JP5273466B2 - 潤滑剤塗布装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、特に、画像形成装置の像保持体（感光体もしくは中間転写体）への潤滑剤塗布装置に関するものである。

電子写真方式を利用した画像形成装置においては、一様に帯電した感光体上に光を照射して潜像パターンを形成し、現像器によりトナーを感光体上に供給しトナー画像を形成する。トナー画像は記録媒体上に転写および定着され、感光体表面に残留したトナーはクリーニング部で回収される。

クリーニング方式としては、構造が簡便かつ安価であるという理由からクリーニングブレードを感光体上に接触させた掻き取り方法が広く採用されているが、クリーニングブレードと感光体との摩擦力が高いとブレード磨耗や感光体磨耗の原因となり、それぞれの寿命を短縮させる原因となっていた。

これらの摩耗を抑制する手段の一つとして、感光体の表面摩擦係数を低減させることが知られており、例えば、特許文献１には、ブラシローラを固形潤滑剤と感光体の双方に接触するよう配置し、ブラシローラの回転により固形潤滑剤をブラシで摺擦しながら潤滑剤を感光体表面に塗布する方式が開示されている。

また、ブラシローラの回転方向に対して固形潤滑剤の上流側にフリッカーを設けて、ブラシローラが固形潤滑剤を摺擦する前に、ブラシに付着したトナーをフリッカーによって掻き出して排出させる技術が提案されている （例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−２３５９８７号公報 特開２００７−２１２９７９号公報

本発明は、固形潤滑剤と潤滑剤塗布部材を効率的かつ安定的に摺擦して潤滑剤を感光体に供給し続けることができる技術を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、像保持体と、固形潤滑剤と、前記像保持体と前記固形潤滑剤とに接触し、回転により潤滑剤を外周部に保持し、前記潤滑剤を前記像保持体に塗布する潤滑剤塗布部材とを備え、前記潤滑剤塗布部材と前記固体潤滑剤とが接触する箇所より潤滑剤塗布部材回転方向上流には、トナー溜まりが蓄積され、前記固形潤滑剤には、前記潤滑剤塗布部材の回転方向の上流側の前記トナー溜まりに接触し、かつ、前記トナー溜まりの進入を抑制するように固形物質が設けられ、前記固形物質は、前記固形潤滑剤よりも高い硬度を有しかつ前記潤滑剤塗布部材の接触により摩耗することを特徴とする潤滑剤塗布装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記固形物質の前記潤滑剤塗布部材との接触面が、前記潤滑剤塗布部材の外周部に沿った形状を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記固形物質が、潤滑剤であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、像保持体と、前記像保持体上に画像を形成する現像手段と、前記現像手段で形成された画像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記転写手段で転写された画像を記録媒体上に定着させる定着手段と、請求項１〜３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置とを備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、潤滑剤塗布部材によって固形潤滑剤を削り取って像保持体に供給する技術における潤滑剤塗布部材上の残留トナーの巻き込みによる固形潤滑剤の摩耗を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、潤滑剤塗布部材と固形潤滑剤との間に残留トナーを巻き込むことをより効果的に抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、固形物質自体をも潤滑剤として利用することが可能になる。

請求項４に記載の発明によれば、潤滑剤塗布部材によって固形潤滑剤を掻き取って像保持体に供給する画像形成装置における潤滑剤塗布部材上の残留トナーの巻き込みによる固形潤滑剤の摩耗を抑制することができる。

本発明および従来の画像形成装置の主要部の構成を示す概念図である。 従来の画像形成装置における潤滑剤塗布装置を示す拡大図である。 従来の画像形成装置における潤滑剤塗布装置を示す拡大図である。 本発明の潤滑剤塗布装置の一例を示す拡大図である。 本発明の潤滑剤塗布装置の他の一例を示す拡大図である。 本発明の潤滑剤塗布装置の他の一例を示す拡大図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概念図である。

以下、図面を参照して本発明の潤滑剤塗布装置およびこれを用いた画像形成装置の実施形態について詳細に説明する。

（従来技術と本発明の共通部分の構成）
図１は、本実施形態に係る潤滑剤塗布装置を用いることができる画像形成装置主要部の構成図である。図１に示す画像形成装置において、符号１は、少なくとも円筒状で回転可能な感光体（像保持体）１であり、この感光体１に近接して、感光体１の表面を一様に帯電する帯電装置２が設けられている。帯電装置２の、感光体回転方向下流側には、感光体１に光を照射して潜像パターンを形成する露光装置３が設けられている。露光装置３の下流側には、トナー等の現像剤を感光体１上に供給しトナー画像を形成する現像装置４が設けられている。現像装置４の下流側には、トナー画像を記録媒体上に転写する転写装置５が設けられている。転写装置５の下流側には、記録媒体上のトナー画像を定着させる定着装置６が設けられている。定着装置６の下流側には、感光体１上に潤滑剤を供給する潤滑剤塗布装置７が設けられている。潤滑剤塗布装置７の下流側には、感光体１上の残留トナーを清掃するクリーニングブレード１０が設けられている。クリーニングブレード１０の下流側には、感光体１上の電荷を除去する除電装置１１が設けられている。

図１の画像形成装置の潤滑剤塗布装置７について説明する。潤滑剤塗布装置７は、感光体１上の転写装置５の下流側に接触し矢印方向に回転可能であるブラシローラ（潤滑剤塗布部材）８と、ブラシローラ８上に接触させられている固形潤滑剤９により構成されている。固形潤滑剤９は、自重のみによって、もしくはばね等の補助的な手段を併用することによって、ブラシローラ８に対して押し当てられている。ブラシローラ８が回転することにより固形潤滑剤９が削られてブラシローラ８上に保持され、続いて感光体１上に潤滑剤が供給・塗布される。なお、本実施形態では、潤滑剤塗布部材としてブラシローラ８を使用しているが、固形潤滑剤９に接触してこれを削り取ることができれば、その他の回転可能な弾性体等であってもかまわない。

以上の説明では、固形潤滑剤の塗布対象である像保持体を感光体１とした例を示したが，像保持体が中間転写ベルトなどであっても同様である。また、画像形成装置には、像保持体として感光体のみを有するもの、感光体と中間転写体とを有するものとがあるが、本発明はいずれの画像形成装置に対しても適用可能である。

さらに、画像形成装置に用いられる構成要素のうち本発明の潤滑剤塗布装置７以外の感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、定着装置６、クリーニングブレード１０、除電装置１１等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用することができる。

ここで、本発明を用いない従来の潤滑剤塗布装置を比較として説明する。図２（ａ）は、従来の潤滑剤塗布装置の初期状態を示す。ブラシローラ８の回転により感光体由来の残留トナーは固形潤滑剤９付近まで搬送されるが、ブラシローラ８と固形潤滑剤９は密着しているため、残留トナーは固形潤滑剤９上流側で停滞する。すると、固形潤滑剤９上流側にトナー溜まり１５が形成される。固形潤滑剤９上流側はブラシローラ８のみならず、巻き込まれたトナー溜まり１５とも接触するため、下流側より磨耗が顕著になる。その結果、図２（ｂ）に示されるように固形潤滑剤９の上流側の磨耗量が過多になってしまう。

図３（ａ）は、上記の問題を解決するための別の従来の潤滑剤塗布装置の初期状態を示す。固形潤滑剤９の上流側には、摩耗しない材料で構成されたフリッカー１３が設けられており、トナー溜まり１５をブラシローラ８から掻き出すことができる。この構成によればトナー溜まり１５と固形潤滑剤９との接触は避けられる。しかしながら、フリッカー１３は摩耗しないため、固形潤滑剤９のみが削り取られていき、固形潤滑剤９とフリッカー１３との間に深さ方向にギャップが生じ、経時によりそのギャップが拡大する。ここで、本来的には固形潤滑剤９の摩耗に伴い自重によって固形潤滑剤９の位置が下がって接触状態を維持するところ、フリッカー１３は磨耗せずにブラシローラ８に食い込んだ状態となってしまうため、図３（ｂ）に示すように徐々にブラシローラ８と固体潤滑剤９が接触しなくなり、潤滑剤の供給量が低下してしまう。

（第１実施形態）
図４に、本発明の第１実施形態の潤滑剤塗布装置７の拡大模式図を示す。本実施形態においては、図４（ａ）の初期状態に示すように、固形潤滑剤９は、ブラシローラ８の回転方向に対して上流側に、固形潤滑剤９よりも高い硬度を有しかつブラシローラ８による摺擦によって摩耗することができる固形物質１４を有する。

本発明においても従来と同様に、ブラシローラ８の回転により固体潤滑剤が供給・塗布される際、ブラシローラ８と固形潤滑剤９の間にはトナー溜まり１５が蓄積され、それが固形潤滑剤９の上流側に接触する。これにより従来の構成では固形潤滑剤９上流側の摩耗量が増大してしまうが、本実施形態では、上流側が固形潤滑剤９よりも硬度が高い固形物質１４を設けた構成のため、図４（ｂ）に示すように、経時後もトナー溜まり１５による摩耗が抑制され、固形潤滑剤９の過多な消費を抑えることが出来る。

このように、硬度が固形潤滑剤より高い固形物質を固形潤滑剤に設けるには、対象の固形物質を用意し、固体潤滑剤と固形物質を積層により一体化させる任意の方法が挙げられる。第１実施形態では、固形潤滑剤９を２層構造にすることにより目的を達成しているが、潤滑剤塗布装置７の構成は図４に示した２層構造に限定されず、上流層、中間層、下流層から成る３層構造であってもよいし、層数がより多い積層構造でもよい。

さらに、固形潤滑剤９に設ける固形物質１４に硬度分布を与え、ブラシローラ８の回転方向に対する上流側から下流側へと硬度が連続的に低くなる構成でもよい。連続的な硬度分布を持たせるには、液状の固形物質を冷却固化する際の冷却速度に分布を持たせて製造する方法等が考えられる。

（第２実施形態）
図５に、本発明の第２実施形態の潤滑剤塗布装置７の拡大模式図を示す。本実施形態では、第１実施形態における固形物質１４の形状を変更し、下部がブラシローラ８の接触面に沿った形状を有する固形物質１６としている。

この構成によれば、第１実施形態と比較して、ブラシローラ８と固形物質１６の隙間が減少するため、ブラシローラ８と固形潤滑剤９との密着性が向上する。これによりトナー溜まり１５が入り込む空間を狭め、結果として、トナー溜まりによる固形潤滑剤摩耗量増加が抑制される。

図５では固形物質１６のブラシローラ８との接触面が平面状であるが、上記の目的が達成できるのであれば、固形物質１６の形状は限定されず、ブラシローラ８外周部とほぼ同じ曲率の曲面で構成してもよい。

（第３実施形態）
図６に、本発明の第３実施形態の潤滑剤塗布装置７の拡大模式図を示す。本実施形態では、第１実施形態における固形物質１４を、固形潤滑剤９よりも硬度が高くかつ摩耗することができる固形潤滑剤１７としている。

この構成によれば、第１実施形態と比較して、固形物質がトナー溜まり１５の侵入を抑制する機能のみならず、ブラシローラ８に削り取られた後は潤滑剤としても機能するので、好ましい。

このように固形潤滑剤９および固形潤滑剤１７からなる２層構造を持たせるには、硬度の異なる潤滑剤を複数用意し、それらを積層により一体化させる方法等が挙げられる。また、第１実施形態同様、潤滑剤塗布装置７の構成は図６に示した２層構造に限定されず、上流層、中間層、下流層から成る３層構造であってもよいし、層数がより多い積層構造でもよい。このような複数の異なる潤滑剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩から一般的に選択して用いることができる。また、潤滑剤を冷却固化させる際の冷却速度に変化を与えて硬度を変化させた同一の物質を利用して、複数層構造としてもよい。

さらに、固形潤滑剤９に硬度分布を与え、ブラシローラ８の回転方向に対する上流側から下流側へと硬度が連続的に低くなる構成でもよい。連続的な硬度分布を持たせるには、液状潤滑剤の冷却速度に分布を持たせて固化させ、製造する方法等が考えられる。

（画像形成装置の例）
図４〜６に示した潤滑剤塗布装置を備えた画像形成装置の一例を説明する。図７は、本発明を利用した画像形成装置の一例を示す概念図である。図７には、画像形成装置２０が示されている。画像形成装置２０は、用紙を供給する用紙供給部３０と、画像形成手段２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋを備えた画像形成部４０とを備えている。

用紙供給部３０は、複数枚の用紙を収めた収納装置３１と、収納装置３１から用紙を図の右方向に送り出す図示省略した機構と、この機構から送り出された用紙を図の右方向に搬送する搬送ロール３２を備えている。

画像形成部４０は、用紙供給部３０から送り出された用紙を画像形成部４０の二次転写部４３に向かって搬送経路４２上で搬送する搬送ロール４１を備えている。二次転写部４３は、転写ロール４４と対向ロール４５を備え、その間に転写ベルト４６と用紙を挟むことで、用紙上に転写ベルト４６上のトナー像を転写する。 二次転写部４３の下流側には、定着装置４７が配置されている。定着装置４７の下流側には、用紙を装置外に排出する排出ロール４８が配置されている。

画像形成手段２１Ｙ〜Ｋのそれぞれは、図１に示す感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、定着装置６、クリーニングブレード１０、除電装置１１および図４〜６のいずれかに示す潤滑剤塗布装置７を備えており、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像を形成し、それを回転している転写ベルト４６に一次転写する。これにより、ＹＭＣＫのトナー像が重ねられ、カラーのトナー像が転写ベルト４６上に形成される。

以下、収納装置３１に収納された用紙に画像を形成する動作の一例を説明する。まず、収納装置３１に収納された用紙が搬送ロール３２によって図の右方向に搬送され、用紙供給部３０から画像形成部４０へと送り出される。画像形成部４０に送り込まれた用紙は、搬送経路４２を図の右方向へと搬送され、二次転写部４３に送られる。

このタイミングに合わせて、画像形成手段２１Ｙ〜Ｋの働きにより、転写ベルト４６上にＹＭＣＫの各トナー像が積層され、カラーのトナー像が形成される。この転写ベルト４６上のカラーのトナー像は、二次転写部４３において用紙に転写される。用紙上のカラーのトナー像は未定着の状態であり、定着装置４７において、用紙上に定着される。画像の定着処理が行われた用紙は、搬送ロール４８の働きで装置外に排出される。

この例では、各画像形成手段２１Ｙ〜Ｋにおいて、一次転写が完了した後の感光体上の残存トナーがブラシロールに移行して固形潤滑剤の上流側にトナー溜まりを形成したとしても、固形潤滑剤よりも硬度が高くかつ摩耗することができる固形物質（固形潤滑剤）が設けられているので、固形潤滑剤の過度の摩耗を抑制することができる。

画像形成装置において、固形潤滑剤の過多な消費を抑え、潤滑剤塗布装置の長寿命化が可能となる。

１…像保持体（感光体）、２…帯電装置、３…露光装置、４…現像装置、５…転写装置、６…定着装置、７…潤滑剤塗布装置、８…潤滑剤塗布部材、９…固形潤滑剤、１０…クリーニングブレード、１１…除電装置、１２、１３…フリッカー、１４…固形物質、１５…トナー溜まり、１６…固形物質、１７…固形物質（固形潤滑剤）、１８…ブラシ電源、２０…画像形成装置、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ…画像形成手段、３０…用紙供給部、３１…収納装置、３２…搬送ロール、４０…画像形成部、４１…搬送ロール、４２…搬送経路、４３…二次転写部、４４…転写ロール、４５…対向ロール、４６…転写ベルト、４７…定着装置、４８…排出ロール。

Claims (4)

1. 像保持体と、
   固形潤滑剤と、
   前記像保持体と前記固形潤滑剤とに接触し、回転により潤滑剤を外周部に保持し、前記潤滑剤を前記像保持体に塗布する潤滑剤塗布部材と
   を備え、
   前記潤滑剤塗布部材と前記固体潤滑剤とが接触する箇所より潤滑剤塗布部材回転方向上流には、トナー溜まりが蓄積され、
   前記固形潤滑剤には、前記潤滑剤塗布部材の回転方向の上流側の前記トナー溜まりに接触し、かつ、前記トナー溜まりの進入を抑制するように固形物質が設けられ、前記固形物質は、前記固形潤滑剤よりも高い硬度を有しかつ前記潤滑剤塗布部材の接触により摩耗することを特徴とする潤滑剤塗布装置。
   
2. 前記固形物質の前記潤滑剤塗布部材との接触面は、前記潤滑剤塗布部材の外周部に沿った形状を有することを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤塗布装置。
3. 前記固形物質は、潤滑剤であることを特徴とする請求項１または２に記載の潤滑剤塗布装置。
4. 像保持体と、
   前記像保持体上に画像を形成する現像手段と、
   前記現像手段で形成された画像を記録媒体上に転写する転写手段と、
   前記転写手段で転写された画像を記録媒体上に定着させる定着手段と、
   請求項１〜３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
   
   
   
   

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