JP5063291B2 - 潤滑剤供給装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置、潤滑剤供給部材、及び、サプライ - Google Patents
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Description
このように、特許文献1等における潤滑剤供給装置は、クリーニング装置の下流側に配設されているために、クリーニング装置に内設(一体化)された潤滑剤供給装置(例えば、特許文献2等参照。)に比べて、クリーニング装置に入力するトナー量の大小に関わらず像担持体上に安定的に潤滑剤を供給することができる。
また、上述した問題は、潤滑剤供給装置が寿命に達して、既設の潤滑剤供給装置を新品のものに交換するたびに生じていた。
しかし、本願発明者が研究を重ねた結果、いずれの方策をおこなっても上述した問題を充分に解決することができないことを知得した。具体的に、前者の方策の場合には、像担持体に対するブレード部材の摩擦抵抗が充分に低下せずに、ブレード部材の破損が生じてしまった。後者の方策の場合には、ブレード部材の摩擦抵抗が一時的に低下するものの、像担持体とブレード部材との間から潤滑剤が短時間ですり抜けてしまい、やがてブレード部材の破損が生じてしまった。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
図1は、実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。図2は、図1の画像形成装置1に設置されたイエロー用のプロセスカートリッジ10Yを示す断面図である。図3は、図1の画像形成装置1に設置されたブラック用のプロセスカートリッジ10BKを示す断面図である。
なお、カラー用の3つのプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cは、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図2ではイエロー用のプロセスカートリッジ10Yのみを代表的に図示する。また、図3のブラック用のプロセスカートリッジ10BKは、転写部12としてコロナ帯電方式の帯電チャージャを用いている点とトナーTの色とを除き、転写部12として帯電ローラを用いているカラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cとほぼ同一構造であるので、重複する説明を省略する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光Lが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Lは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ16が設置されている。そして、転写バイアスローラ16の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11表面は、潤滑剤供給装置15、除電部(不図示である。)の位置を順次通過して、感光体ドラム11における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部19の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部19に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、本実施の形態における画像形成装置は、プロセス線速(感光体ドラム11や中間転写ベルト17の線速、記録媒体Pの搬送速度である。)が280〜350mm/秒程度に設定された高速機である。
図2に示すように、プロセスカートリッジ20Yは、像担持体としての感光体ドラム11と、帯電部12と、現像部13(現像装置)と、クリーニング装置14(クリーニング部)と、潤滑剤供給装置15と、が一体的にユニットとして構成されている。
図示は省略するが、感光体ドラム11は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、保護層(表面層)が順次積層されている。
なお、本実施の形態では、新品の感光体ドラム11の表面に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛が予め塗布されている。これにより、プロセスカートリッジ20Yが新品であるときに、潤滑剤供給装置15によって感光体ドラム11上に潤滑剤が充分に供給されずに感光体ドラム11の摩擦抵抗が初期的に高まる不具合を軽減することができる。
なお、図3を参照して、ブラック用の帯電部12は、コロナ帯電方式の帯電チャージャであって、チャージワイヤーに不図示の電源部からDC電圧が印加されて、対向する感光体ドラム11の表面を一様に帯電する。
なお、「体積平均粒径」は、粒径測定器「SD2000」(ホソカワミクロン社製)により測定することができる。
また、「凝集度」は、パウダーテスター「PT−N型」(ホソカワミクロン社製)を使用して、次の方法により測定することができる。このパウダーテスターは、3段の篩(最上段の篩の目開きが75μmであり、中段の篩の目開きが45μmであり、最下段の篩の目開きが22μmである。)を上下方向に装着している。そして、トナーサンプル2gを最上段の篩に載せて、3段の篩を振幅1mmで30秒間、振動させる。そして、各篩に残ったトナーの量からトナーの凝集度を算出する。算出式は次のとおりである。
(最上段の篩に残ったトナー重量)/(トナーサンプル量)×100=a
(中段の篩に残ったトナー重量)/(トナーサンプル量)×100×0.6=b
(最下段の篩に残ったトナー重量)/(トナーサンプル量)×100×0.2=c
凝集度=a+b+c
このようにして算出されたトナーの凝集度は、トナーの流動性を示す特性値であり、その値が小さい程、流動性が高く、その値が大きい程、凝集度が高いことになる。
クリーニングブレード14aは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム11表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム11上に付着する未転写トナー(記録媒体Pから生じる紙粉、帯電部12による放電時に感光体ドラム11上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等の付着物も含むものとする。)が機械的に掻き取られてクリーニング装置14内に回収されることになる。なお、本実施の形態では、クリーニングブレード14aが、感光体ドラム11に対してトレーディング方向に当接している。
ブラシローラ15aのブラシ毛としては、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アクリル、ビニロン、塩化ビニル等の樹脂繊維を用いることができ、必要に応じてカーボン等の導電付与剤が混入された導電繊維を用いることができる。また、ブラシ毛は、ブラシ密度が2〜10万F/inch2のものを用いることが好ましい。
本実施の形態におけるブラシローラ15aのブラシ毛は、導電性ポリエステルであって、ブラシ毛の長さが2.4±0.2mm、ブラシ密度が5±0.5万F/inch2に設定されている。
また、ブラシローラ15aは、固形潤滑剤15bと感光体ドラム11とに摺接するように配置されていて、ブラシローラ15aが回転することによって固形潤滑剤15bから潤滑剤を掻き取り、その潤滑剤を感光体ドラム11上に塗布する。なお、本実施の形態では、ブラシローラ15aから感光体ドラム11上への潤滑剤の供給量が、0.00015μg/mm2〜0.00047mg/mm2になるように設定されている。
また、固形潤滑剤15bの後方部には、ブラシローラ15aと固形潤滑剤45との接触ムラをなくすために圧縮スプリング15cが配置されていて、固形潤滑剤15bをブラシローラ15aに付勢している。
ステアリン酸亜鉛は、代表的なラメラ結晶紛体である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有していて、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。したがって、感光体ドラム11表面を低摩擦係化することができる。すなわち、せん断力を受けて均一に感光体ドラム11表面を覆っていくラメラ結晶によって、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム11表面を覆うことができる。
固形潤滑剤15bをブラシローラ15aを介して感光体ドラム11表面に塗布すると、感光体ドラム11表面には粉体状の潤滑剤が塗布されるが、この状態のままでは潤滑性は充分に発揮されないため、ブレード部材15dが潤滑剤を薄層化・均一化する部材として機能することになる。ブレード部材15dにより、感光体ドラム11上での潤滑剤の皮膜化がおこなわれて、潤滑剤はその潤滑性を充分に発揮することになる。
なお、「当接角θ」は、図6に示すように、ブレード部材15dが感光体ドラム11に当接した状態(ブレード部材15dが撓んだ状態である。)で、そのエッジ部を通る仮想線A3と、当接位置における接線A2(法線A1に直交する線である。)と、がなす角度である。
ここで、本実施の形態では、新品のクリーニングブレード14a及びブレード部材15dの表面に、それぞれ、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛が予め塗布されている。これにより、プロセスカートリッジ20Yが新品であるときに、潤滑剤供給装置15によって感光体ドラム11上に潤滑剤が充分に供給されずにクリーニングブレード14a及びブレード部材15dの摩擦抵抗が初期的に高まる不具合を軽減することができる。
現像ローラ13aは、図2中の矢印方向に回転している。現像装置13内の現像剤Gは、間に仕切部材を介在するように配設された第1搬送スクリュ13b及び第2搬送スクリュ13cの矢印方向の回転によって、トナー補給部30からトナー補給口を介して補給されたトナーTとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2の紙面垂直方向である。)。
図4及び図5を参照して、上述のように構成された潤滑剤供給装置15(プロセスカートリッジ)は、新品であるときに、潤滑剤と粉体とが混合された混合剤Kがブラシローラ15a(潤滑剤供給部材)に保持されている。具体的に、新品のブラシローラ15aのブラシ毛15a1に、全体的に均一に混合剤Kが保持されている。
ここで、混合剤K中の粉体は、体積平均粒径が5μm以上であって、凝集度が10%以下になるように形成されたものである。本実施の形態では、混合剤K中の粉体として、現像工程に用いられるトナーT(体積平均粒径が5.8±0.5μm、凝集度が10%以下のものである。)と同じものを用いている。
また、本実施の形態では、混合剤K中の潤滑剤として、ステアリン酸亜鉛(固形潤滑剤15bの成分と同じものである。)を用いている。
ブレード部材15dのエッジ部に供給された混合剤Kは、潤滑剤のみを供給した場合と異なり、エッジ部に持続的に滞留する。すなわち、潤滑剤に粉体が混合された混合剤Kを供給することで、ブレード部材15dのエッジ部から潤滑剤がすり抜ける不具合が抑止される。このような効果を確実なものにするためには、混合剤K中の粉体の体積平均粒径を5μm以上とすることが好ましい。
また、ブレード部材15dのエッジ部に供給された混合剤Kは、潤滑剤のみを供給した場合と異なり、エッジ部の幅方向(図4の紙面垂直方向である。)に横滑りしながらエッジ部全体にほぼ均一にいきわたり滞留する。すなわち、エッジ部に潤滑剤のみを供給した場合には、潤滑剤の流動性が充分に高くないために、潤滑剤の供給が不充分な箇所があったときに、その箇所に潤滑剤が横滑りしてくるようなことがおこらない。これに対して、粉体と潤滑剤との混合剤Kは、粉体の流動性によって、潤滑剤の供給が不充分な箇所があったときに、その箇所に潤滑剤が粉体とともに横滑りして供給されることになる。このような効果を確実なものにするためには、混合剤K中の粉体の凝集度を10%以下とすることが好ましい。
ただし、新品時にブラシローラ15aに保持させる混合剤K中の粉体として現像工程で用いられるトナーTを用いる場合、画像形成装置の生産上、管理上、品質上のデメリットがないため、本実施の形態では混合剤K中の粉体としてトナーを用いている。
なお、本実施の形態では、混合剤K中の粉体(トナー)の重量比を50%に設定している。
図7は、新品のブラシローラ15aに混合剤K(ステアリン酸亜鉛とトナーとの混合剤である。)を保持させたときの、感光体ドラム11の駆動モータの負荷変動を示すグラフである。図8は、新品のブラシローラ15aに潤滑剤(ステアリン酸亜鉛)のみを保持させたときの、感光体ドラム11の駆動モータの負荷変動を示すグラフである。図7及び図8において、横軸は新品初期時における稼働開始直後からの時間を示し、縦軸は感光体ドラム11を駆動する駆動モータの電流値を示す。図7及び図8において、駆動モータの電流値(縦軸の値)が大きい場合にはブレード部材15dの摩擦抵抗が大きく、電流値が小さい場合にはブレード部材15dの摩擦抵抗が小さいことになる。また、図7において、グラフQ1は100mg(単位面積当りの保持量:8μg/mm2に相当する。)の混合剤Kをブラシローラ15aに保持させたときのものであって、グラフQ2は200mgの混合剤Kをブラシローラ15aに保持させたときのものであって、グラフQ3は300mgの混合剤Kをブラシローラ15aに保持させたときのものである。また、図8において、グラフS1は100mgの潤滑剤をブラシローラ15aに保持させたときのものであって、グラフS2は200mgの潤滑剤をブラシローラ15aに保持させたときのものであって、グラフS3は300mgの潤滑剤をブラシローラ15aに保持させたときのものである。
これにより、新品のブラシローラ15aに保持された混合剤Kは、その一部が感光体ドラム11とブラシローラ15aとの摺接位置の上流側に滞留された状態で、ブレード部材15dに適量の混合剤Kが安定的に供給されることになる。すなわち、ブラシローラ15aからブレード部材15dへの混合剤Kの供給が持続的におこなわれることになる。
これに対して、クリーニング装置14や潤滑剤供給装置15を、プロセスカートリッジの構成部材とせずに、それぞれ単体で装置本体1に交換自在に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像装置13が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像装置13が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
さらに、本実施の形態では、像担持体としての感光体ドラム11に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置に対して本発明を適用したが、像担持体としての感光体ベルトに潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置に対しても当然に本発明を適用することができる。さらには、本実施の形態における像担持体としての中間転写ベルト17に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
10Y、10M、10C、10BK プロセスカートリッジ、
11 感光体ドラム(像担持体)、 12 帯電部、
13 現像部(現像装置)、
14 クリーニング部(クリーニング装置)、
14a クリーニングブレード、
15 潤滑剤供給装置、
15a ブラシローラ(潤滑剤供給部材)、
15b 固形潤滑剤、
15c 圧縮スプリング、
15d ブレード部材、 K 混合剤(サプライ)。
Claims (22)
- 像担持体上に残留した未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置に対して当該像担持体の走行方向下流側に設置される潤滑剤供給装置であって、
固形潤滑剤と、
前記固形潤滑剤と前記像担持体とに摺接するとともに、前記固形潤滑剤から潤滑剤を削り取って前記像担持体上に供給する潤滑剤供給部材と、
前記潤滑剤供給部材に対して前記像担持体の走行方向下流側にて当該像担持体に当接して当該像担持体上に供給された潤滑剤を薄層化するブレード部材と、
を備え、
装置が新品であるときに、前記固形潤滑剤と同じ成分からなる潤滑剤と、粉体と、が混合された混合剤を前記潤滑剤供給部材に保持させることを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 前記粉体は、体積平均粒径が5μm以上であって、凝集度が10%以下になるように形成されたことを特徴とする請求項1に記載の潤滑剤供給装置。
- 前記粉体は、トナーであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の潤滑剤供給装置。
- 前記潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 前記混合剤は、前記粉体の重量比が40〜95%となるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 前記混合剤は、単位面積当りの保持量が8〜33μg/mm2となるように前記潤滑剤供給部材上に保持されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 前記潤滑剤供給部材は、前記像担持体に摺接する直毛状のブラシ毛が周設されたブラシローラであって、
前記ブラシローラは、前記ブラシ毛が固形潤滑剤に当接するように構成され、
前記混合剤は、前記ブラシローラの前記ブラシ毛に保持されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。 - 前記ブラシローラは、その回転方向が前記像担持体との摺接位置において当該像担持体の走行方向に対して逆方向になるように回転駆動されることを特徴とする請求項7に記載の潤滑剤供給装置。
- 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項1〜請求項8のいずれかに記載の潤滑剤供給装置と前記像担持体と前記クリーニング装置とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の潤滑剤供給装置と前記像担持体と前記クリーニング装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材であって、
前記像担持体上に残留した未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置に対して当該像担持体の走行方向下流側に設置されるとともに、前記像担持体に当接して当該像担持体上に供給された潤滑剤を薄層化するブレード部材に対して当該像担持体の走行方向上流側に設置され、
固形潤滑剤と前記像担持体とに摺接するように設置され、
新品であるときに、前記固形潤滑剤と同じ成分からなる潤滑剤と、粉体と、が混合された混合剤が保持されたことを特徴とする潤滑剤供給部材。 - 前記粉体は、体積平均粒径が5μm以上であって、凝集度が10%以下になるように形成されたことを特徴とする請求項11に記載の潤滑剤供給部材。
- 前記粉体は、トナーであることを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の潤滑剤供給部材。
- 前記潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする請求項11〜請求項13のいずれかに記載の潤滑剤供給部材。
- 前記混合剤は、前記粉体の重量比が40〜95%となるように形成されたことを特徴とする請求項11〜請求項14のいずれかに記載の潤滑剤供給部材。
- 前記混合剤は、単位面積当りの保持量が8〜33μg/mm2となるように保持されたことを特徴とする請求項11〜請求項15のいずれかに記載の潤滑剤供給部材。
- 前記像担持体に摺接する直毛状のブラシ毛が周設されたブラシローラであって、
前記ブラシ毛は、固形潤滑剤に当接するように構成され、
前記混合剤は、前記ブラシ毛に保持されたことを特徴とする請求項11〜請求項16のいずれかに記載の潤滑剤供給部材。 - 像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材が新品であるときに当該潤滑剤供給部材に供給されるサプライであって、
前記潤滑剤供給部材は、前記像担持体上に残留した未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置に対して当該像担持体の走行方向下流側に設置されるとともに、前記像担持体に当接して当該像担持体上に供給された潤滑剤を薄層化するブレード部材に対して当該像担持体の走行方向上流側に設置され、固形潤滑剤と前記像担持体とに摺接するように設置され、
前記固形潤滑剤と同じ成分からなる潤滑剤と、粉体と、が混合された混合剤であることを特徴とするサプライ。 - 前記粉体は、体積平均粒径が5μm以上であって、凝集度が10%以下になるように形成されたことを特徴とする請求項18に記載のサプライ。
- 前記粉体は、トナーであることを特徴とする請求項18又は請求項19に記載のサプライ。
- 前記潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする請求項18〜請求項20のいずれかに記載のサプライ。
- 前記混合剤に対する前記粉体の重量比が40〜95%となるように形成されたことを特徴とする請求項18〜請求項21のいずれかに記載のサプライ。
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