(57)【要約】【課題】余計な回転体のない簡単な構成で，塗布ムラが起こりにくく，かつ，初期塗布量と寿命との両立をも達成した画像形成装置，およびそのための固形離型剤を提供すること。【解決手段】感光体ドラム１や転写ベルトに離型剤を塗布する固形離型剤７として，ステアリン酸亜鉛等の固形体を使用するとともに，その内部に硬度分布を設けた。そして，より柔らかい表層７０１が感光体ドラム１に接触し，より硬い下層７０２等の側から押さえバネ８で軽く押し付けるようにした。これにより，耐久使用の初期には柔らかい表層７０１により離型剤の塗布が行われ，耐久使用の後期には硬い下層７０２により離型剤の塗布が行われるようにした。このようにして，余計な回転機構等を要さずして，耐久使用の初期における離型剤の潤沢な塗布と，耐久使用の全体にわたる長い寿命とを両立させた。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー担持体を有し，そのトナー担持体上に形成されたトナー像を記録体上に転写することにより画像を形成する画像形成装置において，
前記トナー担持体に接触してその表面上に離型剤を塗布する固形離型剤を有し，
前記固形離型剤は，前記トナー担持体への接触面側がより柔らかく，その反対面側がより硬い硬度分布を有するもの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に記載する画像形成装置において，
前記固形離型剤は，前記トナー担持体への接触面側から反対面側と硬度が段階的に変化する硬度分布を有するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載する画像形成装置において，
前記固形離型剤は，前記トナー担持体への接触面側から反対面側と硬度が連続的に変化する硬度分布を有するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
前記固形離型剤の硬度分布が，前記トナー担持体の幅方向またはこれと交差する方向の位置により異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
画像形成装置のトナー担持体に接触してその表面上に離型剤を塗布する固形離型剤において，
トナー担持体への接触面側がより柔らかく，その反対面側がより硬い硬度分布を有することを特徴とする固形離型剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，トナー担持体上にトナー像を形成し，そのトナー像を記録体上に転写することにより画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，トナー担持体上に離型剤を塗布することにより，トナーのトナー担持体からの剥離性を高めた画像形成装置，およびそのための固形離型剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から，トナーを用いる画像形成装置においては，トナー担持体（感光体ドラム，転写ベルト等）とクリーニング部材との間に潤滑性ないしは離型性を有する物質を供給するようにしているものがある（例えば，特許文献１，２等）。転写後にトナー担持体上に残留するトナーをクリーニング部材で確実に除去するためである。
【０００３】
特許文献１，２の画像形成装置では，像担持体（トナー担持体）の表面に接触するブラシローラと，このブラシローラに進入しつつ接触する固形剤とを設けている。これにより，ブラシローラで固形剤から潤滑剤を掻き取って像担持体に塗布するのである。ここで特許文献１の画像形成装置では，固形剤をブラシローラに対して押し付ける加圧力により，塗布量を制御している。そして特許文献２の画像形成装置では，固形剤のブラシローラへの進入量あるいは硬度等に，画像領域とその外側とで差を付けている。これにより，非画像領域にも潤滑剤が十分に供給されるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−７５７５２号公報（段落［００２８］，［００３５］，図３）
【特許文献２】
特開２００１−５３５９号公報（段落［００２３］〜［００２５］等，図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の画像形成装置には，次に述べるような問題点があった。すなわちこれらの画像形成装置では，トナー担持体と固形剤との間にブラシローラという回転体を設けている。これは，トナー担持体への潤滑剤の塗布量をコントロールするためであると解される。固形剤を単にトナー担持体に押し付けるだけでは，片当たり等のために均一には塗布しにくいからである。しかし反面，ブラシローラそのものやその回転機構を設けたことにより構造が複雑化しており装置の大型化を招いている。また，固形剤の硬度とブラシローラへの押し付け力とにより，塗布量のコントロール自体は可能である。しかし，耐久使用の初期に必要な塗布量が得られるようにすると，耐久使用の後期には塗布量が過剰となってしまう。このために固形剤の想定寿命を全うできない。
【０００６】
本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，余計な回転体のない簡単な構成で，塗布ムラが起こりにくく，かつ，初期塗布量と寿命との両立をも達成した画像形成装置，およびそのための固形離型剤を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，トナー担持体を有し，そのトナー担持体上に形成されたトナー像を記録体上に転写することにより画像を形成するものであって，トナー担持体に接触してその表面上に離型剤を塗布する固形離型剤を有し，固形離型剤は，トナー担持体への接触面側がより柔らかく，その反対面側がより硬い硬度分布を有するものである。
【０００８】
この画像形成装置では，固形離型剤が，トナー担持体に接触するように設けられている。このため，トナー担持体が回転すると固形離型剤は，トナー担持体との摩擦により少しずつ掻き取られる。これによりトナー担持体の表面に離型剤が塗布される。塗布された離型剤は，トナー担持体の表面の離型性を向上させる効果を有している。したがって，トナー担持体から記録媒体等へのトナー像の転写性がよい。また，転写後にトナー担持体の表面上にわずかに残留するトナーのクリーニング性がよい。
【０００９】
ここにおいて，固形離型剤が前述の硬度分布を有することにより，次のような効果が奏される。まず，耐久初期には，固形離型剤のうち硬度が低い，すなわち柔らかい部分がトナー担持体に接触する。このためトナー担持体の表面には，離型剤が潤沢に塗布される。よって，トナー担持体の表面が比較的粗い耐久初期であっても，トナーの転写性，クリーニング性が確保される。また，塗布量の均一性も高い。仮に片当たりしていたとしても，固形離型剤の柔らかい部分はすぐになじむからである。次に耐久後期には，固形離型剤のうち硬度が高い，すなわち硬い部分がトナー担持体に接触する。このため，トナー担持体への離型剤の塗布量は，耐久初期と比較して少なくなる。しかし，耐久後期にはトナー担持体の表面が比較的平滑となっているので，離型剤の塗布量は少なくて十分である。むしろ，離型剤を余計に消費しないという利点がある。このため，固形離型剤が全体的に低い場合と比較して，より小さい体積の固形離型剤で，より長い寿命が得られる。
【００１０】
ここで，固形離型剤の硬度分布は，トナー担持体への接触面側から反対面側と硬度が段階的に変化するものであってもよいし，硬度が連続的に変化するものであってもよい。前者の場合には，耐久初期から終期へ向けて，固形離型剤のうちのトナー担持体に接触する部分が段階的に硬くなっていく。これにより，耐久使用の途上の段階に応じて，固形離型剤のうち適切な硬度を持つ部分が使用されることとなる。また，後者のものでは，耐久初期から終期へ向けて，固形離型剤のうちのトナー担持体に接触する部分が次第に硬くなっていく。これにより，耐久使用の途上の段階に応じて，固形離型剤のうち適切な硬度を持つ部分が使用されることとなる。
【００１１】
本発明ではさらに，固形離型剤の硬度分布が，トナー担持体の幅方向またはこれと交差する方向の位置により異なることとするとよりよい。このようにすると，トナー担持体に対する固形離型剤の姿勢の変化を抑制する効果や，固形離型剤の欠けを防止する効果が得られる。例えば，トナー担持体の幅方向と交差する方向に，中央より両端で早く硬度が高まる分布を持たせると，固形離型剤の姿勢の変化が抑制される。また，トナー担持体の幅方向に，中央より両端で硬度が低い分布を持たせると，固形離型剤の欠けが防止される。
【００１２】
本発明はまた，上記の画像形成装置に用いる固形離型剤そのもの，すなわち，画像形成装置のトナー担持体に接触してその表面上に離型剤を塗布する固形離型剤であって，トナー担持体への接触面側がより柔らかく，その反対面側がより硬い硬度分布を有するものをも対象とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は，色ごとに画像形成ユニットを有するとともに，各画像形成ユニットで形成されたトナー像を中間転写ベルト上に一旦転写して重ね合わせ，その後印刷用紙上に再転写するタイプの画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１４】
本実施の形態に係る画像形成装置は，概略，図１に示すように構成されている。すなわち本画像形成装置は，色ごとの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを有している。そして，各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに接する転写ベルト２を有している。また，転写ベルト２を挟んで各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの反対側には，各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のトナー像を転写ベルト２上に転写させるための転写チャージャ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋが設けられている。転写ベルト２は，ローラ４，５に架け渡されている。一方のローラ５に対置して，転写チャージャ６が設けられている。転写ベルト２および印刷用紙Ｓがローラ５と転写チャージャ６との間を通過することにより，転写ベルト２上のトナー像が印刷用紙Ｓ上に転写されるようになっている。さらに，公知であるため図示は省略するが，各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの周囲にはそれぞれ，画像形成のためのチャージャや露光器，現像器，クリーナ等が配置されている。
【００１５】
そして本実施の形態の画像形成装置は，各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにそれぞれ接する固形離型剤７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋを有している。各固形離型剤７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは，押さえバネ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋにより，感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対して押し付けられるようになっている。同様に，転写ベルト２に対しても固形離型剤７Ｂおよび押さえバネ８Ｂが設けられている。押さえバネ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ，８Ｂによる押圧力はいずれも，０．００９８Ｎ／ｍｍ２程度である。この押圧力は，仮に固形離型剤７Ｙ等を感光体ドラム１Ｙ等の上側に設置したとすれば，固形離型剤７Ｙ等の自重で達成されてしまう程度のごく軽いものである。固形離型剤７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ，７Ｂは，感光体ドラム１Ｙ等の幅方向の全体にわたって設けられた固形状のステアリン酸亜鉛である。その詳細については後述する。
【００１６】
この画像形成装置では，各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋでイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのそれぞれの色のトナー像を形成する。そしてそれらのトナー像が転写ベルト２上に転写されて重ね合わせられる。そして，その重ね合わせトナー像が最終的に印刷用紙上に転写されることにより画像が形成される。印刷用紙はその後，トナー像の定着を受けてから排出される。
【００１７】
ここにおいて，画像形成の際には，各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが回転することにより，固形離型剤７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋが少しずつ掻き取られる。これにより，各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面に離型剤が塗布される。このことにより，各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋから転写ベルト２へのトナーの転写効率の向上が図られている。また，転写後に各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面上に残ったトナーのクリーニング性も向上している。そしてこのことは，転写ベルト２の固形離型剤７Ｂについても同様である。
【００１８】
固形離型剤７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ，７Ｂについて詳述する。以下，これらを区別せず，単に固形離型剤７と記すことにする。同様に，感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋおよび押さえバネ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ，８Ｂについても，特に区別せず感光体ドラム１，押さえバネ８と記すことにする。本実施の形態の画像形成装置で使用している固形離型剤７は，図２に示すように，鉛筆硬度３Ｂの硬度を有する表層７０１と，鉛筆硬度ＨＢの硬度を有する下層７０２との２層構造を有している。そして，より柔らかい表層７０１の側が感光体ドラム１（ローラ４および転写ベルト２についても同様）に接しており，より硬い下層７０２の側から押さえバネ８で押し付けられている。図２は，耐久使用の初期の状況を示している。この状態では，感光体ドラム１への離型剤の塗布は，表層７０１により行われる。ただし，使用が進んでいくと，やがて表層７０１がなくなり，下層７０２が感光体ドラム１に接するに至る。その状態では，感光体ドラム１への離型剤の塗布は，下層７０２により行われる。
【００１９】
これにより，耐久使用の初期における十分な離型剤の塗布と，固形離型剤７の全体としての十分に長い寿命とが両立される。以下，このことを簡単に説明する。鉛筆硬度ＨＢおよび２Ｂの２通りの固形ステアリン酸亜鉛を，ポリカーボネート製の転写ベルトに押し付けて塗布したときの純水の接触角を測定した結果を，図３のグラフに示す。押圧力はいずれも前述と同じとした。測定には，協和界面科学社製の接触角測定装置ＣＡ−Ｗ１５０を使用した。図３のグラフから，より硬いＨＢのものを塗布したものより，より柔らかい２Ｂのものを塗布したものの方が接触角が大きい，すなわち離型性が強いことがわかる。これは，柔らかいものを使用した方が，より多くのステアリン酸亜鉛が対象面に塗布されるためであると考えられる。感光体ドラム１や転写ベルト２の場合，トナーの転写性やクリーニング性を確保するためには，上記のようにして測定した接触角が９０°以上であることが望ましい。なお，ＨＢのものでもこれはクリアしている。また，ＨＢのものでも押圧力を高くすれば，２Ｂ並みの接触角が得られるようにすることができる。
【００２０】
一般に耐久使用の初期には，より多くの離型剤が必要とされる。感光体ドラムや転写ベルトの表面がざらついているからである。ここにおいて図２に示した本実施の形態の固形離型剤７では，耐久使用の初期には，柔らかい表層７０１（３Ｂ）が使用されるので，感光体ドラム１の表面には潤沢に離型剤が塗布されるのである。また，この段階での固形離型剤７の表面が柔らかいということは，固形離型剤７と感光体ドラム１との片当たりによる塗布不良も起こりにくいということである。仮に片当たりしたとしても，固形離型剤７の表面が柔らかいのですぐになじんできて片当たりが解消されるからである。このことによっても，耐久使用の初期における十分な塗布量が確保されている。
【００２１】
また，鉛筆硬度ＨＢおよび２Ｂの２通りの固形ステアリン酸亜鉛を長時間にわたって使用し続けた場合の，ステアリン酸亜鉛の時間当たり消費量の推移を図４のグラフに示す。図４のグラフから，より柔らかい２Ｂのものの方が，常に，より多く消費されることがわかる。これは，柔らかいものを使用した方が，より多くのステアリン酸亜鉛が対象面に塗布されるためである。したがって，固形離型剤の全体が硬度の低いものであると，早期に消耗してしまい，想定寿命を全うできないのである。
【００２２】
一般に耐久使用の後期には，初期ほどには離型剤を必要としない。感光体ドラムや転写ベルトの表面が平滑化してくるからである。ここにおいて図２に示した本実施の形態の固形離型剤７では，耐久使用の後期には，硬い下層７０２（ＨＢ）が使用されるので，感光体ドラム１の表面に過剰に離型剤が塗布されることはない。すなわち，耐久使用の後期に，固形離型剤７が無駄に摩耗してしまうことがないということである。このため，図５に示すように，プリント枚数が少ないうちは潤沢に離型剤が塗布されるが，プリント枚数が多くなってくると塗布量が減ってくるのである。したがって，固形離型剤７の寿命が長い。上記より，本実施の形態の固形離型剤７では，耐久使用の初期における潤沢な塗布と，耐久使用の全体にわたっての十分な寿命とが両立されているのである。
【００２３】
むろん，本実施の形態の画像形成装置で使用できる固形離型剤は，図２に示したものに限られるわけではない。図６に示すように，表層７１１（３Ｂ），中層７１２（Ｂ），下層（ＨＢ）の３層を有するものであってもよいし，層数がもっと多くてもよい。また，図７に示すように，硬度が段階的でなく滑らかに変化しているものであってもよい。
【００２４】
さらに，固形離型剤の硬度分布が場所により違っていてもよい。図８に示すのがその例である。図８の固形離型剤は，３Ｂの硬さを有する表層７２１と，ＨＢの硬さを有する下層７２２との２層構造のものである。ただし，図中中央では表層７２１が厚く下層７２２が薄くされている。これに対し図中左右両端，すなわち感光体ドラム１の回転方向の前後端では，表層７２１が薄く下層７２２が厚くされている。表層７２１と下層７２２との合計の厚さはどこでも同じである。これにより，固形離型剤の姿勢変化が抑制されるという効果を有する。なぜなら，耐久使用により固形離型剤が感光体ドラム１の回転に引きずられて図８中右向きに傾いてくる場合がある。このような場合に図８の固形離型剤では，図９に示すように，図中左側，すなわち摩耗が進んでいる側において先に下層７２２が感光体ドラム１に接触することになる。これにより，固形離型剤がさらに右向きに傾くことが防止される。なお，中央部と端部とで，硬度分布が滑らかに変化するようにしてもよい。
【００２５】
また，感光体ドラム１の幅方向で硬度分布に違いを設けてもよい。図１０がその例である。図１０の固形離型剤は，３Ｂの硬さを有する表層７３１と，ＨＢの硬さを有する下層７３２との２層構造のものである。ただし，図中中央では表層７３１が薄く下層７３２が厚くされている。これに対し図中左右両端，すなわち感光体ドラム１の幅方向の端部では，表層７３１が厚く下層７３２が薄くされている。表層７３１と下層７３２との合計の厚さはどこでも同じである。これにより，端部における固形離型剤の欠けが防止されるという効果を有する。なぜなら，硬い固形ステアリン酸亜鉛は概して脆く，これが端部に多量にあると何かの拍子に欠けてしまうことがあるのである。図１０の固形離型剤では，他からの衝撃を受けやすい端部では硬い下層７３２が少なくなるようにしているので，比較的欠けにくいのである。なお，図１１のように，硬度分布が滑らかに変化するようにしてもよい。
【００２６】
本実施の形態では，固形離型剤としてステアリン酸亜鉛を使用している。この場合，固形体の成型方法としては粉体加圧法や溶融法等があり，いずれの場合でも，材料の配合比率や温度，圧力その他の条件を調整することにより，所望の硬度の成形体を得ることができる。また，図２等の層状のものは，別々の硬度の固形ステアリン酸亜鉛をそれぞれ成型しておいて，組み合わせて加熱圧縮する２次加工を行うことで一体化すればよい。また，図７のように硬度が滑らかに変化するものは，硬度の異なる材料を型に重ねながら流し込むことで製造できる。
【００２７】
以上詳細に説明したように本実施の形態に係る画像形成装置では，感光体ドラム１や転写ベルト２に離型剤を塗布する固形離型剤として，ステアリン酸亜鉛の固形体を使用するとともに，その内部に硬度分布を設けている。すなわち，より柔らかい表層（７０１等）が感光体ドラム１に接触し，より硬い下層（７０２等）の側から軽く押し付けるようにしている。これにより，耐久使用の初期には柔らかい表層により離型剤の塗布が行われ，耐久使用の後期には硬い下層により離型剤の塗布が行われるようにしている。このようにして，耐久使用の初期における離型剤の潤沢な塗布と，耐久使用の全体にわたる長い寿命とを両立させている。その一方で，余計な回転機構等を要しないので，装置を大型化させたり複雑化させることもない。また，固形離型剤の硬度分布に場所による違いを設けることにより，固形離型剤の姿勢変化を抑制したり，欠けを防止したりすることもできる。
【００２８】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
【００２９】
例えば，本実施の形態で用いた離型剤はステアリン酸亜鉛であったが，これに限らず離型性を有する他の材質のものを用いてもよい。そのようなものの例としては，ステアリン酸カルシウムやパルミチン酸マグネシウム，オレイン酸マンガンその他の各種脂肪酸塩が挙げられる。脂肪酸塩以外では，シリカ，フッ素樹脂（テフロン（商標）等），ポリフッ化ビニリデン（カイナー（商標）等）が挙げられる。また，固形離型剤７Ｙ等を感光体ドラム１Ｙ等の上側に設置する構成を採用する場合には，押さえバネはなくてもよい。
【００３０】
また，本発明の適用対象は，本実施の形態で述べたような２次転写方式のものに限らず，感光体ドラムから直接に印刷用紙上に転写するタイプの画像形成装置であってもよい。また，タンデム型フルカラー機に限らず，マルチサイクル型カラー機やモノクロ機であってもよい。また，コピー機，プリンタ，ファクシミリ等のいずれであってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，余計な回転体のない簡単な構成で，塗布ムラが起こりにくく，かつ，初期塗布量と寿命とのバランスにも優れた画像形成装置，およびそのための固形離型剤が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る固形離型剤を示す図である。
【図３】離型剤の硬度による純水の接触角の違いを示すグラフである。
【図４】離型剤の硬度による消費量の違いを示すグラフである。
【図５】実施の形態に係る固形離型剤における，プリント枚数による塗布量の推移を示すグラフである。
【図６】実施の形態に係る他の固形離型剤を示す図である。
【図７】実施の形態に係る他の固形離型剤を示す図である。
【図８】実施の形態に係る他の固形離型剤を示す図である。
【図９】固形離型剤が傾いた時の矯正作用を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る他の固形離型剤を示す図である。
【図１１】実施の形態に係る他の固形離型剤を示す図である。
【符号の説明】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ        感光体ドラム（トナー担持体）
２                            転写ベルト（トナー担持体）
７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ，７Ｂ  固形離型剤
７０１，７１１等              固形離型剤の表層（柔）
７０２，７１３等              固形離型剤の下層（硬）
【図１】
2004177811.tif 000003
【図２】
2004177811.tif 000004
【図３】
2004177811.tif 000005
【図４】
2004177811.tif 000006
【図５】
2004177811.tif 000007
【図６】
2004177811.tif 000008
【図７】
2004177811.tif 000009
【図８】
2004177811.tif 000010
【図９】
2004177811.tif 000011
【図１０】
2004177811.tif 000012
【図１１】
2004177811.tif 000013