JP5515860B2 - 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
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Description
また、一方で、像担持体の表面摩擦係数を所望の数値に保ち、像担持体にトナーの添加物が固着することを防止することや、転写工程にて摩擦力増大によってトナーが転写しきれずに像担持体上に残ってしまうことを防止するために、像担持体表面にステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を塗布する機構が設けられている。
潤滑剤を塗布する機構は、転写工程の下流で、加圧当接された潤滑剤バーをブラシローラで削り取り、ブラシに付着した潤滑剤を像担持体へ付着させる。その下流に配置されたカウンタで当接しているクリーニングブレードで像担持体に付着した潤滑剤を薄く延ばして塗布している。
また、特許文献2では、固体潤滑剤を保持する保持部と、保持された固体潤滑剤を掻き取って像坦持体に塗布する回転部材とを備えた潤滑剤塗布装置において、前記像担持体での作像中に前記回転部材の回転数を変更する回転数制御装置を備える潤滑剤塗布装置が開示されている。
また、特許文献3では、潤滑剤成型体を保持する潤滑剤成型体保持部を備え、前記潤滑剤成型体から供給される潤滑剤を像担持体の表面に塗布する潤滑剤塗布装置において、前記潤滑剤成型体保持部は、前記潤滑剤成型体が消費され小寸法になったとき、新たな潤滑剤成型体を補充できるよう構成されている潤滑剤塗布装置が開示されている。
また、特許文献4では、潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置と を備え、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置と を備える画像形成装置において、前記クリーニング装置と前記帯電装置の間に、塗布ブレードで、収容する潤滑剤を像担持体上に薄層を形成する塗布装置を備える画像形成装置が開示されている。
また、特許文献5では、回転体の表面に潤滑剤を押圧して塗布する潤滑剤塗布装置であって、上記回転体の回転軸に対して略平行に設けられた回転可能なシャフトと、上記シャフト外周の周方向の所定部分に略一定の層厚を有するように形成されるとともに上記シャフトの回転方向先端側の面が上記回転体への押圧面とされた固形潤滑剤と、該固形潤滑剤を上記回転体表面へ押圧するために、上記シャフトを回転駆動させる駆動機構を有する潤滑剤塗布装置が開示されている。
本発明の潤滑剤塗布装置は、固形潤滑剤と、固形潤滑剤を摺擦して削り取り、削り取った潤滑剤を潤滑剤の塗布対象に塗布する回転自在な塗布部材と、前記固形潤滑剤を前記塗布部材に向けて加圧する加圧手段と、を有する潤滑剤塗布装置において、前記加圧手段の加圧力は、上記塗布部材の回転数に応じて可変であり、前記加圧手段に対して塗布部材の駆動と連動して減衰力を付与する減衰装置を有することを特徴とする。
また、本発明の潤滑剤塗布装置は、さらに、前記減衰装置は、回転式であって、前記減衰装置の回転が、塗布部材と塗布対象とに同期させて、固定されている加圧手段に減衰力を付与することを特徴とする。
また、本発明の潤滑剤塗布装置は、さらに、前記固形潤滑剤は、固形状潤滑剤の形状が概円弧状であることを特徴とする。
また、本発明の潤滑剤塗布装置は、さらに、前記固形潤滑剤は、固形潤滑剤の概中心に固形潤滑剤用芯金(以下、単に「芯金」と記す。)があり、該芯金と前記固形潤滑剤とが固定されていることを特徴とする。
また、本発明の潤滑剤塗布装置は、さらに、前記固形潤滑剤を塗布部材に押し当てる回転トルクを加えている芯金が、固形潤滑剤を固定している部分に、凹凸の表面加工が施されていることを特徴とする。
また、本発明の潤滑剤塗布装置は、さらに、前記固形潤滑剤と塗布部材との接触位置が、像担持体と塗布部材とを中心を結んだ概直線状に配置し、像担持体の反対側にあることを特徴とする。
また、本発明の潤滑剤塗布装置は、さらに、前記固形潤滑剤が、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする。
本発明の潤滑剤塗布装置は、ブラシローラの駆動が別駆動等の大掛かりな装置を必要としなく、ブラシローラの回転数の違いによる塗布量の違いを適正に調整して潤滑剤の削り量を制御できる。さらに、これによって、固形潤滑剤の長寿命化が可能となる。
図1は、本発明の潤滑剤塗布装置を備える画像形成装置の構成を示す図である。
ここでは、複数の感光体3K、3M、3C、3Yを有する画像形成装置1で説明するが、この形態の画像形成装置1に限定するものではない。さらに、ここでは、それぞれの感光体3K、3M、3C、3Yのトナー量に応じて制御するが、プロセスカートリッジ2がすべて同じ形態であり、各々の構成を限定せずに説明する。
本発明の画像形成装置1は、上の方から、トナー画像を形成する像担持体である感光体3等を有する画像形成部6と、そして、その下に給紙装置60とが配置されている。その他に、画像形成部の上方に、画像が形成された記録部材9を積載する排紙トレイ91が配置されている。
画像形成装置1は、その中央部に画像形成部6が配置されている。画像形成部6では、その内部の略中央に、作像ユニットとしてのプロセスカートリッジ2をイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色トナーに対応した4つを並列に転写装置50に沿ってタンデム型に配列している。その転写装置50には、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなり、中抵抗に調整された基体からなる無端状ベルトで、4つのローラ531、532、533、534に掛け回して支持され、図中矢印A方向に回転駆動するである中間転写体である中間転写ベルト51を備えている。
また、4つのプロセスカートリッジの下方には、帯電した各感光体3の表面に各色の画像データに基づいて露光をし、潜像を形成する露光装置4が備えられている。中間転写ベルト51を挟んで、各感光体3と対向する位置には、感光体3上に形成されたトナー像を中間転写ベルト51上に一次転写する一次転写装置として一次転写ローラ52がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ52は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。
中間転写ベルト51の支持ローラ531で支持された部分の外側には、二次転写後の中間転写ベルト51の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置55が設けられている。
二次転写部の上方には、記録部材9上のトナー像を記録部材9に半永久的に定着させる定着装置70が備えられている。定着装置70は、定着ローラ71と、これに対向し、圧接して配置される、内部にハロゲンヒータを有する加圧ローラ72とから構成されている。この他に、定着ローラ71の代わりに、図示しないが、内部にハロゲンヒータを有する加熱ローラ及び定着ローラに巻き掛けられた無端の定着ベルトを用いても良い。
画像形成装置の下部には、記録部材9を載積し二次転写部に向けて記録部材9を送り出す給紙装置60が備えられている。
図2に示した各要素を画像形成装置本体にそれぞれ別個に組み付けてもよいが、図示した例では、さらに、帯電装置10は、帯電ローラ11と、図示しない帯電ローラ加圧バネと、帯電クリーナローラ12とから構成されている。
潤滑剤塗布装置30は、固体潤滑剤32と潤滑剤を塗布するブラシローラ31とから構成されている。
現像装置40は、現像スリーブ41上の現像剤量を規制する現像規制部材41等から構成されている。
クリーニング装置20は、クリーニングブレード21と廃トナー回収ローラ22とから構成されている。
図2では、これで、一つのプロセスカートリッジ2を形成しているが、プロセスカートリッジ2は、感光体3と、帯電装置10、現像装置40、クリーニング装置20、潤滑剤塗布装置30のいずれか1つ以上を一体的に支持していて、画像形成装置1に着脱可能になっていればよいが、少なくとも、感光体3と、潤滑剤塗布装置30とを備えていることが好ましい。その他の帯電装置10等を含むプロセスカートリッジであることにより、作像手段が一体化され、セット性、メンテナンス性に優れ、かつ現像部材、帯電部材、クリーニング部材等の対感光体位置精度が良くなる。また、プロセスカートリッジ形態にて構成することにより、感光体3と潤滑剤塗布装置30の交換時期を一致させることができるので、感光体3と潤滑剤塗布装置30における初期や経時の塗布条件を容易に同期させることで常に安定した品質の提供が可能となるものである。また作像手段の保守、交換をとても容易にすることが併せて可能となるものである。
感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。
電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。結着樹脂としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等があげられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質100質量部に対し0〜500質量部、好ましくは10〜300質量部が適当である。
また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない感光体3を有用に用いることができる。
保護層に使用される材料としてはABS樹脂、ACS樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネートもしくはポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また感光体3を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で5質量%以上、好ましくは10質量%以上、50質量%以下、好ましくは30質量%以下程度が良好である。
帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ11を備える。帯電ローラ11は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。帯電ローラ11は、感光体3に対して接触して配置される。接触していても、円形形状の断面は、感光体3に近接する部分を有している。感光体3に近接している部分で、放電して、感光体3を帯電させることができる。本発明では帯電ローラ11表面に接触してクリーニングする接触帯電ローラ12を搭載するので、オゾンの発生が少なくなり環境に配慮する現在のニーズに適合している。
この帯電ローラは、中心に金属製芯金による軸部、その外側に抵抗調整層と最外層に表面層とを有する構造をしている。軸部は、例えば、直径が8〜20mmのステンレス、アルミニウムの高い剛性と導電性を有している金属製又は1×103Ω・cm以下、好ましくは1×102Ω・cm以下で高い剛性を有する導電性の樹脂等で構成される。抵抗調整層は、1×105Ω・cm〜1×109Ω・cmの体積抵抗率で、1〜2mm程度の厚さにすることが好ましい。表面層は、1×106Ω・cm〜1×1012Ω・cmの体積抵抗率で、10μm程度の厚さが好ましい。ここで、帯電ローラ11は、抵抗調整層と表面層との2層構造で示したが、特にこの構造に限定されるものではなく、単層でも3層であっても良い。
また、帯電ローラ11は、感光体ドラム1に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、帯電ローラ11の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体ドラム1表面に当接させることで、設定することができる。
スペーサ部材は、帯電ローラ11は、微小な間隙を設けて、感光体3に対して非接触で設けても良い。この場合、帯電ローラ11の両端部にフィルムを巻きつけてスペーサとしている。このスペーサは、感光体3の感光面に接触させ、帯電ローラ11と感光体3の画像領域にある一定の微小ギャップを得るようになっている。印加バイアスは、AC重畳タイプの電圧を印加して、帯電ローラ11と感光体3との微小ギャップに生じる放電により、感光体3を帯電させる。さらに、軸部をスプリング等で加圧することで、微小ギャップの維持精度が向上する。
さらに、スペーサ部材を帯電ローラ11と一体成型にしてもよい。このとき、ギャップ部分は、すくなくともその表面を絶縁体にする。このようにすることにより、ギャップ部分で放電をなくし、ギャップ部分に放電生成物が堆積し、放電生成物の粘着性により、トナーがギャップ部分に固着し、ギャップが広がることがなくなる。
また、図1に示しているが、未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジ45Y、45C、45M、45Kが、着脱可能に感光体3上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置40に必要に応じトナーを供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジ45Kを、特に大容量としておくことも可能である。
クリーニングブレード21は、金属、プラスチック、セラミック等からなり、基端部がクリーニング装置筐体に固定支持された支持部材25に貼着されて支持され、感光体3表面に対し所定の角度で、カウンタ方式で設置される。感光体3に当接し、これによって、感光体3上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材9のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等の添剤を感光体3から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、廃トナー回収ローラ22で、図示しない廃トナー容器に搬送し、貯留する。
固形潤滑剤32に接触して潤滑剤を削り取り、感光体3に塗布するブラシローラ31のブラシ繊維の太さは、3〜8デニールが好ましく、ブラシ繊維の密度は2万〜10万本/inch2 が好ましい。ブラシ繊維の太さが細すぎると、ブラシローラ31が感光体3表面に当接したときに毛倒れを起こしやすくなり、逆にブラシ繊維が太すぎると繊維の密度を高くすることができなくなる。また、ブラシ繊維の密度が低いと感光体3表面に当接するブラシ繊維の本数が少ないため、潤滑剤を均一に塗布することができず、逆にブラシ繊維の密度が高すぎると繊維と繊維の隙間が小さくなり、掻き取った潤滑剤の粉体の付着量が減るため、塗布量が不足してしまう。そこで、上述したブラシ繊維の太さと密度にすることで、毛倒れを起こしにくく、潤滑剤の均一な塗布を効率的に行うことができる。
脂肪酸金属塩が、帯電電流により破壊されて、感光体3の表面が破壊されるのを防止すると同時に、帯電電流では破壊されない無機潤滑剤により、潤滑作用が維持されるため、感光体3のクリーニングを良好に維持することが可能となる。
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感光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。
この潤滑剤塗布装置30は、固形潤滑剤32は、直方体状に形成されており、加圧バネ38によってブラシローラ31側に付勢されている。固形潤滑剤32はブラシローラ31によって削り取られ消耗し、経時的にその厚みが減少するが、加圧バネ38で加圧されているために常時ブラシローラ31に当接している。ブラシローラ31は、回転しながら削り取った潤滑剤を感光体3表面に塗布する。感光体3に塗布する潤滑剤の塗布量は、ブラシローラ31の回転数で調整する。回転数が早くなるにつれて、固形潤滑剤32から削り取る量が潤滑剤の量が増加し、感光体3に塗布する塗布量は増加する。逆に、回転数が遅くなるにつれて、固形潤滑剤32から削り取る量が減少し、感光体3に塗布する塗布量は減少する。
このように、従来の固形潤滑剤32は、図3に示すように、ケース39によりガイドされている。つまり、塗布部材であるブラシローラ31以外にも固形潤滑剤32と接触している個所が存在する。しかし、固形潤滑剤32は硬く脆いため、ケース39との接触により、欠けや割れ等を起こす可能性がある。このように割れが発生すると、その際に発生した破片がプロセスカートリッジ2の内に入り込み、破損や異常画像発生の原因となる他、割れの部分の塗布性能が低下することにより、塗布不良による異常画像の原因となってしまう。
しかし、本発明の潤滑剤塗布装置は、図2に示すように、芯金321の両端を回転自在に固定し、芯金321にトルクをかけてブラシローラ31に押し当てているため、ブラシローラ31以外の接触部は無いことから、欠けや割れが発生することが無く、したがって、その際に発生した破片がプロセスカートリッジ2の内に入り込み、破損や異常画像発生の原因となる他、割れの部分の塗布性能が低下することにより、塗布不良による異常画像の原因とることがない。
(a)に示すように、塗布部材としてのブラシローラ31は、感光体3に食込んだ状態で用いることで、ブラシローラ31により削られた潤滑剤を感光体3に塗布していた。このために、感光体3からブラシローラ31への反力F1が作用している。画像形成装置1、潤滑剤塗布装置30の小型化の流れにより、ブラシローラ31も小径化している。そのため、(b)に示すように、ブラシローラ31の長手方向の剛性も小さくなっており、感光体3へ食込ませることによる反力F1が小さい場合は、ブラシローラ31が感光体3に均等に当接して潤滑剤を均等に塗布することができる。しかし、反力F1が大きい場合は、(c)に示すように、ブラシローラ31が撓んでしまし、感光体3に当接する状態が不均一になり、潤滑剤の塗布状態が不均一になる。
そこで、図5に示すように感光体3の中心とブラシローラ31の中心を結んだ延長線上に固形潤滑剤32を配置し、固体潤滑剤32を加圧バネ38して固体潤滑剤32の背後からブラシローラ31へ反力F2で押圧することで、ブラシローラ31の撓みを、ある程度は緩和することができる。しかし、従来の長方形状の固形潤滑剤32では潤滑剤塗布装置30が大型になってしまう。
図5にあるように、固形潤滑剤32は加圧バネ38によりブラシローラ31に押し当てられることで、ブラシローラ31により固形潤滑剤32から潤滑剤が削られて、それによってブラシローラ31に付着した潤滑剤が感光体3に塗布される。
固形潤滑剤32は、長方形状であるために、固形潤滑剤32の寿命を延ばすには、ブラシローラ31の感光体3とは反対側に大きく伸ばす必要がある。
また、ブラシローラ31の回転は、図示しない感光体3に圧入されたフランジに設けられたギヤと、ブラシローラ端部に取り付けられたギヤが、直接または、アイドラギヤを経由してかみ合い、駆動が伝達されることが、ブラシローラ駆動のための駆動部を必要とせず、最小限の部品でブラシローラを駆動できるため、よく使われる。
しかし、部品点数を少なくできるメリットがある反面、ブラシローラ31の回転数は、感光体3の回転数に依存する。したがって、感光体3の回転数が遅くなれば、ブラシローラ31も遅くなる。
図6は、ブラシローラの回転数と固形潤滑剤からの削り量の関係を示すグラフである。
たとえば、感光体3の回転数が半分になった場合、固形潤滑剤32の削り量も半分であれば問題ない。しかし、実際には、それ以下の削り量になってしまう。
例えば、回転数2で固形潤滑剤32からの削り量が適正な、所望の量であっても、回転数が回転数2より低い回転数1で、ブラシローラ31を回転させると、固形潤滑剤32からの削り量が所望の量より小さくなり、潤滑剤が不足している。これは、ブラシローラ31の毛先が、固形潤滑剤32に与える衝撃力が小さくなるためである。
そのため、回転数が低い場合には、必要以上に削れなくなるため、感光体3への塗布量が落ちてしまい、クリーニング不良等の問題が発生する。
また、図7に示すように、そのため、今までは、固形潤滑剤32への加圧力を、それぞれの画像モードにおける感光体3の回転数又は周速とを考慮することなく、感光体3の最低線速又は感光体3の最低の回転数の時に、感光体上に塗布する潤滑剤の量が所望の量にできるように、設定していた。
したがって、感光体3の線速が、最低線速より早い線速で使用する画像モードの場合には、図7に示すように、実際にはもっと小さな加圧力で十分な潤滑剤の塗布する量を得ることができる。
しかし、ブラシローラ31の線速に対応して、固形潤滑剤32への加圧力を可変にすることは、従来の潤滑剤塗布装置30における簡単な構成では、行うことができない。このために、ブラシローラ31の線速が速い場合には、潤滑剤の塗布量が多い状態で使用されており、無駄になる潤滑剤があったため、長寿命化や省スペース化を妨げてきた。
本発明の画像形成装置1では、潤滑剤塗布装置30の簡単な構成であっても、ブラシローラ31の線速が変わった場合でも、適正な加圧力で固形潤滑剤32を加圧することにより、ブラシローラ31の線速が変わった場合においても、感光体3に適正な潤滑剤の量を塗布できるため、長寿命化、または、省スペース化が実現できる。
本発明の潤滑剤塗布装置30における固形潤滑剤32に芯金を通すことで、図8に示すように、固形潤滑剤32の長手方向の剛性が上がることと、芯金321にねじりコイルバネ35等によりトルクを加えることで、ねじりコイルバネ35によって作用する力Fで容易に固形潤滑剤32を塗布部材としてのブラシローラ31に押し当てることが出来る。剛性が上がることで、固形潤滑剤32が長手方向に対し均一に削れ、ブラシローラ31にも削られた潤滑剤が均一に付着するため、感光体3にも均一に塗布できる。
芯金321つきの固形潤滑剤32は、インサート成型で作成することで、容易に作成できるうえ、リサイクルも容易である。回収した使用済みの芯金321を金型にセットし成型する。芯金に残っている潤滑剤も成型時に溶融されるため、除去する必要は無い。
図9に示すように、固形潤滑剤32を、円柱形状の一部を削除して、断面の形状を見ると概ね円弧形状にして、芯金321を回転中心にして回転できるようにすると、感光体3からブラシローラ31への反力F1に対抗して、感光体3の中心とブラシローラ31の中心を結んだ延長線上に固形潤滑剤32を配置し、固体潤滑剤32をコイルバネ35して固体潤滑剤32の背後からブラシローラ31へ反力F2をを作用させて、ブラシローラ31の撓みを、ある程度は緩和することができる。したがって、ブラシローラ31は、感光体3に一定のニップを持って接触しているため、感光体3から反力を受ける。また、固形潤滑剤32は、バネ等の荷重によりブラシローラ31に押し付けられる。小型化により、ブラシローラ31の大きさも小さくなりつつあるため、どうしても剛性不足になり、ブラシローラ31が変形する。変形すると、感光体3へのブラシローラ31の接触が不均一になるために感光体3上に潤滑剤を均一に塗布することができない。そのため、お互いの荷重を打ち消しあう方向に力を作用させ、ブラシローラ31の変形を最小に押えることができる。このような構成を用いた場合、従来用いられる、直方体形状の固形潤滑剤32の場合、ユニットの大型化が避けることが出来ない。しかし、本発明を用いることで、ブラシローラ31の変形を最小にする配置にでき、さらに、それ以上の量の固形潤滑剤32も確保することができる。したがって、本発明の潤滑剤塗布装置30は、従来の長方形状の固形潤滑剤32では潤滑剤塗布装置30に比較して、潤滑剤塗布装置30を小型化することができる。
図10は、本発明の潤滑剤塗布装置の固形潤滑剤の形状を示す図である。
芯金321の軸方向に対して円柱形状の一部を軸方向に削除したような形状であって、軸方向に対して断面を見ると概円弧上になっている。図9における例として半円上の固形潤滑剤32を用いたが、図10に示すような形状であれば、いずれの形状であっても良い。したがって、配置した最初は、(b)のような形状で、消耗されて、次第に(a)、さらに、(c)のようになっていっても、コイルバネ35によって、一定の反力F2で、ブラシローラ31に押圧することができる。
本発明の潤滑剤塗布装置30の固形潤滑剤32を固定する芯金321は、固形潤滑剤32を固定する部分に凹凸を設けている。凹凸は、引き抜き加工や、ローレット加工にて付与することが可能である。さらには、JIS B 0951に規定するようなローレット形状であると加工に汎用性があるために好ましい。しかしながら、上記の加工方法でなくとも芯金321の円周方向に凹凸がある形状であれば良い。
芯金321の円周方向に凹凸があることで、トルクをかけてブラシローラ31に押し当てる際の、固形潤滑剤32が芯金321から滑ってしまうことを防止することが出来る。
その芯金321と潤滑剤をインサート成型により成型することで固形潤滑剤32と芯金321が強固に接合されるため、芯金321のトルクに対し、固形潤滑剤32が滑することがなく、感光体3上に塗布される潤滑剤がムラになって不均一になることを抑えることができる。また、芯金321と固形潤滑剤32との接着剤等による固定も必要ないため、リサイクルしやすい長所もある。
図12に示すように、本発明の潤滑剤塗布装置30は、概円弧状の固形潤滑剤32を用い、さらに、芯金321に対して減衰装置(以下、「ダンパー」と記す。)33を設けていて、さらに、ダンパギア332とブラシローラ31のブラシ芯金311に設けられているブラシギア312とが咬み合っている。
これによって、固形潤滑剤32のブラシローラ31に対する加圧力は、ねじりコイルバネ35によって作用する力Fと、固形潤滑剤32の芯金321に取り付けたダンパー33によって生ずるブラシローラ31からの駆動を伝達することによって作用する力Fcを考慮しなければならない。ここでのダンパー33は、回転式のダンパー33を用いる。
回転式のダンパー33には、特許文献6,7に例を挙げることができる。回転式ダンパー33は、ギアをスライドホルダーや開閉蓋に装着したギア又はラック等と噛み合わせ、戻りバネの復元による付勢力をダンパー内部に充填したグリースの粘性抵抗を利用して減衰させることにより制動している。すなわち、オイル式の回転式ダンパー33は、ダンパー33の内部に充填したグリース等の粘性抵抗によって移動体の動きを制動するものである。したがって、軸を回転中心として回動する移動体等は、戻りバネ等により一定方向に付勢されており、移動体を戻りバネ等の復元力により勢い良く逆方向に移動又は回動するものである。
ここで、Fはねじりコイルバネ35によって作用する力であり、Fcはダンパー33により作用する力を示している。このFcは、回転数に応じた力が生じるもので、F=減衰係数C*速度Vと表すことができる。固形潤滑剤32は、ねじりコイルバネ35等により、ブラシローラ31に荷重を付与している。ブラシローラ31が静止時には、Fのみの力で荷重が掛かるのに対し、ブラシローラ31が回転している際の荷重を、F−Fc
となるようにダンパー33を配置する。このことによって、ブラシローラ31が速ければ、Fcが大となり、固形潤滑剤32のブラシローラ31に対する加圧力は下がる。ブラシローラ31の回転が遅い場合には、Fcが小となるため、上記より大きな力で、固形潤滑剤32を加圧できるため、回転が遅くなり削り力が小さくなった分を補足できる。
ねじりコイルバネ35は、固形潤滑剤32の芯金321の角度に係わらず一定の力Fが作用する。しかし、ダンパー33による力Fcは、上述したように、回転速度に比例するために、ブラシローラ31の回転数が高い場合は固形潤滑剤32に対する加圧力が大きくなり、ブラシローラ31の回転数が低い場合は固形潤滑剤32に対する加圧力が小さくなる。
したがって、図13に示すように、ブラシローラ31の回転数が高くなるにつれて、F−Fcは小さくなり、固形潤滑剤32のブラシローラ31に対する加圧力は小さくなる。
つまり、ブラシローラ31の回転数が高い場合の固形潤滑剤32に対する加圧力は、ブラシローラ31の回転数が小さい場合の固形潤滑剤32に対する加圧力よりも小さくなる。したがって、ブラシローラ31の回転が遅くなることによる削り力低下を補正することができる。このダンパー33の減衰係数は、回転が変わることによる削り量の補正量により、決定すればよい。
図14に基づいて、芯金321に対して減衰装置(以下、「ダンパー」と記す。)33を設けている潤滑剤塗布装置30の具体的な動作を説明する。
感光体3に圧入等により一体に設けられた感光体ギヤ301により、ブラシローラのブラシギア312とダンパーギヤ332とを駆動する。
ダンパー33は、図14に示すとおり、入力側としてダンパーギヤ332と出力側としてダンパーケース331に分かれている。ダンパーケース331内にシリコンオイル等の液体があり、ダンパーギヤ332の動作と同期した攪拌板が液体中を動作することで、液体の抵抗による減衰力による力が発生する。ダンパーケース331を固定し、ダンパーギヤ332側を回すことで、ダンパーケース331側へダンパーギヤ332側の速度に比例した減衰力がダンパーギヤ332の回転方向に加わる。さらに、ダンパーケース331を固形潤滑剤32又は芯金321に固定することで、ダンパーギヤ332側の回転による減衰力が固形潤滑剤32に伝わる。
ダンパーギヤ332の回転は、感光体3とブラシローラ31と同期しているため、ブラシローラ31の速度に応じて、ダンパー33による力が変わる。具体的には、ブラシローラ31の回転数が低い場合、ダンパー33による力は小さく、ブラシローラ31の回転数が高い場合には、ダンパー33による力がそれより大きい。
ここで、固形潤滑剤32は、予め、ねじりコイルバネ35によってブラシローラ31に接する方向に力が加えられている。
ねじりコイルバネ35は、一端を感光体3のフレーム等の、回転しない部材に引掛け等で固定し、もう一端を固形潤滑剤32の動きと同期している芯金321等に引掛け等で固定する。このことにより、感光体3が回転していない場合には、ダンパー33のダンパーギヤ332側が回転していない(速度0)ため、ダンパー33による力(=減衰係数×速度)は「0」であり、固形潤滑剤32は、ブラシローラ31へねじりコイルバネ35のみの力が加わる。
つまり、ダンパー33を、図14に示すような方向に配置することで、固形潤滑剤32への加圧力は、図13に示したように、ねじりコイルバネ35の力から、ブラシローラ31の回転数に応じたダンパー33による力を差し引くことで求められる。よって、図6及び7で示したように、ブラシローラ31の回転数により変化してしまう固形潤滑剤32の感光体3への塗布量を、ダンパー33の減衰力を適正な値にすることで一定にすることが可能となる。
また、図14では、固形潤滑剤32の軸方向の芯金321の一方のみダンパー33を取り付けているが、両側に取り付けても良い。また、ねじりコイルバネ35とダンパー33を両端に取り付けることもできる。
ダンパー33への駆動入力は、ダンパーギヤ332側で示したが、ダンパーケース331側に入力し、ダンパーギヤ332側を固形潤滑剤32に接続しても良い。また、ダンパー33のダンパーギヤ332は必ずしも必要とせず、ダンパー33に駆動力を伝達できる構成であれば良い。
ギヤ列は、一例を示しており、回転によるダンパー33の動作方向を狙いの方向にすれば、必ずしも図に示す個数、配置でなくても良い。
図14では、ブラシローラ31やダンパー33は感光体3から駆動を受けているが、別駆動にしても良い。
ここでは、常に潤滑剤の塗布量を一定にしたいためで、ブラシローラ31の回転数が遅くなることで固形潤滑剤32への加圧力が大きくする構成であるが、線速が速いほど潤滑剤の塗布量を増やしたい場合には、ダンパー33への駆動が逆になるように構成すれば、回転速度が速いほど、潤滑剤への加圧力を強くすることができる。
この場合、ねじりコイルバネ35は必ずしも必要としない上、逆方向の力がかかるように設定しても良い。
図15は、本発明の潤滑剤塗布装置の動作を説明する図であり、(a)はブラシローラの芯金の軸方向の上から見た平面図であり、(b)ブラシローラの芯金の軸方向の側面図である。
同様にダンパー33は、ダンパーギヤ332側に感光体3、ブラシローラ31からの動力が伝達されており、速度に応じてダンパー33による力が変化する。
ねじりコイルバネ35は、加圧部材322に一端を引っ掛けることで、直方体形状の固形潤滑剤32の端部を押圧して、ブラシローラ31に当てる方向に力を作用させる。ダンパー33による力は、ねじりコイルバネ35の、固形潤滑剤32に当てている一端側に加える。これで、ブラシローラ31の回転数に応じて、加圧力を可変に出来る。
タンデム方式の画像形成装置の場合、感光体ユニットは隣りの色の感光体ユニットと近接しており、固形潤滑剤の容量は限られる。しかし、本発明である、円弧形状の固形潤滑剤32を用いることで、今まで、長方形の潤滑剤では使えなかったデットスペースや使用できなかった場所も使用できるため、より多くの固形潤滑剤32を搭載することができる。
長方形の潤滑剤では、使えなかったデットスペースを使えるようになるため、潤滑剤の量を増やすことが出来る。また、ブラシローラ31の回転低下による固体潤滑剤32の削り力が低くなるのを、加圧力を調整することで、適正値に合わせることができる。
しかも、本発明の潤滑剤塗布装置30は、図16に示すように、芯金321の両端を回転自在に固定し、芯金321にトルクをかけてブラシローラ31に押し当てているため、ブラシローラ31以外の接触部は無いことから、欠けや割れが発生することが無く、したがって、その際に発生した破片がプロセスカートリッジ2の内に入り込み、破損や異常画像発生の原因となる他、割れの部分の塗布性能が低下することにより、塗布不良による異常画像の原因となることがない。
画像形成動作は、まず、負荷電極性の感光体11に対し、露光装置12のレーザビームにより各感光体11の表面に形成された色毎の静電潜像が形成される。次に、現像装置40で、感光体11の帯電極性と同極性(負極性)の所定の色のトナーで現像され、顕像となる反転現像がおこなわれる。このときに、無端状の中間転写ベルト61が、複数のローラ651〜653により支持されて、感光体11Y、11C、11M、11Kの上部に設けられて、各感光体11Y、11C、11M、11Kの現像工程後の一部が接触するように張架、配置されて、走行している。また、中間転写ベルト61には、各感光体11Y、11C、11M、11Kに形成されたトナー画像を1次転写ローラ62Y、62C、62M、62Kで、中間転写ベルト61上に転写され、トナー画像が重ねられて、未定着の画像が形成される。中間転写ベルト61の外周部には、クリーニングバックアップローラ655に対向する位置にベルトクリーニング装置64が設けられている。このベルトクリーニング装置64は、中間転写ベルト61の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。
さらに、中間転写ベルト61の外周で、支持ローラ653の対向する位置には、二次転写ローラ63が設けてある。中間転写ベルト61と2次転写ローラ63の間に記録媒体6を通過させながら、二次転写ローラ63にバイアスを印加することで中間転写ベルト61が担持するトナー画像が記録媒体6に転写される。二次転写ローラ63に印加される転写電圧の極性は、トナーの極性と逆のプラス極性である。これらの中間転写ベルト61に関連する部材は、中間転写ベルト61とともに転写装置60として一体的に構成してあり、画像形成装置1に対し着脱が可能となっている。
本発明の画像形成装置1では、図1及び2に示すように、中間転写ベルト61に感光体3Y、3C、3M、3Kからのトナー画像を転写した後、回転するブラシローラ31で、固形潤滑剤32から潤滑剤を削り取り、感光体3に塗布する。その後、クリーニング装置20のクリーニングブレード21で転写残トナーをクリーニングすると同時に、潤滑剤を感光体3上を均し均一にする。次いで、帯電装置10の位置に周回し、次の画像形成動作に入る。
なお、画像形成装置1の下側には記録媒体6を供給可能に収納した給紙カセット81を備える給紙装置80が配備されている。この給紙カセット81から、確実に記録媒体6の一枚だけが搬送ローラ82によりレジストローラ84に送られる。さらに、二次転写ローラ63を通過した記録媒体6は、搬送方向下流に備えられた定着装置70まで搬送される。定着後の記録媒体6は、排紙ローラ85により、画像形成装置1の外に設けた排紙トレイに排紙、スタックさせる。
2 プロセスカートリッジ
3 感光体
301 感光体ギア
4 露光装置
6 画像形成部
9 記録部材
10 帯電装置
11 帯電ローラ
12 帯電ローラクリーナー
20 クリーニング装置
21 クリーニングブレード
22 廃トナー回収ローラ
30 潤滑剤塗布装置
31 ブラシローラ
311 ブラシ芯金
312 ブラシギア
32 固形潤滑剤
321 (固形潤滑剤)芯金
322 加圧部材
33 ダンパー/減衰装置
331 ダンパーケース
332 ダンパーギア
35 ねじりコイルバネ
38 加圧バネ
39 ケース
40 現像装置
41 現像スリーブ
42 規制部材
43、44 攪拌・搬送スクリュー
45 トナーカートリッジ
50 転写装置
51 中間転写ベルト
52 一次転写手段
53 支持ローラ
531、532、533、534 支持ローラ
54 二次転写手段
55 中間転写ベルトクリーニング装置
60 給紙装置
61 給紙ユニット
62 給紙ローラ
63 レジストローラ
70 定着装置
71 定着ローラ
72 加圧ローラ
90 排紙装置
91 排紙トレイ
92 排紙口
93 排紙ローラ
Claims (9)
- 固形潤滑剤と、
固形潤滑剤を摺擦して削り取り、削り取った潤滑剤を潤滑剤の塗布対象に塗布する回転自在な塗布部材と、
前記固形潤滑剤を前記塗布部材に向けて加圧する加圧手段と、を有する潤滑剤塗布装置において、
前記加圧手段の加圧力は、上記塗布部材の回転数に応じて可変であり、
前記加圧手段に対して塗布部材の駆動と連動して減衰力を付与する減衰装置を有する
ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。 - 請求項1に記載の潤滑剤塗布装置において、
前記減衰装置は、回転式であって、
前記減衰装置の回転が、塗布部材と塗布対象とに同期させて、固定されている加圧手段に減衰力を付与する
ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。 - 請求項1又は2に記載の潤滑剤塗布装置において、
前記固形潤滑剤は、固形状潤滑剤の形状が概円弧状である
ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置において、
前記固形潤滑剤は、固形潤滑剤の概中心に固形潤滑剤用芯金(以下、単に「芯金」と記す。)があり、該芯金と前記固形潤滑剤とが固定されている
ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置において、
前記潤滑剤塗布装置は、
前記固形潤滑剤を塗布部材に押し当てる回転トルクを加えている芯金が、固形潤滑剤を固定している部分に、凹凸の表面加工が施されている
ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置において、
前記潤滑剤塗布装置は、
前記固形潤滑剤と塗布部材との接触位置が、像担持体と塗布部材とを中心を結んだ概直線状に配置し、像担持体の反対側にある
ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置において、
前記固形潤滑剤が、ステアリン酸亜鉛製である
ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。 - 少なくとも、潜像を担持する像担持体と、
像担持体表面を均一に帯電する帯電手段、像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段、像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段から選択される1つ以上の手段と、を含んで一体に支持され、画像形成装置に着脱可能な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、請求項1ないし7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。 - 潜像を形成する像担持体と、
該像担持体を帯電する帯電装置と、
前記像担持体を露光し、像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、
前記像担持体にトナー像を形成する現像装置と、
該トナー像を記録媒体に直接又は中間転写体を介して転写する転写装置と、
前記像担持体に残留した未転写のトナーを清掃するクリーニング装置と、を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項1ないし7のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置又は請求項8に記載のプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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