(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤を塗布するブラシ部材を有して構成される潤滑剤塗布装置を備えた画像形成装置
において、
前記ブラシ部材は表面が凹凸状の溝を有するブラシ糸を有して構成され、
前記溝の幅がトナーの平均粒径以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記溝に粉状の潤滑剤が保持されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤は、固形状のステアリン酸亜鉛である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、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、感光体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布ブラシを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、ブラシ部材により感光体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備えた画像形成装置が知られている。このような画像形成装置では、ブラシ部材が回転して固形潤滑剤を研磨し、この研磨により粉状になった潤滑剤をブラシ部材のブラシ糸に付着させて、粉状の潤滑剤を、感光体に塗布させている。
このとき、固形潤滑剤に対する研磨能力、感光体への潤滑剤の塗布の効率に大きく影響するのがブラシ部材を構成するブラシ糸の材質、太さ、密度、その研磨の際の抵抗であることが知られている。
【０００３】
このような潤滑剤塗布ブラシを有する画像形成装置として、たとえば特許文献１には、複数色の現像手段と、回動する感光体と、潤滑剤とを有する画像形成装置であって、前記潤滑剤を前記感光体に塗布する潤滑剤塗布ブラシを有し、前記潤滑剤塗布ブラシの軸方向断面形状を、円弧に対してその表面積が大きくなる凸形状としたことを特徴とする画像形成装置の発明が記載されている。
この発明によって潤滑剤塗布ブラシの軸方向断面形状を、円弧に対してその表面積が大きくなる凸形状、より具体的には星形状、４円弧形状、複数の突起形状などにしたので、ブラシに適度な腰を持たせて、耐久性を増すことができ、かつ効率よく潤滑剤を塗布する効果を得ている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した公報に開示されている塗布ブラシの腰の特性のみでなく、ブラシ糸そのものの特性にあることに思い至ったことにある。この塗布ブラシ糸の特性、特にその形状に関して熟慮した結果、表面に強制的に規則的な凹凸状の溝が形成されたブラシ糸を用いた塗布ブラシを塗布ブラシとして具備する潤滑剤塗布装置を有する画像形成装置により、感光体の保護性、感光体低摩擦係数化、異物すり抜けによる帯電ローラ汚れに対して、画像パターンによる影響を受けない画像形成装置を提供するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって以下の解決手段を有する。
（１）  潤滑剤を塗布するブラシ部材を有して構成される潤滑剤塗布装置を備えた画像形成装置において、前記ブラシ部材は表面が凹凸状の溝を有するブラシ糸を有して構成され、前記溝の幅がトナーの平均粒径以下であることを特徴とする。
（２）  前記（１）に記載の画像形成装置において、前記溝に粉状潤滑剤が保持されることを特徴とする。
（３）  前記（１）または（２）に記載の画像形成装置において、前記潤滑剤は、固形状のステアリン酸亜鉛であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
固形潤滑剤に対する研磨能力、感光体への潤滑剤塗布効率に優れた塗布ブラシを具備する画像形成装置によって、感光体の低摩擦化、異物すり抜けによる帯電ローラ汚れなどに対し、画像パターンによる影響を受けない画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の画像形成装置の構成例を示した図である。
【図２】一般的なブラシ部材のブラシ糸を拡大した写真である。
【図３】ブラシ糸の先端形状を示す図である。
【図４】図１に示す画像形成装置の潤滑剤塗布部の拡大図である。
【図５】図２に示すブラシ糸を用いて潤滑剤を研磨し、粉状潤滑剤を保持した状態を写した拡大写真である。
【図６】表面に凹凸を有する形状のブラシ糸の先端部を拡大して示した図である。
【図７】本発明の画像形成装置に用いられるブラシ部材のブラシ糸の断面形状を拡大した図である。
【図８】ブレード部材６−１と感光体ドラム１との接触部の拡大図である。
【図９】ブレード部材６−１と感光体ドラム１との接触によって形成されるニップ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明者は、同じ材質、太さ、密度、抵抗のブラシ糸を用いても、ブラシ部材９、ひいてはブラシ糸９０の表面形状により、固形潤滑剤８の研磨能力、感光体への潤滑剤塗布効率を向上させることができる条件を見出した。
つまり、数種類のブラシ部材９を用いて、感光体１の保護性、感光体低摩擦係数化によるクリーニング性、トナー添加剤などの異物すり抜けによる帯電部材（本発明では非接触帯電ローラ）への汚れの評価を行ったところ、類似したブラシ糸９０の材質、太さ、密度、抵抗でありながら、上記評価結果に大きな差異があった。そこで、結果の異なるブラシ糸９０の表面性に着目して解析したところ、ブラシ糸９０の表面性の違いにより、結果が異なることがわかった。
【０００９】
ブラシ糸９０の表面が平滑なブラシ糸９０’では、トナーが付着した部分とトナーが付着していない部分では固形潤滑剤８の研磨能力、感光体１への塗布能力が異なる傾向を示した。
具体的には、ブラシ糸９０の表面にトナーが付着している部分は固形潤滑剤８の研磨能力が大きく、一方、トナーが付着していない部分は固形潤滑剤８の研磨能力が小さい。これはブラシ糸９０に付着したトナーが研磨剤として機能するためである。
【００１０】
このようなブラシ部材９を用いた画像形成装置では、縦画像部、縦白部が混在する画像パターンが連続して出力されると、縦画像部あるいは縦白部のどちらかが潤滑剤の塗布過多となるか、あるいは塗布不足などが生じ、これによる帯電ローラの汚れなどの不具合が発生する。
一方、ブラシ糸９０の表面が平滑でないブラシ糸９０、さらに言及するとブラシ糸９０の表面に小さな溝９１のような凹凸があるブラシ糸９０を使用したものでは、トナーの付着有無に関係なく固形潤滑剤８の研磨能力が大きく、上述した画像パターンを出力しても不具合の発生が非常に少ない結果となった。これはブラシ糸９０の凹凸溝９１が固形潤滑剤８を研磨する能力を有するためと考えられる。さらに、この凹凸溝９１に粉状の潤滑剤８が入り込み、トナーの有無に関係なく安定して感光体１に潤滑剤８を供給することが可能となるためと考えられる。
【００１１】
以下、本発明の特徴である画像形成装置について詳しく説明する。
図１は本発明の画像形成装置の構成例を示した図である。
図１に示すように本発明の画像形成装置は、図中矢印Ａ方向に回転する像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１は、アルミニウム基体の外周面に有機感光体からなる感光層を形成したものを用い、そのドラム表層がポリカーボネート製としたものである。
この感光体ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電装置２、潜像形成手段としての露光装置３、現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写装置５、クリーニング手段としてのクリーニング装置６及び感光体ドラム１表面の残留電荷を除電する手段としての除電装置７が配置されている。また、転写装置５により転写が行われる転写領域に対して、紙などの記録材Ｐが搬送される記録材搬送方向（図１に示す矢印の方向）の下流側には、記録材Ｐ上のトナー像を定着させる定着手段としての図示しない定着装置が配置されている。
【００１２】
さらに、感光体ドラム１に潤滑剤８を塗布するための潤滑剤塗布装置として、固定潤滑剤８、固定潤滑剤８を削って感光体ドラム１に潤滑剤を塗布するブラシ部材９、固定潤滑剤８をブラシ部材９に押し当てるバネ部材１０、ブラシ部材９に付着した付着物を除去するフリッカ部材１１から構成される潤滑剤塗布装置が配置されている。
【００１３】
帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電するものである。この帯電装置２は、帯電部材を感光体ドラム１の表面に接触、又は感光体ドラム１の表面と微小な空隙を設けて配置し、これに帯電バイアスを印加することによって感光体ドラム１表面を所望の極性で所望の電位に一様帯電する。この帯電部材２としては、例えば弾性体からなる帯電ローラや、ワイヤー電極とグリッド電極を用いたスコロトロン帯電器などを用いることができる。
【００１４】
露光装置３は、帯電装置２によって帯電された感光体ドラム１の表面に、画像データに応じた静電潜像を形成するものである。この露光装置３は、例えば、発光素子としてＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）あるいはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を使用し、一様に帯電された感光体ドラム１表面に対して画像データに基づく光を照射することにより、その感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する。なお、露光装置３としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００１５】
現像装置４は、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行うものである。この現像装置４は、固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラを内部に有する現像剤担持体としての現像ローラを備えている。この現像ローラは、表面に現像剤を担持しながら回転することによって、現像剤を感光体ドラム１と対向する現像領域へ搬送する。本実施形態では、現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、マグネットローラの磁力により現像領域でキャリアを穂立ちさせてブラシ状にして現像を行う磁気ブラシ現像方式を採用している。なお、現像剤としては、キャリアを用いないトナーのみからなる一成分現像剤を用いてもよい。上記現像ローラには、現像バイアス電源から現像バイアスが印加される。これにより、現像領域において、現像ローラ表面の電位と感光体ドラム１表面の静電潜像部分における電位との間に電位差が生じ、この電位差によって形成される現像電界の作用を受けて、現像剤中のトナーが静電潜像へ付着する。これにより、感光体ドラム１上の静電潜像がトナー像になる。なお、現像装置４としては、このような構成に限らず、広く公知のものを利用することができる。
【００１６】
転写装置５は、感光体ドラム１上のトナー像を、図中矢印の方向に搬送されてくる記録材Ｐ上へ転写するものである。この転写装置５は、転写ローラ等の転写部材を感光体ドラム１の表面に所定の押圧力で接触させ、その転写部材と感光体ドラム１との間に転写ニップを形成する。そして、この転写ニップに記録材Ｐを挟み込んだ状態で、転写バイアス電源からトナーとは逆極性の転写バイアスを転写部材に印加することによって形成される転写電界により、感光体ドラム１表面上のトナー像を記録材Ｐ上へ転写させる。なお、転写部材としては、例えば弾性体からなる転写ローラや転写ベルトを用いることができる。さらに、直接記録材Ｐに転写せず、複数のトナー像を重ねてから記録材Ｐに転写を行う中間転写ベルトを用いることもできる。
このようにしてトナー像が転写された記録材Ｐは、上記定着装置へ搬送され、ここでトナー像が定着された後、画像形成装置の機外へ排出される。
【００１７】
クリーニング装置６は、転写されずに感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーを感光体ドラム１の表面から除去するものである。クリーニング装置６としては、感光体ドラム１の表面上の転写残トナーを掻き取って除去するためのブレード部材６−１を用いている。ブレード部材６−１はポリウレタンのブレード部材６−１を金属支持体に貼り付けたものを用い、感光体ドラム１との当接方法は感光体ドラム１の回転方向Ａに対してカウンタ方向に接触させる。ブレード部材６−１に関しては感光体ドラム１からのトナー除去のみならず、記録材Ｐとして紙を使用したときの紙粉、帯電装置２によって感光体ドラム１を放電により帯電するときの放電生成物、トナーに添加されている添加剤などの不純物を感光体ドラム１から除去する機能も有している。
【００１８】
さらに、ブレード部材６−１は、ブラシ部材９により塗布された粉状の潤滑剤を感光体ドラム１表面に膜状にする機能も有している。ブラシ部材９により塗布された潤滑剤８は粉状の状態であるため、感光体ドラム１上の潤滑性は十分に発揮されない。潤滑剤８による潤滑性を発揮させるために、感光体ドラム１表面に潤滑剤８をブレード部材６−１により膜状にする必要がある。
【００１９】
除電装置７は、感光体ドラム１の表面の残留電荷を除去するものである。残留電荷が除去されて感光体ドラム１の表面は次の画像形成に寄与することになる。なお除電装置７は、ＬＥＤなどを用いた光除電方式を採用しているが、これに限られるものではない。
【００２０】
図２は一般的なブラシ部材９のブラシ糸９０’を拡大した写真である。図３はブラシ糸９０’の先端形状を示す図である。ブラシ部材９０’に用いられるブラシ糸はＰＥＴ繊維などの材料が選ばれ、その太さは約６デニール（以降、デニールを「ｄ」で表す）である。ブラシ糸９０’の表面には凹凸がなく平坦な状態であることがわかる。
【００２１】
図４は図１に示した画像形成装置の潤滑剤塗布部の拡大図である。ブラシ部材９は矢印Ｂ方向に回転することによって固形潤滑剤８を研磨して粉状にする。粉状になった潤滑剤８はブラシ部材９のブラシ糸９０’に付着し保持される。
【００２２】
図５は図２に示したブラシ糸９０’を用いて潤滑剤８を研磨し、粉状潤滑剤８を保持した状態を写した拡大写真である。ブラシ糸の表面が平坦であるため、粉状潤滑剤８の保持量が少ないことが分かる。画像形成装置でこのようなブラシ糸９０’を用いた場合、トナー入力の影響を受ける。ブラシ糸９０’にトナーが多量に付着している場合、トナーが研磨剤として機能し、固形潤滑剤８の研磨能力が非常に高くなる。しかしながら、図５に示したように、表面が平坦なブラシ糸は粉状の潤滑剤の保持能力が小さいため、感光体１に塗布される潤滑剤８の量はあまり増えない。すなわち固形潤滑剤８のブラシ部材９による消費量（研磨量）は増えたとしても感光体１への固形潤滑剤８の塗布量はあまり増えない。そのため、感光体１の表面保護性、低摩擦係数化が画像部、非画像部においてばらつき、異常画像の原因となる。そして感光体に塗布されずブラシ部材９に付着したまま、粉状潤滑剤８はフリッカ部材１１によりブラシ部材９から除去され、トナーとともに廃トナーとして処理されてしまうことになる。
【００２３】
次に本発明の潤滑剤塗布装置を構成するブラシ部材９について説明する。
ブラシ部材９を構成するブラシ糸９０は表面に凹凸状の溝９１を有している。ブラシ糸９０の太さは６〜１０ｄであり、ブラシ部材６を構成するブラシ糸９０の密度は５〜１０万本/インチのものが好ましい。
ブラシ部材９は、金属からなる芯金に長さ０．２〜２０ｍｍ好ましくは０．５〜１０ｍｍの範囲のブラシ糸が基布上に植毛されたブラシをスパイラル状に巻き付けて構成している。ブラシ糸の長さが２０ｍｍ以上では、ブラシ部材９の稼動時間とともに固形潤滑剤８および感光体１との繰り返し摺擦により、ブラシ体の逆方向の傾斜角が減少して倒毛し、固形潤滑剤８のかき取り性、感光体１への潤滑剤塗布性が低下する。一方ブラシ糸の長さが、０．２ｍｍ以下では、固形潤滑剤８に対する物理的な力が不足する。
【００２４】
図６は表面に凹凸の溝９１を有するブラシ糸９０の先端部を拡大して示した図である。ブラシ糸９０の材質としてはポリアミド、ＰＥＴ繊維などのポリエステル、ポリスチレン、ポリエチレン、アクリル繊維などを用いることができる。
ブラシ糸９０に凹凸状の溝９１を有することによって、粉状の潤滑剤の研磨能力が大きく向上し、さらに凹部の溝に粉状潤滑剤８が入り込むことによって潤滑剤の保持量が飛躍的に大きくなる。溝の幅および深さはトナー粒子以下である。たとえば平均トナー粒径５μｍとのトナーを使用する場合、溝の幅、深さともに５μｍ以下のものを使用する。
【００２５】
このようなトナー粒径よりも小さな凹凸の溝を形成することにより、研磨した潤滑剤が溝に入り込み、ブラシ糸の潤滑剤保持量が飛躍的に大きくなる。なお凹凸の溝を有するブラシ糸の形成には、ブラシ糸に溝状のものを形成できる限りその製造方法は問わない。たとえばWO2005/095686 A1 、特開２００４−１６２２４４公報などに記載されている海島型複合繊維の製造方法などの公知の方法に従って形成する例を挙げることができる。また紡糸した後に放射線処理、化学的な加工処理を施し糸の表面を行うことにより溝を形成したり、さらに紡糸径の異なる２種類の糸を用い、大径の糸と、小径の糸とを、溶剤を用いたりあるいは温度を印加して加圧して一体化し、溝９１を有する形状とすることもできる。図６、図７に示す溝９１は理想的な１つの形状を示したものであり、その溝９１が図６に示すように連続的に繋がっていなくとも良く、凸凹形状が溝として、ブラシ糸の表面に略均一に有するようであってもよい。
【００２６】
図７は本発明の画像形成装置に用いられるブラシ部材のブラシ糸の断面形状を拡大した図である。この例に示すように、溝の幅は画像形成装置に用いる平均トナー粒径よりも小さなものとしている。これによってトナーの侵入による磨耗が防止され凹凸が維持されるので長期にわたって塗布の効果が落ちない。
【００２７】
本発明で用いられる固形潤滑剤８としては、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶解したもので、十分な潤滑性があるものを用いることができる。本発明では使用する潤滑剤が形状が一定であればよい。
【００２８】
図８はブレード部材６−１と感光体ドラム１との接触部の拡大図である。
本発明で使用されるブラシ部材９により研磨された粉状のステアリン酸亜鉛がブレード部材６−１と感光体ドラム１との接触によって形成されるニップ部近傍に滞留する。
【００２９】
図９はブレード部材６−１と感光体ドラム１との接触によって形成されるニップ部の拡大図である。
感光体ドラム１は図９に示す矢印Ａ方向に移動するので、ブレード部材６−１と接触することにより粉状のステアリン酸亜鉛がブレード６−１のニップ部で圧力を受けその剪断力による働きによって、図９に示すように粉状のステアリン酸亜鉛が剪断面に沿って断裂し、感光体ドラム１に分子膜状に付着することができる。
ステアリン酸亜鉛は膜状になるとラメラ結晶構造を形成する。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おり、剪断力が加わると層間に沿って結晶が割れて滑りやすくなる。
【００３０】
感光体ドラム１に付着したステアリン酸亜鉛膜は、上記で説明した作用により少量であっても剪断力を受け、その結果感光体ドラム１の表面は図８に示すようなラメラ構造の潤滑剤８−２で覆われ低摩擦係数化した表面となる。この低摩擦係数化によって、クリーニング手段としてのブレード部材６−１がそのクリーニング性能を発揮することができる。
【００３１】
ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸基を持つもの（金属塩）を使用することが出来る。また、同じ脂肪酸基であるオレイン酸亜鉛、オレイン酸バリウム、オレイン酸鉛などの金属石鹸、パルチミン酸亜鉛、パルチミン酸バリウム、パルチミン酸鉛などの金属石鹸を、同様に使用しても良い。
【符号の説明】
【００３２】
１  感光体ドラム、２  帯電装置、３  露光装置３、４  現像装置、５転写装置、６  クリーニング装置、６−１  ブレード部材、７  除電装置、８  固形潤滑剤、８−１  粉状固形潤滑剤、８−２  薄膜化した固形潤滑剤（薄膜化したステアリン酸亜鉛）、９  ブラシ部材、１０  バネ部材、１１  フリッカ部材、９０  ブラシ糸（溝を有するブラシ糸）、９０’  ブラシ糸（表面が平滑なブラシ糸）、９１  溝部、９２  平坦部、ａ  溝部の幅、ｂ  平坦部の幅
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００６−３０１４４０
【図１】
0005446897.tif 000002
【図２】
0005446897.tif 000003
【図３】
0005446897.tif 000004
【図４】
0005446897.tif 000005
【図５】
0005446897.tif 000006
【図６】
0005446897.tif 000007
【図７】
0005446897.tif 000008
【図８】
0005446897.tif 000009
【図９】
0005446897.tif 000010