JP2006184766A - 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

Abstract

【課題】 潤滑剤供給装置を大型化させることなく、経時で潤滑剤加圧力の変化しない潤滑剤供給装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 潤滑剤供給装置５０は、固形潤滑剤５１と、ぜんまいばね５２と、潤滑剤支持板５３とから構成される。潤滑剤支持板５３は、固形潤滑剤５１を支持する。ぜんまいばね５２は、潤滑剤支持板５３の長辺方向の両端にそれぞれ設けられており、潤滑剤支持板５３に支持される固形潤滑剤５１は感光体、中間転写体に対し、ぜんまいばね５２の復元力により加圧される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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に関し、特に、画像形成装置の感光体、中間転写体に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

静電複写方式による画像形成装置においては、帯電工程、露光工程を経て感光体の表面に形成した静電潜像を現像器により現像することでトナー像を形成し、そのトナー像を記録紙に転写することで画像形成処理を行っている。なお、転写プロセスには、感光体から直接記録紙に転写を行う直接転写方式と、中間転写体を介して間接的に転写を行う中間転写方式とがある。

この転写プロセスにおいて、感光体から記録紙あるいは中間転写体に転写されなかったトナーは感光体上に残留してしまう。また、中間転写方式の場合には記録紙に二次転写されなかったトナーが中間転写体上に残ってしまう。

このような残留トナーが積層するとフィルミング層が形成され、転写性能が低下し、画像品質が悪化してしまう。

そこで、ウレタンゴム製のブレードのエッジを感光体や中間転写体の表面に圧接して転写後トナーを掻き落とすブレードクリーニング方式のクリーニング装置や、毛ブラシを感光体や中間転写体の表面に接触させて転写後トナーを掻き落とすファーブラシクリーニング方式のクリーニング装置により、感光体、中間転写体上の残留トナーの除去が行われている。

しかし、微小のトナーや、熱、圧力等で融解したトナーが感光体や中間転写体に残留している場合には、クリーニング装置だけでは残留トナーを完全に除去することが困難である。

そこで、感光体や中間転写体に潤滑剤を塗布する潤滑剤供給装置が用いられている。

潤滑剤供給装置を用いて感光体や中間転写体に潤滑剤を塗布することで感光体や中間転写体表面の摩擦係数を低下させるので、トナーとの間に作用する吸着力を低下させることが可能となりクリーニング効率が向上する。また、潤滑剤を塗布し、これをクリーニング装置により掻き取るので感光体や中間転写体が常にリフレッシュされるといった効果が得られる。また、残留トナーが減少することから感光体や中間転写体の転写性能を高水準に保つことが可能となる。

従来の潤滑供給装置を、図９を参照して説明する。図９は、潤滑剤供給装置を備えたプロセスカートリッジ（作像ユニット）の構成を示す。プロセスカートリッジは、感光体１０と、帯電ローラ１１と、現像装置２０と、クリーニング装置３０と、潤滑剤供給装置４０と、から構成される。現像装置２０は、現像剤担持体２１と、現像剤収容容器２２とからなる。クリーニング装置３０は、クリーニングブレード３１と、感光体１０上から除去された廃トナーを収容するスペースとからなる。また、潤滑剤供給装置４０は、ブラシローラ４１と、固形潤滑剤４２と、コイルばね４３と、潤滑剤支持板４４からなる。

帯電ローラ１１により一様に帯電された感光体１０上に、露光装置によって所望の静電潜像が形成される。現像装置２０は、現像剤収容容器２２内に収容される各色トナーを現像剤担持体２１により感光体１０に搬送し、感光体１０上の静電潜像を顕像化しトナー像を形成する。該トナー像は記録紙上に転写される。転写後、感光体１０上に残留した残トナーはクリーニング装置３０によりクリーニングされる。潤滑剤供給装置４０では、コイルばね４３が潤滑剤支持板４４上の固形潤滑剤４２をブラシローラ４１方向に加圧しており、ブラシローラ４１が回転することにより感光体１０表面に潤滑剤が供給される。

このような潤滑剤供給装置については、以下の技術が提案されている。

特許文献１では、塗布ブラシにより感光体上に潤滑剤を塗布する潤滑剤供給装置において、固形潤滑剤に対し方向規制部材と方向付勢手段設けることで、固形潤滑剤と塗布ブラシとが安定して当接し、固形潤滑剤を均一に感光体上に塗布することのできる技術が提案されている。

また、特許文献２では、塗布ブラシ（ファーブラシ）のほかに、潤滑性付与剤を削る研削ローラと、ファーブラシに付着したトナーを除去するバイアスローラを潤滑剤供給装置に設けることで、感光体を傷つけずに潤滑性付与剤を塗布することのできる技術が提案されている。

また、特許文献３では、感光体の表面に潤滑剤による皮膜を形成する潤滑剤皮膜形成手段を設け、前記潤滑剤皮膜形成手段を塗布ローラと前記クリーニングブラシを介して前記潤滑剤を感光体の表面に塗布するように構成し、前記潤滑剤と前記塗布ローラとを接離可能とする移動機構を設けることで、潤滑剤の長寿命化をはかる技術が提案されている。

また、特許文献４では、中間転写方式の画像形成装置において、固形潤滑剤を複数箇所で加圧する固形潤滑剤加圧手段により転写ローラ表面に固形潤滑剤を加圧塗布することで安価な構成で均一な塗布を可能とする技術が提案されている。

また、特許文献５では、サーミスタによる感光体表面温度検知結果に基づいてカムを回転させ圧縮スプリングによる潤滑剤の加圧力を変えることで、潤滑剤塗布量の適正値を達成し、クリーニングブレード巻き込みや高温でのクリーニング不良の余裕度を上げる技術が提案されている。
特開２０００−１７２１１８号公報 特開平０９−８１００５号公報 特許第３３４２６１３号公報 特開２００２−１７４９６０号公報 特開平０９−１３８６２２号公報

しかし、上記の発明は、以下の問題点を有している。

特許文献４記載の技術は、中間転写ローラに対する潤滑剤塗布技術であり、技術利用の際の条件、形状が限定されてしまう。

また、特許文献１、２、３、５の技術においては、潤滑剤を支持し印加力を加えるばねとしてコイルばねが用いられているが、コイルばねによる潤滑剤の加圧では潤滑剤の摩耗によってばね長さが変化し潤滑剤加圧力が経時で減少してしまう。加圧力が減少すると潤滑剤の適正塗布量に影響が出てしまい、潤滑剤が適正塗布されない場合には、クリーニング効率を向上させることが困難となり、感光体や中間転写体の転写性能を高水準に保つことができなくなってしまう。

ここで、コイルばねを用いる潤滑剤供給装置において潤滑剤加圧力を変化させないようにする手法として、ばね長さを極力長くすることでばね定数を低減するものがあるが、これでは潤滑剤供給装置が大型化してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みて提案されたものであり、潤滑剤供給装置を大型化させることなく、経時で潤滑剤加圧力の変化しない潤滑剤供給装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、回転駆動する像担持体に固形潤滑剤を圧接することで前記像担持体に前記固形潤滑剤を塗布する潤滑剤供給装置において、前記固形潤滑剤を支持する潤滑剤支持部材と、前記潤滑剤支持部材の両端に設けられたぜんまいばねとを備え、前記ぜんまいばねの復元力により前記固形潤滑剤を前記像担持体に圧接させることを特徴とする潤滑剤供給装置である。

請求項２記載の発明は、回転駆動する塗布部材を介して像担持体に固形潤滑剤を塗布する潤滑剤供給装置において、前記固形潤滑剤を支持する潤滑剤支持部材と、前記潤滑剤支持部材の両端に設けられたぜんまいばねとを備え、前記ぜんまいばねの復元力により前記固形潤滑剤を前記塗布部材に圧接させることで、前記塗布部材に前記固形潤滑剤を供給し、前記塗布部材により、前記塗布部材に当接し回転駆動する前記像担持体に前記固形潤滑剤を塗布することを特徴とする潤滑剤供給装置である。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記潤滑剤支持部材は矩形であり、前記潤滑剤支持部材の長手方向の両端に前記ぜんまいばねを備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記ぜんまいばねは、定荷重ぜんまいばねであることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記像担持体は、感光体であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記像担持体は、中間転写体であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の発明において、前記像前記潤滑剤支持部材の前記固形潤滑剤の支持面は、鉛直方向と平行であり、かつ、前記ぜんまいばねに復元力は水平方向に作用することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、像担持体と、前記像担持体の近傍に現像部、帯電部、クリーニング部、及び転写部のうち、少なくとも１つを有し、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、請求項１から７のいずれか１項記載の潤滑剤塗布装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジである。

請求項９記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の潤滑剤供給装置を有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１０記載の発明は、請求項８記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明により、潤滑剤を感光体や中間転写体に供給する際の潤滑剤加圧手段としてぜんまいばねを用いるので、供給装置を大型化させることなく、経時により変化する潤滑剤加圧力が微小の潤滑剤供給装置を実現することが可能となる。また、これにより、経時に左右されずに感光体とトナーとの間に作用する吸着力を低下させることができるので、クリーニング効率を高レベルに保つことができ、感光体、中間転写体の転写性能を高水準に保つことが可能となる。

本実施形態に係る潤滑剤供給装置を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の潤滑剤供給装置５０を横から見た図を示し、図２は、本実施形態の潤滑剤供給装置５０を上から見た図を示す。

潤滑剤供給装置５０は、固形潤滑剤５１と、ぜんまいばね５２と、潤滑剤支持板５３と、固定軸５４とから構成される。潤滑剤支持板５３は、矩形の板からなり、固形潤滑剤５１を支持する。ぜんまいばね５２は、潤滑剤支持板５３の長手方向の両端にそれぞれ設けられており、潤滑剤支持板５３に支持される固形潤滑剤５１は、ぜんまいばね５２の復元する方向（巻かれる方向）すなわちぜんまいばね５２の作用方向に加圧される。また、ぜんまいばね５２の渦巻状の片端は潤滑剤供給装置５０の固定軸５４により固定されている。

次に、ぜんまいばねについて説明する。ぜんまいばねとは、帯状の材料の片端または両端を渦巻状に加工したもので、内端または外端を回転させ巻き上げることによりエネルギーを蓄え、これを動力源として利用するものである。ぜんまいばねは、小空間で比較的大きなエネルギーが得られること、比較的安価なこと、機構が簡単であること等の特性を持っている。

ぜんまいばねには、非接触型ぜんまいばねや定トルクぜんまいばねなど、特性の異なる様々な種類のものが存在するが、本実施形態で用いられるぜんまいばね５２としては定荷重ぜんまいばねが好ましい。定荷重ぜんまいばねを図３に示す。

定荷重ぜんまいばねは、一定の曲率で密着巻きされた薄板の外端部を直線的に引き出し、その外端部の復元力（巻き込み力）を利用するばねであり、荷重Ｐが引き出し量によらず、ほぼ一定になるという特性がある。

上記の特性を示すために、以下に定荷重ぜんまいばねの荷重Ｐの算出式を示す。定荷重ぜんまいばねの荷重Ｐは、以下の算式により算出される。

なお、各パラメータは以下の通りである。
Ｅ：ヤング率
ｂ：板幅
ｔ：板厚
Ｒ_n：コイリング半径
Ｒ₁：従動軸半径

上記のように、定荷重ぜんまいばねは小さなスペースでほぼ一定の荷重を加えることができる。よって、潤滑剤供給装置５０に定荷重ぜんまいばねを用いることで、供給装置を大型化することなく、経時で潤滑剤加圧力がほぼ一定の潤滑剤供給装置を低コストに実現することが可能となる。

なお、本実施形態で用いられる固形潤滑剤５１としては、ステアリン酸亜鉛固形バーやカルナバワックス等を用いる。

次に、本実施形態の潤滑剤供給装置の潤滑剤塗布方式について図面を参照して説明する。本実施形態の潤滑剤供給装置５０は、トナー担持体６０に潤滑剤の塗布を行うが、その塗布方式としては、図４に示すような潤滑剤供給装置５０に塗布ブラシ５５を設け、固形潤滑剤５１を塗布ブラシ５５に対し加圧することで塗布ブラシ５５に潤滑剤を供給し、塗布ブラシ５５により固形潤滑剤５１をトナー担持体６０に間接的に塗布する間接塗布方式と、図５に示すような固形潤滑剤５１をトナー担持体６０に直接加圧することで潤滑剤を塗布する直接塗布方式とがある。なお、トナー担持体６０とは、感光体または中間転写体のことである。

なお、潤滑剤供給装置５０は、図６に示すように、潤滑剤支持板５３の固形潤滑剤５１を支持する面が鉛直方向と平行になり、潤滑剤支持板５３を加圧するぜんまいばね５２の復元力が水平方向に作用するように構成し、固形潤滑剤５１の直接の塗布対象６１に対し固形潤滑剤５１を水平方向で加圧するようにするのが望ましい。ここで、直接の塗布対象６１とは、間接塗布方式の潤滑剤供給装置５０においては塗布ブラシ５５であり、直接塗布方式の潤滑剤供給装置５０においてはトナー担持体６０となる。このように構成することにより、固形潤滑剤５１が摩耗して自重が変化した際の加圧力の変動を縮減することができ、経時での加圧力の変化をさらに一定にすることができる。

本実施形態により、供給装置を大型化することなく、経時で潤滑剤加圧力がほぼ一定の潤滑剤供給装置を低コストに実現することが可能となる。また、経時に左右されずに感光体の摩擦係数を低下させトナーとの間に作用する吸着力を低下させることができるので、クリーニング効率を高レベルに保つことができ、感光体、中間転写体の転写性能を高水準に保つことが可能となる。

なお、潤滑剤供給装置５０は、プロセスカートリッジ化されていてもよい。図７は、プロセスカートリッジ６２の一例である。なお、図７では、感光体１０と、潤滑剤供給装置５０に、帯電ローラ１１と、現像装置２０と、クリーニング装置３０とが一体化されてプロセスカートリッジ６２を形成しているが、プロセスカートリッジ６２の構成はこれに限られるものではなく、潤滑剤供給装置を近傍に備える像担持体（感光体、中間転写体）の周囲近傍に、現像装置、帯電装置、クリーニング装置、転写装置のうちの少なくとも１つを配備して一体化していればよい。このようにプロセスカートリッジとすることで、交換作業を容易にすることができる。

第二の実施形態について図８を参照して説明する。図８は、画像形成装置の構成を示す。画像形成装置７０は、原稿台７１と、原稿読み取り部７２と、原稿書き込み部７３と、現像装置７４と、感光体１０と、潤滑剤供給装置５０と、クリーニング装置３０と、転写ローラ７５と、定着ローラ７６と、排紙ローラ７７と、排紙トレイ７８と、給紙トレイ７９と、給紙ローラ８０と、を備える。

原稿読み取り部７２は、原稿台７１に置かれた原稿の画像データを読み取り、読み取った画像データを、画像書き込み部７３に伝達する。画像書き込み部７３は、書き込みレーザを照射し、感光体１０上に静電潜像を形成する。現像装置７４は、感光体１０５上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。該トナー像は、給紙トレイ７９から給紙ローラ８０により搬送されてきた用紙上に転写される。クリーニング装置３０は、感光体１０上に残留した残留トナーの除去を行う。定着ローラ７６は、用紙上に転写されたトナー像を熱定着する。このトナー像が熱定着された用紙は、排紙ローラ７８を介して排紙トレイ７９上に排紙される。

潤滑剤供給装置５０は、残留トナーが積層することで形成されるフィルミング層により転写性能が低下し画像品質が悪化してしまうことを防ぐために、感光体１０に潤滑剤の塗布を行う。これにより、感光体の摩擦係数を低下させてトナーとの間に作用する吸着力を低下させることが可能となりクリーニング装置７５のクリーニング効率を向上させることができ、感光体１０の転写性能を高水準に保つことが可能となる。

しかし、経時により潤滑剤供給装置５０の潤滑剤加圧力が変化（減少）してしまうと、潤滑剤の適正塗布量に影響を与えてしまう。適正塗布がなされない場合には、クリーニング効率を向上させることが困難となり、感光体１０の転写性能を高水準に保つことができなくなる。

そこで、本実施形態の画像形成装置７０は、潤滑剤供給装置５０として第一の実施形態で説明した潤滑剤供給装置を備える。本実施形態により、潤滑剤供給装置５０の潤滑剤加圧力が経時で変化することがほとんどないので、クリーニング装置７５のクリーニング効率を向上させることができ、感光体１０の転写性能を高水準に保つことが可能となる。

本発明の一実施形態の潤滑剤供給装置を横から見た状態を示す図である。 本発明の一実施形態の潤滑剤供給装置を上から見た状態を示す図である。 定荷重ぜんまいばねを示す図である。 間接塗布方式の潤滑剤供給装置を示す図である。 直接塗布方式の潤滑剤供給装置を示す図である。 水平方向に加圧する潤滑剤供給装置を示す図である。 プロセスカートリッジを示す図である。 画像形成装置を示す図である。 従来の潤滑剤供給装置を含む作像ユニットを示す図である。

符号の説明

１０ 感光体
５０ 潤滑剤供給装置
５１ 固形潤滑剤
５２ ぜんまいばね
５３ 潤滑剤支持板
５５ 塗布ブラシ
６０ トナー担持体
６２ プロセスカートリッジ

Claims (10)

1. 回転駆動する像担持体に固形潤滑剤を圧接することで前記像担持体に前記固形潤滑剤を塗布する潤滑剤供給装置において、
   前記固形潤滑剤を支持する潤滑剤支持部材と、
   前記潤滑剤支持部材の両端に設けられたぜんまいばねとを備え、
   前記ぜんまいばねの復元力により前記固形潤滑剤を前記像担持体に圧接させることを特徴とする潤滑剤供給装置。
2. 回転駆動する塗布部材を介して像担持体に固形潤滑剤を塗布する潤滑剤供給装置において、
   前記固形潤滑剤を支持する潤滑剤支持部材と、
   前記潤滑剤支持部材の両端に設けられたぜんまいばねとを備え、
   前記ぜんまいばねの復元力により前記固形潤滑剤を前記塗布部材に圧接させることで、前記塗布部材に前記固形潤滑剤を供給し、
   前記塗布部材により、前記塗布部材に当接し回転駆動する前記像担持体に前記固形潤滑剤を塗布することを特徴とする潤滑剤供給装置。
3. 前記潤滑剤支持部材は矩形であり、
   前記潤滑剤支持部材の長手方向の両端に前記ぜんまいばねを備えることを特徴とする請求項１または２記載の潤滑剤供給装置。
4. 前記ぜんまいばねは、定荷重ぜんまいばねであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の潤滑剤供給装置。
5. 前記像担持体は、感光体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の潤滑剤供給装置。
6. 前記像担持体は、中間転写体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の潤滑剤供給装置。
7. 前記潤滑剤支持部材の前記固形潤滑剤の支持面は、鉛直方向と平行であり、
   かつ、
   前記ぜんまいばねに復元力は水平方向に作用することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の潤滑剤供給装置。
8. 像担持体と、前記像担持体の近傍に現像部、帯電部、クリーニング部、及び転写部のうち、少なくとも１つを有し、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   請求項１から７のいずれか１項記載の潤滑剤塗布装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項１から７のいずれか１項記載の潤滑剤供給装置を有することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。

Images