(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
前記帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
前記像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
前記像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
前記転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、
前記クリーニングされた後の像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、
前記潤滑剤塗布手段は、前記像担持体の長手方向に対して、ライン上に並んだ複数のヘッドから、粉体の潤滑剤を射出し、
前記ヘッドは、印加電圧に応じて変形するピエゾ素子を有し、前記ピエゾ素子を変形させて潤滑剤を射出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
前記帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
前記像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
前記像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
前記転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、
前記クリーニングされた後の像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、
前記潤滑剤塗布手段は、前記像担持体の長手方向に対して、ライン上に並んだ複数のヘッドから、粉体の潤滑剤を射出し、
前記ヘッドは、加熱に応じて撓むバイメタル素子を有し、前記バイメタル素子を撓ませて潤滑剤を射出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記塗布する潤滑剤の量は、印字する画像情報に基づいて決めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記粉体の潤滑剤は、交換可能な所定の容器に入ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の画像形成装置において、
前記粉体の潤滑剤は、脂肪酸金属塩からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記像担持体と潤滑剤塗布手段とを含むプロセスカートリッジを装置本体に脱着可能に設けたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラムに潤滑剤を塗布する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置においては、ブラシに固形の潤滑剤をバネで押し当てして潤滑剤を塗布する機構は簡単な構成でできるという利点があった。
しかし反面、感光体ドラムの走行距離が進むにつれ、バネの押し当て力が弱くなり潤滑剤塗布が十分にできないという点や、ユーザが印字する画像条件によって感光体ドラム上の潤滑剤の塗布状態が変わってしまうという欠点があった。
また、従来の画像形成装置においては、感光体ドラム周りや転写ベルトなど、ゴムブレード等を用いるクリーニングプロセスでは潤滑剤を塗布する技術がよく用いられている。この技術においては、潤滑剤の塗布を如何に長期間、安定して供給することが求められている。潤滑剤の塗布が十分に行われないと、クリーニングの不良が起きてしまったり、他にも感光体ドラムにフィルミングなどの問題が発生したり、感光体ドラムが帯電のハザードで劣化するのを早めてしまうといった問題があった。
したがって、感光体ユニットの寿命を長寿命化するためにも、潤滑剤の塗布を安定して行うことは重要な課題になっている。
【０００３】
従来、潤滑剤の塗布を安定して行うことについては、特許文献１〜３が報告されている。
特許文献１および特許文献２には、従来の固形の潤滑剤を塗布ブラシで削り取り、感光体ドラムに直接塗布、もしくはフリッカーにブラシを当てて削り取った潤滑剤を飛翔させて感光体ドラムに塗布する方法について記載されている。
また、特許文献３には、粉体の潤滑剤を電界の力を用いて感光体ドラムに塗布する方法について記載されている。
上記特許文献１および特許文献２のように、固形の潤滑剤をブラシで削り取り塗布するという方法では、ユーザの印字する画像に塗布状態が左右され易いといった問題があった。具体的には、固形の潤滑剤はトナーの入力があると削れ易く、逆にトナーの入力がないと削れにくいため、どうしても感光体ドラムの長手方向で塗布ムラができてしまうといった問題があった。
また、特許文献３では、粉体の潤滑剤を電界の力を用いて塗布を行っているが、電界を用いることによる画像欠陥が課題となっている。潤滑剤の塗布を帯電プロセス前に行うため、塗布による感光体ドラムの残電位が画像に出てしまう可能性があるといった問題があった。
さらに、特許文献４では、固形の潤滑剤の交換を行うのに、ユニットを装置から取り出してユニットを分解する必要があり、サービスマンが対応する必要があるので、ユニットのメンテナンスに手間がかかるといった問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さらに最近は、電子写真技術を印刷業界で使うニーズもあり、よりユーザが出力する画像の種類や枚数も多様化しており、より安定した潤滑剤塗布技術が求められている。
本発明は、感光体ドラムに効率よく潤滑剤塗布を実現し、感光体ユニットを長寿命化することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、潜像を担持する像担持体と、前記像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、前記帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、前記像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、前記像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、前記転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニングされた後の像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、前記潤滑剤塗布手段は、前記像担持体の長手方向に対して、ライン上に並んだ複数のヘッドから、粉体の潤滑剤を射出し、前記ヘッドは、印加電圧に応じて変形するピエゾ素子を有し、前記ピエゾ素子を変形させて潤滑剤を射出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、感光体ドラムに効率よく潤滑剤塗布を実現し、感光体ユニットを長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いる作像ユニットの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いる潤滑剤塗布ヘッドに所定の素子を設けたことを示す略式図（ａ）、潤滑剤塗布ヘッドの変形時または撓み時の状態を示す略式図（ｂ）、潤滑剤塗布ヘッドを感光体ドラムの長手方向に対してライン上に配列した状態を示す略式図（ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図に示す実施形態を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、画像形成装置として、タンデム方式を採用したフルカラー画像を形成可能な複写機について説明するが、本発明に係る画像形成装置としては、図示のものに限定されず、プリンタ、ファクシミリ装置、複合装置等々種々の装置に適用できる。
【００１５】
本発明は、まず粉体の潤滑剤をインクジェット技術で用いられるヘッド技術を応用して、潤滑剤の塗布に用いる点が特徴である。そしてその一番の利点は、潤滑剤の塗布をユーザが印字する画像情報に基づいて、潤滑剤の塗布量を調整することができるという点である。
【００１６】
図１、図２を参照し、画像形成装置である複写機としての基本構成とその動作について説明する。
図１は複写機の全体構成を示す断面図、図２は像担持体周りの構成を示す断面図である。
そして、図示の複写機は、装置本体１００の下部に記録材としての用紙を収納する給紙トレイ２０を配した給紙部を設け、その上方に作像部３２を配置した構成となっている。
作像部３２は、像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、特に色を特定する必要がなければ像担持体１と言う。）を備えた複数の作像手段として４個の作像ユニットと、複数のローラ１１、１２、１３に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成した中間転写体としての中間転写ベルト１０と、各像担持体に潜像を形成する潜像形成装置である光書込みユニット４と、用紙にトナー像を定着させる定着装置２３等が設けてある。給紙カセット２０から定着装置２３までの間には、用紙を搬送する搬送経路が形成してある。図１において、２１は呼び出しローラ、２２はレジストローラである。
【００１７】
中間転写ベルト１０のローラ１１とローラ１２との間は、このベルトの下部側ベルト走行辺に相当している。中間転写ベルト１０には、ローラ１３と対向する部位に２次転写装置となる２次転写ローラ１６を搬送経路に臨ませて配設し、ローラ１１と対向する部位にベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置１５が配設してある。
【００１８】
作像部３０は、この下側走行辺に対向するように配置することで、中間転写ベルト１０の下方に配設してある。各作像ユニットは、中間転写ベルト１０に接する像担持体１をそれぞれ備えている。各像担持体１の周りには、帯電ローラ７、現像ユニット９、クリーニング装置１７、潤滑剤塗布装置１８がそれぞれ配置してある。各像担持体１が中間転写ベルト１０に接する位置における中間転写ベルト１０の内側には、１次転写を行う転写装置としての転写ローラ１４がそれぞれ設けてある。
【００１９】
なお、本実施形態において、作像ユニットは、基本的には同一構造で構成してあり、一つの作像ユニットの構造のみ示してある。各作像ユニットにおいて異なる点は、各現像装置９に収納してある現像剤としてのトナーの色が異なることにある。
【００２０】
光書込みユニット４は、光変調したレーザ光Ｌを各像担持体１の表面に照射して、像担持体表面に色毎の潜像を形成するものであり、本実施形態では、作像部３２の下方に配置してある。
【００２１】
また、図１に示すように、装置本体１００の上部にはトナーボトル３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ（以下、特に色を特定する必要がなければトナーボトル３１と言う。）を有し、通常はトナーボトル３１のみの交換でトナーを補給し、また潤滑剤補充ボトル３０を配置し、各感光体ユニットに補充できるようにし、像担持体１や帯電ローラ７等のプロセスカートリッジの交換時期にのみプロセスカートリッジ全体を交換する。
【００２２】
なお、図１ではトナーボトル３１が各色とも機械上側に配置され、下側にある各色のプロセスカートリッジまでトナーを搬送してトナーを補給する構成となっている。この様な構成にすることで、通常はトナーボトルの交換のみで済むため、ユーザが負担するコストを低減できるようになる。また、装置の他の部分を開け閉めや出し入れの回数が減るためにシャッタ部等でのトナー飛散が防止できるようになり、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００２３】
次に、画像形成動作について説明する。
画像形成動作が開始すると、各作像ユニットの像担持体１を図示しない駆動装置によって時計方向に回転駆動し、各像担持体１の表面を帯電ローラ７によって所定の極性に一様に帯電させる。
帯電した各像担持体１の表面には、光書込みユニット４からレーザ光Ｌをそれぞれ照射し、それぞれの表面に静電潜像を形成する。このとき、例えばスキャナ４０で読み取った画像を演算装置にて、各像担持体１に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｋ）の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成した静電潜像は、各像担持体１と現像ユニット９の間を通るとき、各現像ユニット９に収納したトナーによってトナー像として可視像化する。
【００２４】
中間転写ベルト１０を巻き掛けた複数のローラ１１、１２、１３のうち１つのローラを、図示していない駆動装置によって反時計方向に回転駆動し、これにより中間転写ベルト１０を走行駆動し、他のローラを従動回転させる。このように走行する中間転写ベルト１０には、各作像ユニットで形成した各色のトナー像が１次転写ローラ（図示しない）によって順次重ねて転写され、中問転写ベルト１０の表面にはフルカラーのトナー像が担持される。
【００２５】
トナー像を転写した後の各像担持体１の表面に付着する残留トナーは、クリーニング装置１７によって各像担持体１表面から除去し、像担持体１の表面を図示しない除電装置によって除電し、表面電位を初期化して次の画像形成に備えさせる。図２に示すように、クリーニング装置はウレタンゴム等のブレード１７ａから成り、各像担持体からトナーを掻き取り、回収コイル１７ｂを回転駆動させてトナーを搬送し、廃棄されるトナーを廃トナーボトルへと回収する。
【００２６】
一方、給紙トレイ２０から給紙した用紙を搬送経路へ送り込み、２次転写ローラ１６よりも給紙側に配設したレジストローラ対２２によって給紙タイミングをとってローラ１３と２次転写ローラ１６との対向部に給送する。このとき２次転写ローラ１６には、中間転写ベルト１０表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧を印加し、これによって中間転写ベルト１０の表面のトナー像を用紙上に一括して転写する。トナー像の転写を受けた用紙を定着装置２３へと搬送し、定着装置２３を通過させる際に熱と圧を加え、トナー像を溶融させて定着させる。そして、トナー像が定着した用紙、すなわちプリント済みの用紙は、装置本体１００の上部寄りに設けた搬送経路の終端に位置する排出ローラ２４へと搬送し、装置本体１００の上部に構成した積載部へと排出する。トナー像を用紙に転写した後の中間転写ベルト１０上に残留したトナーはクリーニング装置１５より除去する。
【００２７】
このように構成した複写機は、４個の作像ユニットを中間転写ベルト１０に対向させて設け、中間転写ベルト１０に順次各色のトナー像を重ねて転写するため、作像手段が１つで４色の現像装置を持ち、中間転写ベルト上にトナー像を重ねて転写し、その後用紙に転写する形式のものと比べて、作像時間を大幅に短縮することができる。また、装置本体１００の上部に積載部が構成してあるので、装置本体１００から積載部が周囲に飛び出ることがなく、設置面積や占有面積が小さくなる。
【００２８】
なお、以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、作像部３２の作像ユニットのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色または３色の画像を形成したりすることも可能である。また、本実施形態のプリンタを用いてモノクロ印刷をする場合には、ブラックの作像ユニットの感光体ドラム１Ｋ上にのみ静電潜像を形成して同ユニットによって現像して用紙に転写し、定着装置２３で定着すればよい。
【００２９】
作像ユニットは、図２に示すように、いわゆるプロセスカートリッジとし、像担持体１、現像ユニット９、クリーニング装置１７、潤滑剤塗布装置１８、帯電ローラ７が一体となって構成されており、ユニットとして本体機械から容易に取り外すことも可能である。
【００３０】
次に、潤滑剤塗布装置について説明する。
図２に示すように、潤滑剤塗布装置１８は、クリーニングブレード１７aの下流（感光体ドラム１の回転方向で）に位置し、クリーニングされた感光体ドラム上に潤滑剤を塗布する位置に配置してある。本実施形態では潤滑剤塗布後に、潤滑剤の慣らし部材としてブレードを配置しているが、これに限定するものではなく、ブレードを付けない構成や、塗布ブラシで感光体ドラムに馴染ませる構成でもよい。
図３（ａ）に示すように、潤滑剤塗布装置１８は、潤滑剤補充ボトル３０からチューブ１８ａを通して、ポンプ１８ｂによる圧力で潤滑剤が各潤滑剤塗布ヘッド１８ｃに供給されるように構成されている。
【００３１】
潤滑剤供給ヘッド１８ｃには、電圧を利用するピエゾ素子を用いたピエゾ方式と、熱を利用するバイメタル素子を用いたサーマル方式とのいずれか一方を用いればよい。
【００３２】
ピエゾ方式は、電圧を印加すると変形するピエゾ素子１８ｄの性質を利用し、ピエゾ素子１８ｄを粉体潤滑剤の詰まった微細管１８ｅに取り付け、このピエゾ素子１８ｄに電圧を加え、図３（ｂ）に示すように、ピエゾ素子１８ｄの表面を変形させ、ヘッド内の潤滑剤を微細管１８ｅの端部に設けられた開口部１８ｆから押し出して飛翔させる。
【００３３】
なお、ピエゾ素子は、圧電材料の厚さ方向の両側に２つの電極を形成するように構成され、２つの電極に印加される電圧の極性に応じた方向に伸縮する素子であり、駆動信号に対する時間応答性が高いことを特徴としている。
【００３４】
サーマル方式は、例えばインクジェットプリンタに用いられるサーマル方式とは少し異なり、ヘッド内に熱膨張率の異なる金属からなるバイメタル素子１８ｄを配置し、バイメタル素子１８ｄに電流を与えて金属を過熱し暖めることで熱膨張率の違いにより撓みを生じさせ、図３（ｂ）に示すように、この撓みによりヘッド内の潤滑剤を微細管１８ｅの端部に設けられた開口部１８ｆから押し出す方式とする。
例えばインクジェットプリンタではインク自体の加熱により、気泡を発生させてインクを噴射する方式であるが、本方式ではバイメタル素子１８ｄを加熱することで、バイメタル素子１８ｄを撓ませヘッド内に圧力を発生させ、微細管１８ｅの端部に設けられた開口部１８ｆから粉体の潤滑剤を飛翔させる。
【００３５】
なお、バイメタル素子１８ｄは、鉄とニッケルの合金に、マンガン、クロム、銅などの金属を添加して形成された膨張率の異なる２枚の金属によって構成されており、バイメタル素子１８ｄに過負荷電流が所定時間流れると自己加熱して２枚の金属を暖めることで熱膨張率の違いにより撓みが生じる。
【００３６】
図３（ｃ）に示すように、ヘッド１８ｃは、像担持体１である感光体ドラムの長手方向に対し、開口部１８ｆが対向しており、複数のヘッド１８ｃがライン上に一列に並んで配置するように構成したもの、もしくはライン上に二列に交互に配置するように構成したもの等様々な配置構成でもよい。本発明はライン上に２列に交互に配置した構成を例として図示しているが、本発明はこのようなヘッドの配置構成に限定されるものではない。
【００３７】
供給する潤滑剤の量はユーザの印字する画像情報によって決める。印字Ｊｏｂ情報を複写機本体が受信すると、主制御部が本体メモリを用いて感光体ドラムの長手方向の画像印字率を計算する。その計算結果に基づいて、感光体ドラムの長手方向に対して、画像印字の多い箇所には潤滑剤の塗布量を多く、逆に画像印字の少ない箇所に関しては、潤滑剤の供給量を少なくするように制御する。このように、潤滑剤の供給量を制御することにより、潤滑剤の過多が原因となる帯電ローラの汚れや、潤滑剤の不足が原因となるクリーニング不足、フィルミング等の問題を起こすことなく、長期間、安定した画像の提供を可能にすることができる。
【００３８】
本実施形態に係る画像形成装置においては、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、クリーニングされた後の像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、潤滑剤塗布手段は、像担持体の長手方向に対して、ライン上に並んだ複数のヘッドから、粉体の潤滑剤を射出するので、潤滑剤を塗布するヘッドを像担持体に対してライン上に配置することができ、潤滑剤の塗布を必要な箇所に必要な量だけ供給することができる。それにより、潤滑剤の供給過多による帯電ローラの汚れや、もしくは潤滑剤供給不足による、クリーニング不良、フィルミング、クリーニングブレードの異音等の問題を起こさず、安定した感光体ユニットとなる。この結果、感光体ドラムに効率よく潤滑剤塗布を実現し、感光体ユニットを長寿命化することができる。
【００３９】
本実施形態に係る画像形成装置においては、ヘッドは、印加電圧に応じて変形するピエゾ素子を有し、ピエゾ素子を変形させて潤滑剤を射出することで、効率よく潤滑剤を感光体ドラムに向けて飛翔させて塗布することができる。
【００４０】
本実施形態に係る画像形成装置においては、ヘッドは、加熱に応じて撓むバイメタル素子を有し、バイメタル素子を撓ませて潤滑剤を射出することで、効率よく潤滑剤を感光体ドラムに向けて飛翔させて塗布することができる。
【００４１】
本実施形態に係る画像形成装置においては、塗布する潤滑剤の量は、印字する画像情報に基づいて決めることができるので、印字する画像情報に合わせて適切な潤滑剤の量を効率よく感光体ドラムに塗布することができる。
【００４２】
本実施形態に係る画像形成装置においては、粉体の潤滑剤は、交換可能な所定の容器に入れることができるので、サービスマンによるメンテナンスの必要がなく、ユーザが自ら自由に容器を交換することができ、ユーザが自ら交換できることで、潤滑剤の枯渇を防ぐことができ、またユニットのメンテナンスの手間を省くことができ、さらにユニットの長寿命化にもつながる。なお、容器はＰＥＴボトルのような容器でもよい。
【００４３】
本実施形態に係る画像形成装置においては、粉体の潤滑剤は、脂肪酸金属塩からなる。脂肪酸金属塩としては、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の直鎖状炭化水素の脂肪酸金属塩が挙げられ、金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チタン、鉄などが挙げられる。これらの中で、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが好ましく、特に、ステアリン酸亜鉛が好ましい。粉体の潤滑剤を感光体ドラムに塗布することで、感光体ドラムや転写ベルトの表面を保護することでき、フィルミングやクリーニング不良の発生のない安定した画像を提供することができる。
【００４４】
本実施形態に係る画像形成装置においては、像担持体と潤滑剤塗布手段とを含むプロセスカートリッジを装置本体に脱着可能に設けたことで、交換作業が容易になるので、カートリッジ寿命に達した時や故障時に各色毎にプロセスカートリッジを早急に交換することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ装置、複合装置等に利用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１    像担持体
４    光書込みユニット
７    帯電ローラ
９    現像ユニット
１０    中間転写ベルト
１１    ローラ
１２    ローラ
１３    ローラ
１４    転写ローラ
１５    ベルトクリーニング装置
１６    ２次転写ローラ
１７    クリーニング装置
１７ａ    クリーニングブレード
１７ｂ    回収コイル
１８    潤滑剤塗布装置
１８ａ    チューブ
１８ｂ    ポンプ
１８ｃ    潤滑剤塗布ヘッド
１８ｄ    ピエゾ素子（またはバイメタル素子）
１８ｅ    微細管
１８ｆ    開口部
２０    給紙トレイ
２１    呼び出しローラ
２２    レジストローラ
２３    定着装置
３０    潤滑剤補充ボトル
３１    トナーボトル
３２    作像部
４０    スキャナ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特開２００９−５３５３５号公報
【特許文献２】特開２００７−３１０１２１号公報
【特許文献３】特開２００８−８９７７１号公報
【特許文献４】特開２００９−８８１９号公報
【図１】
0005617459.tif 000002
【図２】
0005617459.tif 000003
【図３】
0005617459.tif 000004