JP5610287B2 - 潤滑剤供給装置並びにこれを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
図16に示す押圧機構563においては、経時使用により固形潤滑剤162の高さが減るにつれて固形潤滑剤162の加圧力が次第に減っていく。そのため、ブラシローラ161による固形潤滑剤162の削り量が経時的に減少していき、初期から末期にかけて潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量の変動が大きい。これに対し、図15に示す上記特許文献1に記載の押圧機構463においては、経時使用によって固形潤滑剤162の高さが減っても固形潤滑剤162の加圧力の減少を抑制できる。よって、初期から末期にかけて潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることができる。
一般に、初期から固形潤滑剤162が無くなるまでの間に変化するバネの伸び変化量に対し、バネ全体の長さを長くすれば長くするほど、バネの伸び変化量に対するバネの付勢力変動は小さくて済む。図16に示す押圧機構563においては、バネ563Cを圧縮した状態で配置し、その付勢力(押し出し力)の方向とブラシローラ161に対する固形潤滑剤162の押圧方向とを一致させる必要がある。このような構成では、バネ全体の長さを長くするほど、バネ563Cの付勢力方向とブラシローラ161に対する固形潤滑剤162の押圧方向とを一致させることが困難となることから、バネ全体の長さを長くするにも限界がある。加えて、図16に示す押圧機構563では、ブラシローラ161の径方向にバネの長さ分の配置スペースを確保しなければならず、装置の大型化につながる。これらの理由から、図16に示す押圧機構においては、比較的短いバネを使用しなければならない制約がある。その結果、初期から固形潤滑剤162が無くなるまでの間に変化するバネ563Cの伸び変化量に対するバネ563Cの付勢力変動が大きく、経時使用により固形潤滑剤162の高さが減るにつれて固形潤滑剤162の加圧力がどんどん減っていく。
この押圧機構463においては、可動部材463Aが取付位置163Bを支点として回動自在に構成されている。ここで、各可動部材463Aが固定壁(被当接部)164と当接する地点を作用点とし、この作用点と支点との長さをLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向(図中上下方向)とのなす角を(π−θ)とする。また、可動部材463Aがバネ163Cから付勢力Fを受ける地点を力点とし、その力点と支点との長さをIとし、これらの点を結ぶ方向と付勢力Fの方向とのなす角度をφとする。このとき、上記特許文献1の記載によれば、作用点に生じる力(各可動部材463Aが固定壁(被当接部)164を押す方向の力)の大きさNは、下記の式(1)に示すとおりである。
N = (I/L)×F×sinφ×cosθ ・・・(1)
また、ブラシローラ161による摺擦によって固形潤滑剤162が減少すると、その減少分だけ図中符号hが大きくなるので、作用点と支点とを結ぶ方向と押圧方向(図中上下方向)とのなす角度(π−θ)が小さくなる。すなわち、角度θが大きくなる。よって、上記特許文献1に記載の上記式(1)によれば、固形潤滑剤162が減少するにつれてcosθは減少していき、その分だけ作用点に生じる力の大きさNが小さくなっていく。しかしながら、上記特許文献1に記載の押圧機構463においては、固形潤滑剤162が減少すると、力点と支点とを結ぶ方向と付勢力Fの方向とのなす角度φが大きくなるように構成されている。よって、固形潤滑剤162が減少するにつれてsinφは増大していく。したがって、その分だけ作用点に生じる力の大きさNが大きくなっていくので、上記特許文献1の考え方によれば、cosθの減少によるNの減少分をsinφの増大によるNの増大分で少なくとも一部は相殺することができる。
更に、上記特許文献1に記載の押圧機構463では、図15に示すように、固定壁164と当接する可動部材463Aの当接部が円弧状になっておる。これにより、固形潤滑剤162の減少に応じて固定壁164に対する可動部材463Aの当接箇所が徐々に変わる結果、固形潤滑剤162が減少すると作用点と支点との長さLが長くなっていく。ここで、作用点と支点との長さLが長くなっていくということは、作用点に生じる力の大きさすなわち押圧力Nを小さくなる方向へ変化させることになる。しかし、作用点と支点との長さLが長くなっていくということは、θを小さくなる方向に変化させることができる。したがって、固形潤滑剤162の減少に応じて減少するcosθの減少率を小さく抑えることができるようになる。
以上のように、上記特許文献1に記載の押圧機構463によれば、ブラシローラ161による摺擦により固形潤滑剤162が減少してhが増大すると、これに伴い、上記特許文献1の考え方によれば、Lが大きくなり、Fが減少し、sinφが増大し、cosθが減少することになる。その一方、上述したように、図16に示す押圧機構563に比べてFの減少率を抑制することができる。更に、作用点と支点との長さLが徐々に長くなる構成を採用することで、cosθの減少率も抑えることができる。その結果、図17に示す押圧機構に比べて、押圧力Nの減少率を総合的に抑制することができる。したがって、ブラシローラ161による摺擦により固形潤滑剤162が減少しても、作用点に生じる力の大きさNの変動量を小さくできるので、初期から末期にかけて潤滑剤供給対象に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることができるという効果が得られる。
また、請求項2の発明は、固形潤滑剤と、該固形潤滑剤に当接し、これを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、該固形潤滑剤を該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、上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期までの期間に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力は、該中間期よりも該末期の方が大きくなるように構成されており、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記中間期から上記末期にかけてL×cosθの変動量が小さくなる形状とすることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とするものである。ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。
また、請求項3の発明は、固形潤滑剤と、該固形潤滑剤に当接し、これを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、該固形潤滑剤を該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、上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、上記初期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、固形潤滑剤と、該固形潤滑剤に当接し、これを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、該固形潤滑剤を該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、上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期までの期間に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力は、該中間期よりも該初期の方が小さくなるように構成されており、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記初期から上記中間期にかけてL×cosθの変動量が一定又は小さくなる形状とすることで、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるようにしたことを特徴とするものである。
ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。
また、請求項5の発明は、請求項3又は4のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記固形潤滑剤は、粉体状潤滑剤を圧縮成型したものであることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が上記中間期よりも大きくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6に記載の潤滑剤供給装置において、上記初期から上記末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、上記末期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、6又は7の潤滑剤供給装置において、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記中間期から上記末期にかけてL×cosθの変動量が小さくなる形状とすることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とするものである。
ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記付勢手段は、上記固形潤滑剤の押圧方向に対して直交する方向の付勢力を発生させるものであることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記固形潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材を備え、上記複数の押圧部材は、該潤滑剤保持部材を介して押圧するものであることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、上記付勢手段は、バネであることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを一体的に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、上記潤滑剤供給手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを有し、該像担持体上の画像を最終的に記録材上に転移させて該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記潤滑剤供給手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置を用いたことを特徴とするものである。
そこで、請求項1に係る発明では、末期における固形潤滑剤の押圧力が中間期よりも大きくなるように構成している。このように末期における固形潤滑剤の押圧力を大きくすることで、末期に低下する供給部材の削り能力を補うことができ、末期においても中間期に近い又は同程度の潤滑剤削り量を実現できる。
そこで、請求項2に係る発明では、初期における固形潤滑剤の押圧力が中間期よりも小さくなるように構成している。このように初期における固形潤滑剤の押圧力を小さくすることで、初期に生じる剥離現象の発生を抑制することができ、初期においても中間期に近い又は同程度の潤滑剤削り量を実現できる。
以下、本発明を、画像形成装置としてのプリンタに適用した一実施形態(以下、本実施形態を「実施形態1」という。)について説明する。
図1は、本実施形態1におけるプリンタの全体構成を示す概略図である。
本プリンタ1の装置本体内部には、4個の像担持体である感光体を備えた画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dが、装置本体に対してそれぞれ着脱可能に装着されている。また、装置本体の略中央部分には、複数のローラに掛け渡された転写ベルト31を備える転写装置3が設けられている。転写ベルト31は、図中矢印Aの方向に回転駆動する。画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dは転写ベルト31の上方に位置し、各感光体5が転写ベルト31の表面に接触するように配置されている。また、各画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dに対応して、使用するトナーの色が互いに異なる現像装置10A,10B,10C,10Dが設けられている。各画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dは、互いにほぼ同様の構成であり、画像形成ユニット2Aはマゼンタに対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Bはシアンに対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Cはイエローに対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Dはブラックに対応する画像を形成する。
画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dは、静電潜像が形成される感光体5と、その感光体5の表面を一様に帯電させる帯電装置14と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニングするクリーニング装置15とから構成されている。この画像形成ユニット2A,2B,2C,2Dは、それぞれ、プリンタ本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジとなっている。
感光体5は、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、あるいは、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いたOPC感光体が好ましい。
帯電装置14は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここではローラ方式の帯電装置14を示す。帯電装置14は、帯電ローラ141、帯電ローラ141を清掃するために当接されている帯電ローラクリーニングブラシ142、帯電ローラ141に接続される図示しない電源を備える。帯電装置14は、帯電ローラ141に高電圧を印加して感光体5の表面を一様に帯電する。
画像形成動作を開始すると、各感光体5は図中時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、各感光体5の表面は、帯電ローラ141により一様に帯電された後、画像形成ユニット2Aの感光体については書込ユニット6によりマゼンタの画像に対応するレーザー光が、画像形成ユニット2Bの感光体5についてはシアンの画像に対応するレーザー光が、画像形成ユニット2Cの感光体についてはイエローの画像に対応するレーザー光が、画像形成ユニット2Dの感光体5についてはブラックの画像に対応するレーザー光が、それぞれ照射される。これにより、各感光体5の表面には、各色の画像データに対応した静電潜像がそれぞれ形成される。各静電潜像は、感光体5が回転することによりそれぞれ現像装置10A,10B,10C,10Dとの対向位置に到達し、そこでマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーにより現像されて、4色のトナー像となる。
本実施形態1における潤滑剤塗布装置16は、図2に示すように、供給部材としてのブラシローラ161と、図中紙面方向に長尺な棒状の固形潤滑剤162と、押圧装置である押圧機構163とから構成されている。ブラシローラ161の回転方向は、感光体5に対して連れ回り方向である。ブラシローラ161は、ナイロン、アクリル等の樹脂にカーボンブラック等の抵抗制御材料を添加して体積抵抗率1×103Ωcm以上1×108Ωcm以下の範囲内に調整された材料で形成されている。ブラシローラ161には、押圧機構163により固形潤滑剤162が押し当てられている。固形潤滑剤162としては、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、ハルミチン酸亜鉛、ハルミチン酸銅、リノレイン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類を用いることができるが、この中でも、ステアリン酸亜鉛がもっとも好ましい。本実施形態1の固形潤滑剤162は、ステアリン酸亜鉛とチッ化ホウ素窒とを含有した潤滑剤原料を圧縮成型したものである。なお、固形潤滑剤162の成型方法は、これに限定されることはなく、溶融成型などの他の成型方法を採用してもよい。
なお、図3は、固形潤滑剤162の長尺方向(図中左右方向)及び固形潤滑剤162のブラシローラ161への押圧方向(図中上下方向)の両方向に対して直交する方向から見たときのものであって、固形潤滑剤162の長尺方向一端側を拡大したものである。本実施形態1においては、固形潤滑剤162の長尺方向他端側の構成も同じである。
上記一般的な押圧機構においては、経時使用によって固形潤滑剤162の高さが減るにつれて固形潤滑剤162の加圧力が次第に減っていく。そのため、ブラシローラ161による固形潤滑剤162の削り量が経時的に減少していき、初期から末期にかけて感光体5の表面に供給される粉末潤滑剤量の変動が大きい。これに対し、本実施形態1の押圧機構163においては、経時使用によって固形潤滑剤162の高さが減っても固形潤滑剤162の加圧力の減少を抑制することが可能である。よって、初期から末期にかけて感光体5の表面に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることが可能である。
一般に、初期から固形潤滑剤162が無くなるまでの間に変化するバネの伸び変化量に対し、バネ全体の長さを長くすれば長くするほど、バネの伸び変化量に対するバネの付勢力変動は小さくて済む。上記一般的な押圧機構は、図16に示したように、バネ563Cを縮めた状態で配置し、その付勢力(押し出し力)の方向とブラシローラ(供給部材)に対する固形潤滑剤162の押圧方向とを一致させる必要がある。この構成においては、バネ全体の長さを長くするほど、バネ563Cの付勢力方向とブラシローラ(供給部材)に対する固形潤滑剤162の押圧方向とを一致させることが困難となることから、バネ全体の長さを長くするにも限界がある。加えて、上記一般的な押圧機構では、ブラシローラの径方向にバネの長さ分の配置スペースを確保しなければならず、装置の大型化につながる。これらの理由から、上記一般的な押圧機構においては、比較的短いバネを使用しなければならず、経時的なバネの付勢力変動が大きくなる。
すなわち、本実施形態1においては、ブラシローラ161の摺擦による固形潤滑剤162の減少に応じ、単一バネ163Cの付勢力を受ける各可動部材463Aの力点と各可動部材463Aがケーシング内壁(被当接部)164と当接する作用点との間における押圧方向の距離が変化するように構成されている。以下、更に詳しく説明する。
本実施形態1においては、可動部材463Aが取付位置163Bを支点として回動自在に構成されている。ここで、各可動部材463Aがケーシング内壁(被当接部)164と当接する地点を作用点とし、この作用点と支点との長さをLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向(図中上下方向)とのなす角を(π−θ)とする。また、可動部材463Aが単一バネ163Cから付勢力Fを受ける地点を力点とし、その力点と支点との長さをIとし、これらの点を結ぶ方向と付勢力Fの方向とのなす角度をφとする。このとき、作用点に生じる力の大きさNは、上記式(1)とは異なり、下記の式(2)に示すものとなる。
N = (I/L)×F×sinφ/cosθ ・・・(2)
また、ブラシローラ161の摺擦により固形潤滑剤162が減少すると、その減少分だけ図中符号hが大きくなるので、作用点と支点とを結ぶ方向と押圧方向(図中上下方向)とのなす角度(π−θ)が小さくなる。すなわち、角度θが大きくなる。よって、固形潤滑剤162が減少するにつれて、cosθは減少していくので、その分だけ作用点に生じる力の大きさNが大きくなっていく。また、本実施形態1においては、固形潤滑剤162が減少すると、力点と支点とを結ぶ方向と付勢力Fの方向とのなす角度φが大きくなるように構成されている。よって、摺擦による固形潤滑剤162が減少するにつれて、sinφは増大していくので、その分だけ作用点に生じる力の大きさNが大きくなっていく。
一方、本実施形態1では、図3に示すように、ケーシング内壁164と当接し得る可動部材163Aの当接部分が湾曲形状になっている。これにより、摺擦により固形潤滑剤162が減少すると、可動部材163Aの当接箇所が徐々に変わっていくように構成されている。したがって、本実施形態1では、固形潤滑剤162が減少すると、作用点と支点との長さLが長くなっていく。ここで、作用点と支点との長さLが長くなっていくということは、作用点に生じる力の大きさすなわち押圧力Nを小さくなる方向へ変化させる。しかし、作用点と支点との長さLが長くなっていくということは、θを小さくなる方向に変化させることができる。したがって、固形潤滑剤162が減少するのに応じて減少するcosθの減少率を小さく抑えることができるようになる。
なお、付勢力Fを効率的に作用点へ伝達するためには、φの角度範囲は90°に近い範囲に設定され、θの角度範囲は0°に近い範囲に設定することが望ましい。ただし、θの角度範囲を0°に近づければ近づけるほど、Lの長さを長くしなければならないため、装置レイアウトの関係上、θの角度範囲はあまり0°に近づけることができない。
そこで、本実施形態1においては、初期から末期にかけてブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力の偏差が小さくする(ほぼ一定にする)ことを目的とした設定ではなく、初期はブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力が小さくなるようにする設定としている。
図5は、中間期における可動部材163Aとケーシング内壁164との当接状態を示す説明図である。
図6は、初期から末期にかけての可動部材163Aの姿勢変化を示す説明図である。
本実施形態1においては、過渡的に潤滑剤削れ量が過多となる初期から、潤滑剤削れ量が安定する中間期を経て、固形潤滑剤162が所定量以上削り取られて固形潤滑剤162の残りが少なくなる末期にかけて、ケーシング内壁164と当接することになる可動部材163Aの当接部のうち、初期にケーシング内壁164と当接する可動部材163Aの当接箇所の曲率R1と、中間期にケーシング内壁164と当接する可動部材163Aの当接箇所の曲率R2とを、互いに異ならせている。具体的には、初期に対応する曲率R1が中間期に対応する曲率R2よりも大きくなるように、可動部材163Aの当接部の湾曲形状が決められている。これにより、初期における固形潤滑剤の押圧力が中間期よりも小さくなるようにしている。
初期においては、図4に示すように、大きい曲率R1である可動部材163Aの初期当接部がケーシング内壁164に当接する。ブラシローラ161の摺擦によって固形潤滑剤162が削られ、潤滑剤の累積削れ量が増えるにつれて、可動部材163Aが取付位置163Bを支点に回動し、これによりケーシング内壁164に当接する可動部材163Aの当接箇所が徐々に小さい曲率R2をもつ中間期当接部に近づいていく。これにより、初期の間、初期当初の小さい押圧力から徐々に押圧力が高まり、中間期に入る頃には、中間期において適切な潤滑剤削れ量を得るために必要な押圧力に達する。
なお、上記特許文献1に記載の押圧機構463では、初期から末期にかけてケーシング内壁164と当接する可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状が一定の曲率であったため、初期は押圧力が低い状態から徐々に高い状態へ遷移し、中間期に入ったら押圧力Nが一定になるという押圧力プロファイルを実現することは困難あるいは不可能であった。したがって、本実施形態1は、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状に互いに異なる曲率部分を持たせることで、このような押圧力プロファイルを実現できるようになったものと言える。
なお、潤滑剤消費率とは、感光体走行距離の単位距離あたりの潤滑剤削れ量を意味する。このグラフの比較例は、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状が一定の曲率である以外は、本実施形態1と同じものである。比較例における当接部の曲率は、中間期において本実施形態1と同程度の潤滑剤消費率が得られるように決定されている。このグラフからわかるように、本実施形態1によれば、初期における潤滑剤消費率の過剰分を大幅に低減することができる。
次に、上記実施形態1における押圧機構263の一変形例(以下、本変形例を「変形例」という。)について説明する。
上記実施形態1においては、可動部材163Aの当接部を形成する湾曲形状を工夫することで上述した押圧力プロファイルを実現しているが、本変形例では、可動部材263Aの当接部が当接する被当接部側の構成を工夫することで上述した押圧力プロファイルを実現する。なお、以下の説明では、上記実施形態1と同じ部材については同じ符号を用いる。
図10は、中間期における可動部材263Aとケーシング内壁164に設けられた傾斜台263Dとの当接状態を示す説明図である。
図11は、初期から末期にかけての可動部材263Aの姿勢変化を示す説明図である。
本変形例においては、初期から末期にかけてケーシング内壁164の傾斜台263Dと当接することになる可動部材263Aの当接部は、単一の曲率R1を有する湾曲形状である。本変形例においては、初期当初は押圧力Nが低く、潤滑剤削れ量が一定量に達するまで(中間期に入る直前まで)は当該押圧力Nが増加し、潤滑剤削れ量が一定量に達したら(中間期に入ったら)、当該押圧力Nが一定になるという上記実施形態1と同じ押圧力プロファイルを実現できるように、傾斜台263Dの断面形状が調整されている。詳しくは、図18に基づいて説明すると、潤滑剤削れ量が一定量に達するまで(中間期に入る直前まで)は、cosθ×Lの変動量が一定又は小さくなり、またI×sinφが徐々に大きくなり、潤滑剤削れ量が一定量に達したら(中間期に入ったら)、押圧力Nが一定となるようにしている。
なお、上記特許文献1に記載の押圧機構463では、初期から末期にかけて可動部材263Aの当接部と当接するケーシング内壁164の断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状であったため、初期は押圧力が低い状態から徐々に高い状態へ遷移し、中間期に入ったら押圧力Nが一定になるという押圧力プロファイルを実現することは困難あるいは不可能であった。したがって、本変形例は、被当接部(ケーシング内壁164に設けられる傾斜台263D)の断面形状が、押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも初期から中間期にかけてL×cosθの変動量が一定又は小さくなるようにし、I×sinφが増加するような形状とすることで、このような押圧力プロファイルを実現できるようになったものと言える。
なお、本変形例の説明では、可動部材263Aの当接部を形成する湾曲形状が一定の曲率である場合について説明したが、可動部材263Aの当接部を上記実施形態1のように複数の曲率を有する湾曲形状としたものであってもよい。この場合、押圧力プロファイルをより細かく調整することが可能となる。
次に、本発明を、画像形成装置としてのプリンタに適用した他の実施形態(以下、本実施形態を「実施形態2」という。)について説明する。
本実施形態2に係るプリンタの基本構成は上記実施形態1のものと同様であるが、潤滑剤塗布装置の押圧機構の構成が上記実施形態1のものとは異なっている。なお、以下の説明では、上記実施形態1と同じ部材については同じ符号を用いる。
そこで、本実施形態2においては、初期から末期にかけてブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力の偏差が小さくする(ほぼ一定にする)ことを目的とした設定ではなく、末期はブラシローラ161に対する固形潤滑剤の押圧力が大きくなるようにする設定としている。
本実施形態2においては、初期から末期にかけてケーシング内壁164と当接することになる可動部材363Aの当接部のうち、初期にケーシング内壁164と当接する可動部材363Aの当接箇所の曲率R1と、中間期にケーシング内壁164と当接する可動部材363Aの当接箇所の曲率R2と、末期にケーシング内壁164と当接する可動部材363Aの当接箇所の曲率R3とを、互いに異ならせている。具体的には、末期に対応する曲率R3も中間期に対応する曲率R2よりも大きくなるように可動部材363Aの当接部の湾曲形状が決められている。これにより、末期における固形潤滑剤の押圧力が中間期よりも大きい適度な大きさになるようにしている。
なお、初期に対応する曲率R1は、上記実施形態1の場合と同様に、中間期に対応する曲率R2よりも大きくなるように可動部材163Aの当接部の湾曲形状が決められている。
本実施形態2において、初期における押圧力プロファイルは上記実施形態1と同様であるが、末期においては、図12に示すように、曲率R3である可動部材163Aの末期当接部がケーシング内壁164に当接する。末期の間は、末期当初の押圧力(中間期の押圧力)から徐々に押圧力が高まるようにして、ブラシローラ161の削り能力が低下しても所望の潤滑剤削れ量が得られるような押圧力を実現している。すなわち、本実施形態2においては、中間期から末期に入ると押圧力Nが徐々に増加するように、可動部材163Aの当接部の湾曲形状が調整されている。詳しくは、図18に基づいて説明すると、末期に入ると、1/(L×cosθ)が中間期のときよりも大きくなるように(L×cosθが小さくなるように)、可動部材163Aの当接部の湾曲形状を決める。
このグラフの比較例は、上記実施形態1で説明した比較例と同じものである。このグラフからわかるように、本実施形態2によれば、末期初期における潤滑剤消費率の不足分を補うことができ、末期においても狙いの消費率以上の潤滑剤消費率を実現することができる。
また、本実施形態2の説明では、上記実施形態1と同様に、可動部材263Aの当接部を形成する湾曲形状を工夫して、末期における潤滑剤削り量の不足だけでなく、初期における潤滑剤削り量の過多も抑制しているが、末期における潤滑剤削り量の不足だけを抑制する構成としてもよい。
また、本実施形態2において、可動部材263Aの当接部を形成する湾曲形状を工夫して初期における潤滑剤削り量の過多も抑制する構成に代えて、上記変形例の構成を採用してもよい。
そして、上記実施形態2においては、上記摺擦による固形潤滑剤162の削りはじめである初期から中間期を経て固形潤滑剤162が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、末期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも大きくなるように構成されている。これにより、初期から末期にわたって押圧力Nが一定でも末期において生じ得る潤滑剤削り量の不足を解消できる。
また、上記実施形態1(上記変形例を含む。)においては、上記摺擦による固形潤滑剤162の削りはじめである初期から中間期を経て固形潤滑剤162が所定量以上削り取られた後の末期にかけて、初期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも小さくなるように構成されている。これにより、初期から末期にわたって押圧力Nが一定でも初期において生じ得る潤滑剤削り量の過多を抑制できる。
また、上記実施形態1においては、初期から末期にわたって被当接部であるケーシング内壁164と当接する当接箇所となる各可動部材163Aの当接部は、上記作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向及び上記力点と該支点163Bとを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、初期にケーシング内壁164と当接する当接箇所の曲率R1を中間期にケーシング内壁164と当接する当接箇所の曲率R2とは異ならせることで、初期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも小さくなるようにしている。これにより、初期における所望の押圧力プロファイルを簡易な構成で実現できる。
また、上記変形例においては、上記作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向及び上記力点と該支点163Bとを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った被当接部である傾斜台263Dの断面形状を、その断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも初期から中間期にかけてL×cosθの変動量が一定又は値柵なる形状とすることで、sinφが増加するため、初期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも小さくなるようにしている。これによっても、初期における所望の押圧力プロファイルを簡易な構成で実現できるが、更に、可動部材163Aの湾曲形状を工夫する場合よりも製造が容易で低コスト化を実現できる。
また、上記実施形態1(上記変形例を含む。)においては、固形潤滑剤162が、粉体状潤滑剤を圧縮成型したものであり、初期において潤滑剤削れ量が過多となりやすいものであるが、上述したとおり、初期における潤滑剤削れ量の過多は抑制されるので、このような固形潤滑剤を用いても固形潤滑剤の寿命低下が抑制できる。
また、上記実施形態2においては、初期における潤滑剤削れ量の過多と末期における潤滑剤削れ量の不足を抑制できる結果、初期から末期にわたっての潤滑剤削れ量の偏差を小さくでき、経時にわたって安定した量の粉体潤滑剤を感光体5の表面に供給することが可能となる。
また、上記実施形態2においては、初期から末期にわたって被当接部であるケーシング内壁164と当接する当接箇所となる各可動部材363Aの当接部は、上記作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向及び上記力点と該支点163Bとを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、末期にケーシング内壁164と当接する当接箇所の曲率R3を中間期にケーシング内壁164と当接する当接箇所の曲率R2とは異ならせることで、末期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも大きくなるようにしている。これにより、末期における所望の押圧力プロファイルを簡易な構成で実現できる。
また、上記実施形態2において、上記作用点と上記支点163Bとを結ぶ方向及び上記力点と該支点163Bとを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った被当接部である傾斜台の断面形状を、その断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも中間期から末期にかけて1/(L×cosθ)が中間期より大きくなる形状とすることで、末期に上記作用点で生じる固形潤滑剤162の押圧方向への押圧力Nが中間期よりも大きくなるようにしてもよい。この場合、末期における所望の押圧力プロファイルを簡易な構成で実現できるだけでなく、更に、可動部材363Aの湾曲形状を工夫する場合よりも製造が容易で低コスト化を実現できる。
また、上記実施形態1及び2では、単一バネ163Cが上記押圧方向に対して直交する方向の付勢力を発生させるものである。このような構成により、上述したように一般的な押圧機構563よりも長い単一バネ163Cを採用することができ、その結果、初期から末期にかけて感光体5の表面に供給される粉末潤滑剤量の変動を小さく抑えることができる。
また、上記実施形態1及び2においては、固形潤滑剤162を保持する潤滑剤保持部材162Aを備え、各可動部材163A,263A,363Aを潤滑剤保持部材162Aを介して押圧するように構成している。このような構成により、固形潤滑剤162を装置に組み付ける際の作業性が向上する。
また、上記実施形態1及び2では、単一の付勢手段として単一バネ163Cを用いているが、ゴム等の弾性体などの他の付勢手段を用いることも可能である。また、本実施形態1で使用する単一バネ163Cは引っ張りバネであるが、押圧機構の構成によっては圧縮バネを使用してもよい。
2A,2B,2C,2D 画像形成ユニット
5 感光体
16 潤滑剤塗布装置
161 ブラシローラ
162 固形潤滑剤
162A 潤滑剤保持部材
163,263,363,463,563 押圧機構
163A,263A,363A,463A 可動部材
163B 支点
163C 単一バネ
164 ケーシング内壁
263D 傾斜台
563C 圧縮バネ
Claims (13)
- 固形潤滑剤と、
該固形潤滑剤に当接し、これを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、
該固形潤滑剤を該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、
上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、
上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、
上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、
上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、
上記末期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるように構成したことを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 固形潤滑剤と、
該固形潤滑剤に当接し、これを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、
該固形潤滑剤を該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、
上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、
上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、
上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、
上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期までの期間に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力は、該中間期よりも該末期の方が大きくなるように構成されており、
上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記中間期から上記末期にかけてL×cosθの変動量が小さくなる形状とすることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とする潤滑剤供給装置。
ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。 - 固形潤滑剤と、
該固形潤滑剤に当接し、これを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、
該固形潤滑剤を該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、
上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、
上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、
上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、
上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、
上記初期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるように構成したことを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 固形潤滑剤と、
該固形潤滑剤に当接し、これを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、
該固形潤滑剤を該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、
上記押圧機構は、単一の付勢手段と、該単一の付勢手段の付勢力を受けて上記固形潤滑剤の当接中心部に対する各対称位置それぞれを押圧する複数の押圧部材とを備えており、
上記複数の押圧部材は、それぞれ、上記単一の付勢手段の付勢力を受けて支点を中心に回動することで被当接部に当接する当接箇所が変更されるものであり、
上記押圧機構は、上記摺擦による上記固形潤滑剤の減少に応じて、各押圧部材が被当接部と当接する作用点と上記支点とを結ぶ方向と上記固形潤滑剤の押圧方向とのなす角度が小さくなるとともに、上記単一の付勢手段の付勢力を受ける各押圧部材の力点と該支点とを結ぶ方向と該付勢力の方向とのなす角度が大きくなるように構成されており、
上記摺擦による上記固形潤滑剤の削りはじめである初期から中間期を経て上記固形潤滑剤が所定量以上削り取られた後の末期までの期間に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力は、該中間期よりも該初期の方が小さくなるように構成されており、
上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記初期から上記中間期にかけてL×cosθの変動量が一定又は小さくなる形状とすることで、該初期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも小さくなるようにしたことを特徴とする潤滑剤供給装置。
ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。 - 請求項3又は4のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
上記固形潤滑剤は、粉体状潤滑剤を圧縮成型したものであることを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 請求項3乃至5のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
上記末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が上記中間期よりも大きくなるように構成したことを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 請求項6に記載の潤滑剤供給装置において、
上記初期から上記末期にわたって上記被当接部と当接する当接箇所となる各押圧部材の当接部は、上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った断面形状が湾曲形状であり、
上記末期に上記被当接部と当接する当接箇所の曲率を上記中間期に該被当接部と当接する当接箇所の曲率とは異ならせることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 請求項1、6又は7の潤滑剤供給装置において、
上記作用点と上記支点とを結ぶ方向及び上記力点と該支点とを結ぶ方向の両方に平行な面に沿った上記被当接部の断面形状を、該断面形状が押圧方向に対して直交する直線形状である場合よりも上記中間期から上記末期にかけてL×cosθの変動量が小さくなる形状とすることで、該末期に上記作用点で生じる上記固形潤滑剤の押圧方向への押圧力が該中間期よりも大きくなるようにしたことを特徴とする潤滑剤供給装置。
ただし、上記作用点と上記支点との距離をLとし、これらの点を結ぶ方向と押圧方向とのなす角を(π−θ)とする。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
上記付勢手段は、上記固形潤滑剤の押圧方向に対して直交する方向の付勢力を発生させるものであることを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
上記固形潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材を備え、
上記複数の押圧部材は、該潤滑剤保持部材を介して押圧するものであることを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置において、
上記付勢手段は、バネであることを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを一体的に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
上記潤滑剤供給手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 像担持体と、該像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段とを有し、該像担持体上の画像を最終的に記録材上に転移させて該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記潤滑剤供給手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の潤滑剤供給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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