JP5652435B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、感光体や中間転写体等の像担持体に対して滑剤を塗布する滑剤塗布部を備えた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体（像担持体）へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

また、感光体ドラムの表面に転写後に残存するトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置により回収される。クリーニング装置は、感光体ドラムの表面に摺接させた状態で配置される、弾性体からなるクリーニングブレードを有する。クリーニングブレードによって転写残トナーが掻き取られることにより、感光体ドラムの表面が清掃される。

このとき、クリーニングブレードを摺接させた状態で感光体ドラムを回転させるため、感光体ドラムとクリーニングブレードとの摺接部位に摩擦力が発生し、感光体ドラムとクリーニングブレードが摩耗して劣化するという問題がある。そこで、摺接部位における摩擦力を低減するために、感光体ドラムの表面に滑剤を塗布するようにした画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１、２）。

感光体ドラムに滑剤を塗布する場合、一般に、滑剤塗布ブラシが感光体ドラムに摺接する状態で固定され、この滑剤塗布ブラシに対して固形滑剤が押圧された状態で配置される。そして、滑剤塗布ブラシが回転することによって固形滑剤が掻き取られ、掻き取られた滑剤が感光体ドラムに塗布される。
固形滑剤は、例えば、軸方向が鉛直となるように筒状の型を固定し、この型に液状の樹脂を流し込み、樹脂の重さによって型の中に樹脂を行き渡らせ、固化させることにより柱状に形成される（重力注型法）。

特開２０１１−１８０３９７号公報 特開２００７−１９３１８３号公報

重力注型法による固形滑剤の作製においては、樹脂が固化するときに、溶存ガスが気泡として現れる。この気泡は、樹脂が底側から徐々に固化するに伴い、樹脂中を上昇して表面に達することにより離脱して除去されるが、その一部は樹脂中に残留する。そのため、固形滑剤の作製時に底側となっていた軸方向一端部（以下、底側端部）は中実に成形される一方、作製時に上側（注型側）となっていた軸方向他端部（以下、注型側端部）には、気泡が残留し、いわゆる鬆が発生しやすい。つまり、注型側端部の滑剤密度は、鬆が発生する分だけ底側端部よりも低くなる。
近年では、感光体ドラム及びクリーニング装置等がユニット化された感光体ドラムユニットの長寿命化が要求されており、この要求に対応するために固形滑剤の大サイズ化が進められている。そのため、固形滑剤の注型側端部には一層鬆が発生しやすい状況となっている。

上述したように固形滑剤に鬆が発生していると、感光体ドラムへの滑剤塗布量が部分的に不足することとなり、感光体ドラム又はクリーニングブレードの摩耗劣化が促進される。また、さらなる高精細・高画質を実現するためには、より均一な滑剤塗布性能が求められるが、かかる要求に対応することも困難となる。

本発明の目的は、感光体ドラム等の像担持体に対して均一に滑剤を塗布することができ、感光体ドラムユニットの耐久性、信頼性の向上を図ることができるとともに、画像の高品質化を図ることができる画像形成装置を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式によりトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布部と、を備えた画像形成装置であって、
前記滑剤塗布部が、同じ製法により成形され、前記像担持体の軸方向に沿う長手方向の一端部よりも他端部の方に気泡が偏って残留している柱状の２つの固形滑剤を有し、
前記２つの固形滑剤が、前記像担持体の軸方向と平行で、かつ前記一端部と前記他端部が逆向きとなるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、固形滑剤の中に気泡が残留していても、軸方向における固形滑剤の密度が全体として平均化されるので、感光体ドラム等の像担持体に対して均一に滑剤を塗布することができる。したがって、感光体ドラムユニットの耐久性、信頼性の向上を図ることができるとともに、画像の高品質化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 ドラムクリーニング装置の要部構成を示す図である。 二つの固形滑剤の配置態様を示す図である。 滑剤塗布部の変形例を示す図である。 滑剤塗布部の他の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。
図１に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに転写（二次転写）することにより、画像を形成する。
また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、及び定着部６０を備える。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。
自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。
原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部（図示略）から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部（図示略）に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部（図示略）の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２、及び二次転写ユニット４３等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０ｍｍのアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。
電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。
感光体ドラム４１３は、動力伝達機構（図示略）を介して駆動モーター（図示略）に接続される。制御部（制御部）が駆動モーターの駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。
露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成されることとなる。
現像装置４１２は、例えば二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード９１等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

ドラムクリーニング装置４１５は、クリーニング部９０と、滑剤塗布部８０を備える（図２参照）。クリーニング部９０は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード９１等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。滑剤塗布部８０は、感光体ドラム４１３の表面に摺接される滑剤塗布ブラシ８１等を有し、感光体ドラム４１３の表面に滑剤を塗布する。ドラムクリーニング装置４１５の詳細については後述する。

中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、バックアップローラー４２３Ａを含む複数の支持ローラー４２３、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。
中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーとなる支持ローラー４２３が回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。

二次転写ユニット４３は、二次転写ローラー４３１Ａを含む複数の支持ローラー４３１に、二次転写ベルト４３２がループ状に張架された構成を有する。
中間転写ベルト４２１及び二次転写ベルト４３２を介して、二次転写ローラー４３１Ａがバックアップローラー４２３Ａに圧接されることにより、転写ニップが形成される。この転写ニップを用紙Ｓが通過する際、中間転写ベルト４２１に担持されているトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、トナーと逆極性の電圧（転写バイアス）を二次転写ローラー４３１Ａに印加することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは二次転写ベルト４３２によって、定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーを除去する。

定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０には、エアを吹き付けることにより、定着面側部材（例えば定着ベルト）又は裏面側支持部材（例えば加圧ローラー）から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットを配置してもよい。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部５３等を備える。
給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。

搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。
そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

このように、画像形成装置１は、光導電性を有する感光体ドラム４１３と、感光体ドラム４１３の表面を一様に帯電させる帯電装置４１４と、光照射により感光体ドラム４１３の表面に静電潜像を形成する露光装置４１１と、感光体ドラム４１３の表面にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する現像装置４１２と、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去するドラムクリーニング装置４１５とを備えている。

図２は、実施の形態に係るドラムクリーニング装置４１５の要部構成を示す図である。図２には、ドラムクリーニング装置４１５を手前側からみた場合について示している。
図２に示すように、ドラムクリーニング装置４１５は、クリーニング部９０と、滑剤塗布部８０を備える。クリーニング部９０及び滑剤塗布部８０の各構成部材は、ドラムクリーニング装置４１５の枠体となる収容ケースＣに適当な方法により取り付けられる。

クリーニング部９０は、ドラムクリーニングブレード９１、トナー回収スクリュー９２等を備える。
ドラムクリーニングブレード９１は、ウレタンゴム等を平板状に成形した弾性部材であり、感光体ドラム４１３の軸方向（主走査方向）の幅とほぼ同等の幅を有する。ドラムクリーニングブレード９１は、所定の自由長（例えば９ｍｍ）を有し、感光体ドラム４１３に対してカウンター方向（感光体ドラム４１３が回転するときエッジ部分が突っ張ることとなる方向）から所定の当接角（例えば１５°）、法線加荷重（例えば２０Ｎ）で摺接するように配置される。

画像形成時には、感光体ドラム４１３が回転することに伴い、ドラムクリーニングブレード９１によって感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーが掻き取られる。掻き取られた転写残トナーは、トナー回収スクリュー９２によって、廃トナー回収容器（図示略）に送出される。

滑剤塗布部８０は、滑剤塗布ブラシ８１、固形滑剤８２、８３、滑剤押圧部８４、８５、及び均しブレード８６等を備える。

滑剤塗布ブラシ８１は、例えばポリエステル等の繊維が植設された基布を芯金に巻き付けたローラー状のブラシであり、感光体ドラム４１３の軸方向の幅とほぼ同等の幅を有する。ここでは、外径が１４ｍｍの滑剤塗布ブラシ８１を用いるものとする。
滑剤塗布ブラシ８１は、感光体ドラム４１３の表面がブラシ先端に所定量だけ食い込んだ状態（例えば食い込み量：０．５〜１．５ｍｍ）となるように固定され、感光体ドラム４１３の回転とは反対向きに回転する。

固形滑剤８２、８３は、滑剤を固形化したもの（例えば鉛筆硬度：Ｆ〜ＨＢ相当）で、滑剤押圧部８４のホルダー（図示略）に固定される。滑剤としては、例えばステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）が適用される。
滑剤押圧部８４、８５は、例えば圧縮スプリング等の付勢部材を有し、付勢部材の一端側に固定された固形滑剤８２、８３を滑剤塗布ブラシ８１に向けて所定の押圧力で押圧する。

均しブレード８６は、ドラムクリーニングブレード９１と同様の構成を有する。均しブレード８６は、感光体ドラム４１３に対してトレーリング方向（感光体ドラム４１３が回転するときにエッジ部分が引きずられることとなる方向）から所定の当接角（例えば５０°）及び侵入量で摺接するように配置される。

画像形成時には、滑剤塗布ブラシ８１が回転することにより固形滑剤８２、８３の表面から滑剤が掻き取られ、この掻き取られた滑剤が感光体ドラム４１３との接触部位において感光体ドラム４１３の表面に塗布される。そして、塗布された滑剤は、均しブレード８６により均一な厚さとなるように均される。

図３は、固形滑剤８２、８３の配置態様を示す図である。図３に示すように、本実施の形態では、一つの滑剤塗布ブラシ８１に対して、二つの固形滑剤８２、８３が配置される。固形滑剤８２、８３は、底側端部８２１、８３１よりも注型側端部８２２、８３２の方に気泡が偏って残留している柱状の固形滑剤であり、それぞれ感光体ドラム４１３の軸方向と平行に配置される。
例えば、固形滑剤８２、８３を重力注型法により作製した場合に、固形滑剤８２、８３の底側端部８２１、８３１は中実に成形される一方、注型側端部８２２、８３２には気泡が残留し、いわゆる鬆が発生する。なお、固形滑剤８２、８３が同じ製法で作製されていれば、気泡の残留状況は同様になっていると考えてよい。

本実施の形態では、一方の固形滑剤８２の底側端部８２１と他方の固形滑剤８３の注型側端部８３２とが対向するとともに、一方の固形滑剤８２の注型側端部８２２と他方の固形滑剤８３の底側端部８３１とが対向するように、固形滑剤８２、８３が配置される。すなわち、２つの固形滑剤８２、８３は、底側端部８２１、８３１と注型側端部８２２、８３２とが逆向きとなるように配置される。
一つの固形滑剤８２又は固形滑剤８３だけを見れば、注型側端部８２２、８３２の滑剤密度は、鬆が発生する分だけ底側端部８２１、８３１よりも低くなるが、二つの固形滑剤８２、８３を逆向きに配置することで、軸方向における滑剤密度は全体として平均化される。したがって、感光体ドラム４１３の軸方向に対して滑剤が均一に塗布されることとなる。

また、固形滑剤８２、８３は、軸方向に垂直な断面積が底側端部８２１、８３１から注型側端部８２２、８３２に向けて減少するように形成されることが好ましい。
固形滑剤８２、８３を重力注型法により作製する場合、軸方向に垂直な断面で見ると、外側から内側に向けて固化が進行するため、中心部に気泡が残留しやすい。注型側端部８２２、８３２の断面積を底側端部８２１、８３１よりも小さくすることで、液状の樹脂が固化するときに表面から気泡が離脱しやすくなるため、固形滑剤８２、８３中に残留する気泡を低減することができる。つまり、固形滑剤８２、８３のそれぞれにおける滑剤密度が均一化されるので、感光体ドラム４１３に対して滑剤を均一に塗布するのに有効である。

このように、画像形成装置１は、電子写真方式によりトナー像が形成される感光体ドラム４１３（像担持体）と、感光体ドラム４１３の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布部８０と、を備える。また、滑剤塗布部８０は、同じ製法により成形され、底側端部８２１、８３１（一端部）よりも注型側端部８２２、８３２（他端部）の方に気泡が偏って残留している柱状の２つの固形滑剤８２、８３を有する。そして、２つの固形滑剤８２、８３が、感光体ドラム４１３の軸方向と平行で、かつ底側端部８２１、８３１と注型側端部８２２、８３２が逆向きとなるように配置されている。

画像形成装置１によれば、固形滑剤８２、８３の中に気泡が残留していても、軸方向における固形滑剤８２、８３の密度が全体として平均化されるので、感光体ドラム４１３に対して均一に滑剤を塗布することができる。
そのため、気泡を完全に除去する必要はないため、従来と同様に、重力注型法により低コストで作製された固形滑剤８２、８３を適用することができる。また、固形滑剤８２、８３の厚さを厚くすることにより、作製時に気泡が生じやすくなっても問題は生じない。
したがって、画像形成ユニット４１（感光体ドラムユニット）の耐久性、信頼性の向上を図ることができるとともに、画像の高品質化を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、固形滑剤８２、８３は、重力注型法により作製されたものに限定されず、その他の製法により作製されたものであってもよい。つまり、本発明は、同じ製法で作製され、軸方向の一端部よりも他端部に気泡が偏って残留している固形滑剤を使用する場合に適用できる。

また、図４に示すように、固形滑剤８２、８３のそれぞれに対して、滑剤塗布ブラシ８１Ａ、８１Ｂを配置するようにしてもよい。さらには、図５に示すように、滑剤塗布ブラシ８１を省略して、固形滑剤８２、８３を直接感光体ドラム４１３に接触させるようにしてもよい。

また、本発明は、像担持体である中間転写ベルト４２１に滑剤を塗布する滑剤塗布部を備えた画像形成装置に適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
８０ 滑剤塗布部
８１、８１Ａ、８１Ｂ 滑剤塗布ブラシ
８２、８３ 固形滑剤
８４、８５ 滑剤押圧部
８６ 均しブレード
９０ クリーニング部
９１ ドラムクリーニングブレード
９２ 回収スクリュー
４１３ 感光体ドラム（像担持体）
４２１ 中間転写ベルト（像担持体）
４１５ ドラムクリーニング装置
８２１ 底側端部
８２２ 注型側端部
８３１ 底側端部
８３２ 注型側端部

Claims (3)

1. 電子写真方式によりトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布部と、を備えた画像形成装置であって、
   前記滑剤塗布部が、同じ製法により成形され、前記像担持体の軸方向に沿う長手方向の一端部よりも他端部の方に気泡が偏って残留している柱状の２つの固形滑剤を有し、
   前記２つの固形滑剤が、前記像担持体の軸方向と平行で、かつ前記一端部と前記他端部が逆向きとなるように配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記２つの固形滑剤が、重力注型法で成形され、注型側端部と底側端部が逆向きとなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記２つの固形滑剤の軸方向に垂直な断面積が、前記底側端部から前記注型側端部に向けて減少することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

Images