６及び第２押圧機構２８より等しい押圧力でブラシローラ１３に押圧される。しかし、ブラシローラ１３の加工ばらつき等の外乱により、図６に示すように、固形潤滑剤１１が片減りして切削される場合がある。すると、引張りコイルばね２７のスプリング長がＡ＞Ｂとなり、潤滑剤の切削量が多い側は、付勢力が減少する。その結果、片減りが矯正されるようになり、固形潤滑剤１１は、長手方向において均等に減少する（ａ＝ｂ）。
この効果は、コイルばねのばね定数と比例して顕在化する。

これにより、各押圧機構２６、２８には等しい押圧力が負荷され、固形潤滑剤１１は、長手方向において均一に減少するという効果が期待できる。
前記した実施の形態では、本発明にかかる潤滑剤供給装置及び感光体並びに帯電部材、現像手段、クリーニング手段のうち１つ以上を、一体に構成して装置本体から着脱可能なカートリッジとした。
なお、前記実施の形態で示した潤滑剤供給装置の構成である押圧機構２６（２８）、加圧部材２７等は好ましい一例を示したに過ぎず、実施に対してはこれらの構成を特許請求の範囲に記載した範囲内で、適宜に変更、修正等することができる。

この発明の一実施の形態にかかる感光体の表面に固形潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置が搭載されたカートリッジの全体構成を示す縦断面図である。 この発明の一実施の形態にかかる感光体の表面に固形潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置の全体構成を示す横断面図である。 供給部材が停止時において、固形潤滑剤が供給部材に当接する詳細を示す縦断面図である。 供給部材が回転駆動時において、固形潤滑剤が供給部材に当接する詳細を示す縦断面図である。 押圧機構の作動の詳細を示す平面図である。 この発明の、他の実施の形態にかかる潤滑剤供給装置の全体構成を示す横断面図である。 従来の潤滑剤供給装置の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

２ カートリッジ
３ 感光体
５ クリーニング装置
６ 帯電装置
７ 現像装置
１１ 固形潤滑剤
１２ 保持部材
１３ ブラシロ−ラ
１４ 供給ブレード
１５ 帯電ローラ
１６ 帯電ローラクリーナ
１７ 潤滑剤供給装置
２１ 現像ローラ
２２ 供給ローラ
２３ 軸
２４ 混合ローラ
２５ 支点
２６ 第１押圧機構
２７ 引張りコイルばね
２８ 第２押圧機構
３０ 軸
３１ 加圧部材固定部
３２ スペーサ

Claims (6)

1. 固形潤滑剤と、
   固形潤滑剤に当接し、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、
   固形潤滑剤を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、
   前記押圧機構は、第１押圧機構と第２押圧機構の組み合わせが、固形潤滑剤の長手方向中心に対して対称な位置で、且つ固形潤滑剤を挟んで潤滑剤供給対象と反対側に設置されたものであり、
   固形潤滑剤の長手方向に対して一端側の第1押圧機構と第２押圧機構の組み合わせは、一端が第１加圧部材に取り付けられ、他端が各第１押圧機構間の距離の１／２の位置にある加圧部材固定部に取り付けられ、固形潤滑剤の長手方向に対して他端側の第1押圧機構と第２押圧機構の組み合わせは、一端が第１加圧部材と同じバネ定数である第２加圧部材に取り付けられ、他端が第２加圧部材の各第２押圧機構間の距離の１／２の位置にある加圧部材固定部に取り付けられ、
   固形潤滑剤の長手方向における同じ側にある第１押圧機構と第２押圧機構が、固形潤滑剤の短手方向中心に対して対称な２点を各々押圧する
   ことを特徴とする潤滑剤供給装置。
2. 前記第１押圧機構及び前記第２押圧機構は、少なくとも像担持体と固形潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する潤滑剤供給装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジの本体に設けられた軸に、所定長さのスペースを介在させて重ねられ、回転自在に支持されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤供給装置。
3. 前記固形潤滑剤は、脂肪酸金属塩であって、
   前記脂肪酸金属塩の金属が、亜鉛、鉄、カルシウム、アルミニウム、リチウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、鉛、マンガンの中から選択される金属で、
   前記脂肪酸金属塩の脂肪酸が、ラウリル酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミステリン酸、オレイン酸の中から選択される少なくとも１以上の脂肪酸である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の潤滑剤供給装置。
4. 前記固形潤滑剤が、ラメラ結晶構造を持つ脂肪酸塩金属からなる
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
5. 少なくとも像担持体と固形潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する潤滑剤供給装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジであって、
   前記潤滑剤供給装置は、固形潤滑剤と、固形潤滑剤に当接し、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、固形潤滑剤を供給部材へ押圧する押圧機構と を備えたプロセスカートリッジにおいて、
   前記潤滑剤供給装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の潤滑剤供給装置である
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 潜像を形成する像担持体と、
   固形潤滑剤を潤滑剤供給対象に供給する潤滑剤供給装置とを備える画像形成装置であって、
   前記潤滑剤供給装置は、固形潤滑剤と、固形潤滑剤に当接し、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、固形潤滑剤を供給部材へ押圧する押圧機構と を備えた画像形成装置において、
   前記潤滑剤供給装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の潤滑剤供給装置である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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