JP5327530B2 - 固形潤滑剤塗布装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機等の画像形成装置に用いる固形潤滑剤塗布装置、該潤滑剤塗布装置を有するプロセスカートリッジ、該プロセスカートリッジまたは潤滑剤塗布装置を有する画像形成装置に関する。

潤滑剤を塗布して像担持体表面の摩擦係数を下げると、像担持体表面のクリーニング性を高めたり、像担持体の寿命を伸ばすことが可能となる。このような手法は従来よく行われている。

ところで、複写機等の画像形成装置で使用するトナーは、近年の急速なカラー化とそれに伴う高画像品質化に対応するため、重合トナーによる小径、狭粒径分布化と球形化（真球化）したものが主流になりつつある。トナーの小径、狭粒径分布化は高解像度現像に有利となり、また球形化（真球化）により転写効率に有利となり、これによりトナー画像のシャープネスといった画像品位は格段に向上するからである。

しかしながら、トナーの小粒径化は比表面積が大きくなり、単位重量当たりのトナーの像担持体表面への付着力が大きくなることで、像担持体表面のクリーニング性が困難な方向となる。また、トナーの小粒径化はトナーの流動性悪化となり、より多量の添加剤を必要とし、これにより、クリーニングブレードの欠けや磨耗、像担持体表面の局所的なスジ傷等が発生し易くなることが知られている。

そしてこのようなトナーを用いると、初期的にはクリーニングできていても、経時においてクリーニングが困難となる場合が多い。これは、最も一般的なクリーニング手段であるゴムブレードを用いている場合、使用していくに従ってブレードエッジが磨耗するためである。これを回避するために、初期よりも経時において像担持体のクリーニング性を高める幇助手段を用いることにより対応することができる。

これを達成する方法として、特許文献１に開示されているように、カムを用い、経時での潤滑材の潤滑材削り取り部材への加圧力を高めるという方法も考えられる。圧を高めることにより、潤滑材の削れ量を経時で多くし、経時での摩擦係数を下げようとするものである。しかしこの方法では塗布装置の構造が複雑化し、コストの上昇が避けられない。また、潤滑材によっては塗布量を増やしても、ある一定値以上にはクリーニング性を高めることができないものがあるため、その場合にはこの方法では対応不可能となる。

本発明の目的は、像担持体表面のクリーニング性を、初期よりも経時にて高めることの出来る潤滑剤塗布装置と、その潤滑剤塗布装置を有するプロセスカートリッジと、そのプロセスカートリッジないしは潤滑剤塗布装置を有する画像形成装置を安価に提供することにある。

本発明の潤滑材塗布装置のうち請求項１に係るものは、
固形潤滑剤と、該固形潤滑剤から潤滑剤を削り取る潤滑剤削り取り部材と、前記固形潤滑剤を該潤滑剤削り取り部材に圧接させる加圧手段とを有し、
前記潤滑剤削り取り部材によって前記固形潤滑剤から削り取った潤滑剤を像担持体表面に塗布する潤滑剤塗布装置において、
前記固形潤滑剤が２層構造を有し、
該層それぞれの材料構成が異なり、
初期状態で使用される層を脂肪酸金属塩からなる材料で構成し、経時状態で使用される層を脂肪酸金属塩及び無機潤滑剤からなる材料で構成したものである
ことを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１に記載の潤滑材塗布装置において、前記脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛であることを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１または２に記載の潤滑材塗布装置において、前記無機潤滑剤が窒化ホウ素であることを特徴とする。

請求項４に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能に装着されるプロセスカートリッジにおいて、請求項１から３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置と、トナー像が形成される像担持体とを一体的に組み付けてなることを特徴とする。

請求項５に係るものは、請求項４に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体が感光体よりなると共に、該感光体を帯電する帯電装置、前記感光体に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置、及び前記トナー像を転写した後の前記感光体表面を清掃するクリーニング装置のうちの少なくとも１つを具備してなることを特徴とする。

請求項６に係るものは、請求項４に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体が、感光体と、該感光体からトナー像を転写される中間転写体を含むことを特徴とする。

請求項７に係る画像形成装置は、請求項４から６のいずれかに記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。

請求項８に係る画像形成装置は、請求項１から３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、潤滑材を２層構造とし、それぞれの層の材料構成を異ならせる構成とし、初期状態で使用される層を脂肪酸金属塩からなる材料で構成し、経時状態で使用される層を脂肪酸金属塩及び無機潤滑剤からなる材料で構成することによって、初期状態よりも経時状態においてクリーニング性を高めることができる。

本発明の実施の対象となる画像形成装置の一例として示す、タンデム型間接（中間）転写方式の電子写真装置の概略断面図 図１の装置で用いる、中間転写ベルトに対する潤滑材塗布装置を示す概略側面図 図２の装置で用いる２層構造の潤滑材を示す概略側面図であって、図３（ａ）は潤滑材の初期状態（未使用状態）を示す図、図３（ｂ）は経時での状態を示す図

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。本発明では、固形潤滑材を２層構造とすることで上述した目的を達成するものである。なお本発明は図示の画像形成装置への実施には限定されず、画像形成を行う種々の装置に適用可能である。例えば、像担持体としては、感光体、中間転写ベルトを挙げて説明しているが、この例に限定されない。

図１は、本発明の実施の対象となる画像形成装置の一例として示す、タンデム型間接（中間）転写方式の電子写真装置である複写装置の概略側面図である。
この装置の複写装置本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写ベルト１０を設けてある。中間転写ベルト１０は、多層構造、単層構造のいずれでも構わない。多層構造であればベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシート、ポリイミド系樹脂で作り、表面層をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってなるもの、単層であればＰＶＤＦ、ＰＣ、ポリイミド等の材質を用いるものがある。なお本発明では、特に中間転写ベルト１０の材質に関し特定する必要は無い。そして、図１に示すとおり、支持ローラ１２、１３、１４、１５に掛け回して図中反時計回りに回転搬送可能としてある。

本実施例では、支持ローラ１３の図中左に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留するトナーを除去する中間転写ベルト１０クリーニングするためのベルトクリーニング装置１９を設けてある。この装置は、クリーニング部材１９ａにウレタン等のブレード状のものを用い、中間転写ベルト１０の回転方向（図中矢印で示した）に対してカウンター方向に当接させている。なお、図示は省略するが、クリーニング部材１９ａにはウレタンブレードの他に導電性ブラシやローラを用いて静電的に回収するような構成をとっても良い。また、クリーニングブレード１９ａにより回収されたトナーは、ベルトクリーニング装置１９内の搬送部材により装置奥側へ搬送され、重力等により下方へ落下させることで図示しないトナー回収用ボトルの内部へと収容されるようになっている。これも図示はしていないが、トナー回収用ボトルには、回収トナー量を検知する手段を設け、満杯時には機械を停止させる等でトナーがあふれることを防止できるようにしてあるとよい。

また、中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４つの画像形成手段を横に並べて配置してある（いわゆる、タンデム画像形成装置を構成してある）。このタンデム画像形成装置には、露光装置が設けてあるが、その露光５（５ａ〜５ｄ）を示すに止め、装置の図示は省略する。一方、中間転写ベルト１０の支持ローラ１２の対向側には、２次転写（紙転写）ローラ２１を備える。

２次転写ローラ２１の上方には、シート上の転写画像を定着する定着装置３０を設けてある。定着装置３０は、定着ローラに加圧ローラを押し当てて構成する。また図中５０は２次転写ローラ２１への給電を行うための電源である。

そして、複写装置本体１００や露光装置、その他本装置を構成する装置、機器に設けた図示しないスタートスイッチを押すと、これも図示しない駆動モータで支持ローラ１２、１３、１４、１５の１つを回転駆動し、他の支持ローラを従動回転させ、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段では、その感光体１（１ａ〜１ｄ）を回転駆動して各感光体１上にそれぞれ、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。

なお図中２（２ａ〜２ｄ）は感光体１のクリーニング装置、３（３ａ〜３ｄ）はクリーニングブレード、４（４ａ〜４ｄ）は帯電ローラ、６〜９は現像装置、１１（１１ａ〜１１ｄ）は一次転写ローラ、２７はその中間転写ベルト１０内側面への付勢手段である。また図中５１は一次転写ローラ１１への給電制御手段、５２は給電用の電源である。

一方、図示しないスタートスイッチを押すと、ペーパーバンク３１の給紙ローラ２６が回転し（多段にペーパーバンク３１を備える場合には選択されたペーパーバンク３１に対応する給紙ローラ２６：そのような構成は周知であるので図示は省略し、）、ペーパーバンク３１に備える給紙カセット２５からシートＰを繰り出し、給紙ローラ２６と図示しない分離ローラ、あるいは別途に備える分離給紙手段で１枚ずつに分離して給紙路に入れ、搬送ローラ２９で搬送して複写機本体１００内の給紙路に導き、レジストローラ２８に突き当てて止める。

そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ２８を回転させ、中間転写ベルト１０と２次転写ローラ２１との間にシートＰを送り込み、２次転写ローラ２１で転写してシートＰ上にカラー画像を記録する。

画像を転写した後のシートＰは、２次転写ローラ２１で搬送して定着装置３０へと送り込み、定着装置３０で熱と圧力とを加えて転写画像をシートＰに定着させ、その後、排出ローラ３２で装置外へと排出し、図示しない排紙トレイ上にスタックする。

一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、ベルトクリーニング装置１９で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留するトナーを除去し、次の画像形成に備える。

図２は、中間転写ベルト１０に対する、潤滑材塗布装置１１０の説明図を示す。図示のように、潤滑材塗布装置１１０は、ベルトクリーニング装置１９の近傍に配置してある。ベルトクリーニング装置１９と潤滑材塗布装置１１０とを一体のユニットとすることも可能であるが図示は省略する。

本例の潤滑材塗布装置１１０は、クリーニングブレード１９ａの直後に回転するブラシ１１１を設置し、ブラシ１１１に固形潤滑材１１２をスプリング１１３により付勢して加圧当接させてある。このように構成することにより、固形潤滑材１１２をブラシ１１１の回転によって削り取り、粉末状態にし、これをブラシ１１１によって中間転写ベルト１０の表面上に塗布するのである。

図３で示すように、本発明で用いる固形潤滑材１１２は２層構造を有する。固形潤滑材１１２の初期状態（基本的には未使用状態を言うが、使用開始からあまり時間が経過していない状態をも含むものとする）を図３（ａ）に、経時状態（使用開始からある程度の時間が経過した状態を言う）を図３（ｂ）に示してある。以下、初期状態においてブラシ１１１に接している部分１１２ａの材質を材質Ａ、その下層にある部分１１２ｂの材質を材質Ｂと称する。このような２層構造の固形潤滑材１１２を使用すると、初期状態では材質Ａの部分１１２ａが中間転写ベルト１０に塗布され、経時的に材質Ａの部分１１２ａが消費されてしまうと、その後は材質Ｂの部分１１２ｂが中間転写ベルト１０に塗布されることになる。

すなわち、初期状態ではクリーニングブレード１９ａも磨耗しておらず、経時状態ほどクリーニング性を高める必要はないが、経時状態においてはクリーニングブレード１９ａが磨耗し、クリーニングブレード１９ａによるクリーニング性が悪化するため、潤滑材による補助を得て初期状態よりもクリーニング性を高めることによって対応する必要が生じる。そこで、経時状態で使用される部分１１２ｂの材質Ｂには材質Ａに比べて、クリーニング性をより高めることの出来る材料を選定して使用している。

本発明では、潤滑剤材料として脂肪酸金属塩、無機潤滑剤（これらのどちらか一方あるいはその混合物）を含有する材料を用いることができる。

脂肪酸金属塩の例としては、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレインサン銅、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガン、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸コバルト、パルミチン酸鉛、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプリン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、リシノール酸亜鉛、リシノール酸カドミウム及びそれらの混合物があるが、これに限るものではない。また、これらを混合して使用してもよい。本発明においては、中でもステアリン酸亜鉛が特に像担持体への成膜性に優れることから、最も好ましく用いられる。

なお無機潤滑剤とは、自身が劈開して潤滑する、或いは内部滑りを起こす無機化合物を言う。具体的な物質例としては、タルク、マイカ、窒化ホウ素、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、カオリン、スメクタイト、ハイドロタルサイト化合物、フッ化カルシウム、グラファイト、板状アルミナ、セリサイト、合成マイカなどがあるが、これに限るものではない。なかでも窒化ホウ素は、原子がしっかりと組み合った六角網面が広い間隔で重なり、層間に働く力は弱いファンデルワールス力のみであるため、容易に劈開、潤滑することから、本発明においては最も好ましいと言い得る。

なお、これらの無機潤滑剤は疎水性付与等の目的で、必要に応じて表面処理がなされていても良い。

脂肪酸金属塩材料としてはステアリン酸亜鉛、無機潤滑材として窒化ホウ素を取り上げて説明する。
ステアリン酸亜鉛に比べると、窒化ホウ素はベルトのクリーニング性を、より高めることができる。ところが窒化ホウ素単独であると、ブラシに対する削れ量が多すぎるため、大きな容量の潤滑材が必要となり、その設置スペースも大きくなる。よって本発明ではステアリン酸亜鉛に窒化ホウ素を混ぜて用いている。混ぜて用いても、窒化ホウ素によるクリーニング性を高める効果は変わらず、ステアリン酸亜鉛単独の材質よりもクリーニング性を高めることができる。

以上より、２層構造の組み合わせとして、材質Ａの部分にステアリン酸亜鉛単独の材料、材質Ｂの部分に、ステアリン酸亜鉛と窒化ホウ素の混合材料を用いることが本発明の目的を達成するために最適な組み合わせであると言える。すなわち、経時において、潤滑材に窒化ホウ素の含有潤滑材を用いることにより、初期よりも経時におけるクリーニング性を高めている。

ただし、上述の組み合わせに限定されず、例えば材質Ａ、材質Ｂ両方ともステアリン酸亜鉛と窒化ホウ素の混合材料を用いるが、それぞれの混合割合を変えるという構造も採用できる。一例としては、材質Ａではステアリン酸亜鉛と窒化ホウ素の混合割合を９５：５、材質Ｂでは８０：２０のようにすることが考えられる。

以上のように、本発明では、固形潤滑剤と固形潤滑剤から潤滑剤を削り取る潤滑剤削り取り部材（ブラシ）と、固形潤滑剤を潤滑剤削り取り部材に圧接させる加圧手段とを有し、潤滑剤削り取り部材によって固形潤滑剤から削り取った潤滑剤を像担持体表面に塗布する潤滑剤塗布装置において、潤滑材を２層構造とし、それぞれの層の材料構成を異ならせる構成とすることによって、初期状態よりも経時状態においてクリーニング性を高めることができる。また、２層構造である潤滑材のそれぞれの層の成分が、脂肪酸金属塩及び無機潤滑剤を少なくとも含有する成分とすることによって、初期よりも経時においてクリーニング性を高めることができる。また、２層構造である潤滑材の１方の成分が、脂肪酸金属塩及び無機潤滑剤を少なくとも含有し、もう１方の成分が脂肪酸金属塩を少なくとも含有する成分とすることによっても、初期よりも経時においてクリーニング性を高めることができる。

また本発明では、脂肪酸金属塩として、ステアリン酸亜鉛を用いることにより、あるいは無機潤滑剤として窒化ホウ素を用いることにより、初期状態よりも経時状態においてクリーニング性を高めることができる。

なお本発明に係る上述の潤滑剤塗布装置は、画像形成装置本体に対して着脱可能に装着されるプロセスカートリッジにおいて適用できる。また、像担持体が感光体よりなると共に、感光体を帯電する帯電装置、感光体に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置、及びトナー像転写後の像担持体表面を清掃するクリーニング装置のうちの少なくとも１つを具備しているプロセスカートリッジにおいて適用できる。また、像担持体が、感光体からトナー像を転写される中間転写体よりなるプロセスカートリッジにおいても適用できる。さらに上述の潤滑剤塗布装置やプロセスカートリッジを、画像形成装置に適用できることは勿論である。

１（１ａ〜１ｄ）：感光体
２（２ａ〜２ｄ）：感光体のクリーニング装置
３（３ａ〜３ｄ）：クリーニングブレード
４（４ａ〜４ｄ）：帯電ローラ
５（５ａ〜５ｄ）：露光
６〜９：現像装置
１０：中間転写ベルト
１１（１１ａ〜１１ｄ）：一次転写ローラ
１２、１３、１４、１５：支持ローラ
１９：ベルトクリーニング装置
１９ａ：クリーニング部材
２１：２次転写（紙転写）ローラ
２５：給紙カセット
２６：給紙ローラ
２７：付勢手段
２８：レジストローラ
２９：搬送ローラ
３０：定着装置
３１：ペーパーバンク
３２：排出ローラ
５０：電源
５１：給電制御手段
５２：電源
１００：複写装置本体
１１０：潤滑材塗布装置
１１１：ブラシ
１１２：固形潤滑材
１１２ａ：材質Ａの部分
１１２ｂ：材質Ｂの部分
１１３：スプリング
Ｐ：シート

特開２０００−３３０４２５号公報 特開２０００−２３１２９８号公報

Claims (8)

1. 固形潤滑剤と、該固形潤滑剤から潤滑剤を削り取る潤滑剤削り取り部材と、前記固形潤滑剤を該潤滑剤削り取り部材に圧接させる加圧手段とを有し、
   前記潤滑剤削り取り部材によって前記固形潤滑剤から削り取った潤滑剤を像担持体表面に塗布する潤滑剤塗布装置において、
   前記固形潤滑剤が２層構造を有し、
   該層それぞれの材料構成が異なり、
   初期状態で使用される層を脂肪酸金属塩からなる材料で構成し、経時状態で使用される層を脂肪酸金属塩及び無機潤滑剤からなる材料で構成したものである
   ことを特徴とする潤滑材塗布装置。
2. 請求項１に記載の潤滑材塗布装置において、
   前記脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛であることを特徴とする潤滑材塗布装置。
3. 請求項１または２に記載の潤滑材塗布装置において、
   前記無機潤滑剤が窒化ホウ素であることを特徴とする潤滑材塗布装置。
4. 画像形成装置本体に対して着脱可能に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
   請求項１から３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置と、トナー像が形成される像担持体とを一体的に組み付けてな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、
   前記像担持体が感光体よりなると共に、
   該感光体を帯電する帯電装置、
   前記感光体に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置、及び
   前記トナー像を転写した後の前記感光体の表面を清掃するクリーニング装置、
   のうちの少なくとも１つを具備してなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 請求項４に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   前記像担持体が、感光体と、該感光体からトナー像を転写される中間転写体を含むことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項４から６のいずれかに記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１から３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。