(57)【要約】【課題】常にクリーニングに必要なブレード押圧のためのピーク圧が維持されて、トナーの拭き残しのない画像形成装置のクリーニング装置を提供する。【解決手段】画像形成装置に新しい固体潤滑剤２２が装着される。感光体１１に連動して回転ブラシ２１が回転し、台形の固体潤滑剤２２を削り感光体１１の表面に塗布するが、最初はピーク圧が高く塗布される固体潤滑剤２２の量が多いが、画像形成装置の総使用時間が長くなると共に、感光体１１の表面に塗布される固体潤滑剤２２の量が少なくなる。感光体１１の総回転数に応じて感光体１１の表面に塗布される固体潤滑剤２２の量が調整され、総回転数に応じた制御がなされる。ブレードの使用時間が長くなるにつれてブレード圧接力のピーク値が低下しても、固体潤滑剤の塗布量が減少して摩擦係数が増加し、クリーニングに必要なピーク圧を維持でき、トナーの拭き残しの発生することがない。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、像担持体の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写機構と、前記転写機構によるトナー像の記録紙への転写後に像担持体の表面に残留したトナーを清掃するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、
前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備え、
前記潤滑剤塗布装置は、前記像担持体の総回転数に対応して塗布する潤滑剤の量が調整されること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、像担持体の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写機構と、前記転写機構によるトナー像の記録紙への転写後に像担持体の表面に残留したトナーを清掃するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、
前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する複数の潤滑剤塗布装置を備え、
前記複数の潤滑剤塗布装置は、それぞれの潤滑剤塗布装置が相互に独立して前記像担持体の総回転数に対応して塗布する潤滑剤の量が調整されること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記潤滑剤塗布装置は、固体潤滑剤と、この固体潤滑剤に接触すると共に前記像担持体に接触し、像担持体の回転に連動する回転部材から構成され、前記回転部材は回転しながら前記固体潤滑剤を削り像担持体の表面に塗布するよう構成されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記固体潤滑剤は、前記回転部材の総回転数の増加に対応して固体潤滑剤の削り取り量が変化するよう断面が台形に形成されていること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記固体潤滑剤は、ステアリン酸金属塩を主成分とする固体潤滑剤であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に関し、特に像担持体上の残留トナーを清掃するクリーニング装置に特徴がある画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置では、感光体を均一に帯電させ、その上に画像を露光して画像潜像を形成する。そして形成された画像潜像をトナーで現像して画像のトナー像を形成し、これを記録媒体に転写し、或いは一旦中間転写ベルトに転写した上でさらに記録媒体に転写し、記録媒体に転写されたトナー像を定着装置により加熱定着処理して画像形成が行われる。
【０００３】
転写後に、感光体、或いは中間転写ベルト上に残留したトナーはクリーニング装置により除去され、次の画像形成動作に移る。
【０００４】
クリーニング装置としては、ポリウレタン樹脂等で構成される弾性を備えたクリーニングブレードを使用する、ブレードクリーニング装置が広く採用されているが、一方、画像品質の向上を図るためトナーの粒子の小粒子化が進められ、重合法により製造される球形の小粒子トナーが使用されるようになってきた。しかしながら、球形の小粒子トナーはクリーニングブレードをすり抜けやすく、トナーの拭き残しが発生するという不都合が発生する。
【０００５】
ここで、クリーニングブレード（以下、単にブレードという）によるクリーニング特性を解析する。ブレードの感光体への当接圧のピーク圧により変動し、ピーク圧はブレードエッジが感光体と圧接するときの圧接角、圧接力、摩擦係数に関係して変動する。
【０００６】
図１は、クリーニングブレードと感光体との接触部分の状態を説明する図で、図１の（ａ）は、感光体Ａの表面に保持部材Ｂの先端に取り付けられたブレードＣが、圧接力Ｐ、圧接角αで接触している状態を示している。なお、矢印ａは感光体Ａの回転方向を示す。
【０００７】
図１の（ｂ）は、ブレードと感光体との接触部分の拡大図で、ブレードＣの先端は、感光体Ａとの間の摩擦力により感光体Ａの回転方向ａに引き込まれており、ブレードと感光体とは接触幅ｗで接触し、接触部の圧接力ＰはブレードＣの先端のエッジ部でピーク値ｐを示している。
【０００８】
また、ブレードの感光体への圧接力が一定であっても、長時間に亘りブレードを使用すると、ブレードに発生する永久歪みと摩耗によりブレードエッジが感光体の回転方向に引き込まれる幅が増加して接触面積が増加し、このためピーク圧は低下する。
【０００９】
図２はブレードと感光体との接触幅ｗと圧接力Ｐのピーク値ｐの関係を説明する図であって、図２の（ａ）はブレードの使用初期の状態を示し、ブレードと感光体との接触幅ｗがｗ１  、圧接力Ｐのピーク値ｐがｐ１  であることを示している。図２の（ｂ）は、ブレードを長時間に亘り使用した後の状態を示すもので、接触幅ｗがｗ２  、ピーク値ｐがｐ２  に変化し、使用初期の状態から接触幅ｗが拡がると共にピーク値ｐが減少することを示している。
【００１０】
このように、ブレードを長時間に亘り使用すると、次第に接触幅が拡がると共にピーク値ｐが減少し、やがてクリーニング処理をしても拭き残しが発生するようになる。ブレードの長時間使用によっても拭き残しを生じさせないために、最初から圧接力Ｐのピーク値ｐを高めるように、圧接角αを大きく、圧接力Ｐを高めると、ブレードの摩耗が増大し、使用可能期間が短くなったり、ブレードの摩擦振動により発生する「鳴き」が生じたり、ブレードの「めくれ」、感光体の膜削れなどの不具合が発生する。
【００１１】
図３は、ブレードの圧接角α及び圧接力Ｐとブレード不良領域の関係を説明する図で、ここでブレード不良領域とは、ブレード摩耗の大きい領域、初期ブレードでのクリーニング不良領域、ブレードの「鳴き」「めくれ」発生による不良発生領域、感光体の膜削れによる不良領域などを指す。
【００１２】
この図から明らかなように、圧接力Ｐを高めると感光体の膜削れ、ブレードの「鳴き」「めくれ」発生し、圧接力Ｐを下げるとクリーニング不良が発生する。また、圧接角αを大きくするとブレード摩耗が大きくなり、ブレードの「鳴き」「めくれ」も発生しやすくなる。
【００１３】
この対策として、従来は、上記不都合が生じないブレードの圧接角α及び圧接力Ｐとして、図３において、点Ｂで示す圧接角α及び圧接力Ｐ（α＝２０°、Ｐ＝２５Ｎ／ｍ）を、標準値として設定していたが、ブレードの長時間に亘る使用に対応していないため、十分ではない。
【００１４】
また、ブレードの感光体への当接圧を高めるとき発生する摩擦力の増大に対応するため、感光体の表面に摩擦係数を低下させる物質、例えばステアリン酸亜鉛などの固形潤滑剤を塗布するなどの方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−３３０４２５号公報。
【００１６】
【特許文献２】
特開２００２−３４１６９４号公報。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
先に説明したとおり、クリーニングブレードを使用するクリーニング装置におけるクリーニング不良は、ブレード使用の初期においてはブレードのピーク圧が高く、ブレードの使用時間が長くなるにつれてブレードのピーク圧が下り、クリーニングに必要とするピーク圧を維持できないことに原因がある。
【００１８】
感光体の表面に摩擦係数を低下させるための潤滑剤の塗布は、ブレードのピーク圧を低下させるから、ブレード使用の初期においてはブレードのピーク圧が高いから摩擦係数を低下させるための潤滑剤の使用に支障はない。しかし、ブレードの使用時間が長くなるにつれてブレードのピーク圧が下るから、摩擦係数を低下させるための潤滑剤の使用は、さらにブレードのピーク圧を下げる結果となり、クリーニングに必要とするピーク圧を維持できないことになる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、像担持体と、像担持体の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写機構と、前記転写機構によるトナー像の記録紙への転写後に像担持体の表面に残留したトナーを清掃するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備え、前記潤滑剤塗布装置は、前記像担持体の総回転数に対応して塗布する潤滑剤の量が調整されることを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
請求項２の発明は、像担持体と、像担持体の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写機構と、前記転写機構によるトナー像の記録紙への転写後に像担持体の表面に残留したトナーを清掃するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する複数の潤滑剤塗布装置を備え、前記複数の潤滑剤塗布装置は、それぞれの潤滑剤塗布装置が相互に独立して前記像担持体の総回転数に対応して塗布する潤滑剤の量が調整されることを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
そして、前記潤滑剤塗布装置は、固体潤滑剤と、この固体潤滑剤に接触すると共に前記像担持体に接触し、像担持体の回転に連動する回転部材から構成され、前記回転部材は回転しながら前記固体潤滑剤を削り像担持体の表面に塗布するよう構成されている。
【００２２】
また、前記固体潤滑剤は、前記回転部材の総回転数の増加に対応して固体潤滑剤の削り取り量が変化するよう断面が台形に形成されている。
【００２３】
そして、前記固体潤滑剤は、ステアリン酸金属塩を主成分とする固体潤滑剤である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図４は、この発明の第１の実施の形態の画像形成装置の構成の概略を説明する図で、像担持体を構成する感光体１１の周囲に帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、クリーニング装置１５が配置されている。クリーニング装置１５としては、ポリウレタン樹脂等で構成される弾性を備えたクリーニングブレードが使用される。
【００２５】
また、現像装置１４からみて感光体１１の回転方向下流側には、感光体１１に対向する位置には転写機構を構成する転写ローラ１６が配置されており、転写ローラ１６からみて感光体１１の回転方向下流側で、クリーニング装置１５の上流側には潤滑剤塗布装置２０を構成する回転部材の回転ブラシ２１と、回転ブラシ２１に接触した固体潤滑剤２２が配置されている。回転ブラシ２１は感光体１１の回転機構に接続され、常に感光体１１の回転数に対応した回転数で回転するように構成されている。
【００２６】
以上の構成の動作を説明する。まず、電源の投入により画像形成装置が起動すると、図示しない駆動装置により感光体１１は、所定の一定速度で矢印ａ方向に回転を開始する。帯電装置１２により表面が均一に帯電された感光体１１の表面に露光装置１３から画像信号により変調されたレーザ光が投射され、画像潜像が形成される。
【００２７】
感光体１１の表面の画像潜像は、現像装置１４に装填されているトナーにより現像され、トナー像が形成される。感光体１１の矢印ａ方向の回転によりトナー像が転写位置に到達するタイミングに合わせて、図示しない給紙装置から記録紙Ｐが感光体１１と転写ローラ１６との接触部である定着ニップ部に向けて搬送され、感光体１１の上のトナー像は、転写ローラ１６の作用により記録紙Ｐに転写される。
【００２８】
このあと、記録紙Ｐは図示されていない定着装置に搬送され、トナー像の定着処理が行われ、画像記録が終了する。
【００２９】
感光体１１の上に転写されずに残留したトナーは、感光体１１の矢印ａ方向の回転によりクリーニング装置１５に到達すると、感光体１１の表面を清掃するクリーニング装置１５のブレードにより拭き取られ、表面が清掃されて次回の画像形成動作に移ることができる。
【００３０】
潤滑剤塗布装置２０について説明する。潤滑剤塗布装置２０は、感光体１１の表面とブレードとの間の摩擦力を減少させるためのもので、感光体１１の表面に接触する回転ブラシ２１と、回転ブラシ２１に接触した固体潤滑剤２２から構成されている。固体潤滑剤２２は、回転ブラシ２１のある側（下側）が広く、上側が狭い、断面台形に形成され、回転ブラシ２１の回転により広い側から削り取られるように配置されている。
【００３１】
なお、回転ブラシ２１と固体潤滑剤２２による潤滑剤塗布領域は、感光体１１の長手方向の画像形成領域よりも長く設定されている。また、固体潤滑剤２２には、ステアリン酸亜鉛を使用するとよい。
【００３２】
次に、その動作を説明する。図示しない感光体１１の駆動機構に連動した駆動機構により回転ブラシ２１が回転すると、回転ブラシ２１の回転により固体潤滑剤２２の台形の広い面の側から削り取られ、感光体１１の表面に塗布される。
【００３３】
この構成により、工場から出荷される新しい画像形成装置、或いは保守点検されて実質的に新しくなった画像形成装置に、新しい固体潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）２２が装着されると、最初は削り取られて感光体１１の表面に塗布される固体潤滑剤２２の量が多く、画像形成装置の総使用時間が長くなると共に、削り取られて感光体１１の表面に塗布される固体潤滑剤２２の量が少なくなる。即ち、感光体１１の総回転数に応じて感光体１１の表面に塗布される固体潤滑剤２２の量が調整され、総回転数に応じた制御がなされる。
【００３４】
この結果、画像形成装置の総使用時間が長くなり、ブレードの使用時間が長くなるにつれてブレードのピーク圧が低下しても、固体潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）の塗布量が減少して摩擦係数が増加し、クリーニングに必要とするピーク圧を維持することができ、トナーの拭き残しが発生することがない。
【００３５】
図５は、この発明の第２の実施の形態の画像形成装置の構成の概略を説明する図で、前記した第１の実施の形態の画像形成装置との相違点は、潤滑剤塗布装置２０の他に、第２の潤滑剤塗布装置２５が、潤滑剤塗布装置２０と転写ローラ１６との間に配置されている点で、その他は第１の実施の形態の画像形成装置と同じであるから、同一部材には同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３６】
第２の潤滑剤塗布装置２５も、感光体１１の表面とブレードとの間の摩擦力を減少させるためのもので、感光体１１の表面に接触する回転ブラシ２３と、回転ブラシ２３に接触した固体潤滑剤２４から構成されている。固体潤滑剤２４は、回転ブラシ２３のある側（下側）が狭く、上側が広い、断面台形に形成され、回転ブラシ２３の回転により狭い側から削り取られるように配置されている。
【００３７】
なお、回転ブラシ２３と固体潤滑剤２４による潤滑剤塗布領域は、感光体１１の長手方向の画像形成領域よりも長く設定されている。また、固体潤滑剤２４には、摩擦力が比較的大きい、即ち潤滑性が比較的低いステアリン酸アルミニウムを使用するとよい。
【００３８】
次に、その動作を説明する。図示しない駆動機構により第２の潤滑剤塗布装置２５の回転ブラシ２３が回転すると、回転ブラシ２３の回転により固体潤滑剤２４の台形の狭い面の側から削り取られ、感光体１１の表面に塗布される。
【００３９】
また、潤滑剤塗布装置２０の回転ブラシ２１が回転すると、回転ブラシ２１の回転により固体潤滑剤２２の台形の広い面の側から削り取られ、感光体１１の表面に塗布される。
【００４０】
この構成により、時間の経過とともに固体潤滑剤（ステアリン酸アルミニウム）２４の感光体１１の表面への塗布量は増大し、固体潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）２２の感光体１１の表面への塗布量は減少するように制御される。
【００４１】
この結果、ブレードの使用時間が長くなるにつれてブレードのピーク圧が低下しても、塗布される２種類の固体潤滑剤の量の一方が増加、他方が減少して、２種類の固体潤滑剤が相互に作用して、結果として感光体１１の表面とブレードとの間の摩擦係数が増加し、クリーニングに必要とするピーク圧を維持することができ、トナーの拭き残しが発生することがない。
【００４２】
第２の実施の形態の画像形成装置では、固体潤滑剤が相違する２つの潤滑剤塗布装置を備えているが、潤滑剤塗布装置は１又は２個に限られるものではなく、必要に応じて３個以上を設けてもよい。
【００４３】
次に、種類の異なる固体潤滑剤と摩擦力との関係について説明する。図６は各種の固体潤滑剤と摩擦力の測定結果の一例を示す図、図７は感光体とブレード間の摩擦力の測定方法を説明する図である。
【００４４】
図７に示すように、感光体１１にクリーニング装置１５のブレードを圧接させ、トナー像転写後に感光体１１の表面に残留するトナーに相当する量のトナーをブレードの感光体回転方向上流側に供給する。そして、感光体１１の表面に固体潤滑剤を塗布しないでトナーのみの場合と、感光体１１の表面に固体潤滑剤を塗布した場合について、固体潤滑剤の種類を変えながら、トルク測定テスタを使用してブレードトルクを測定した。
【００４５】
測定条件は次のとおり。ブレード圧接力Ｐ＝１９Ｎ（ニュートン）／ｍ、
圧接角α＝１５°、感光体１１の周速度１６０ｍｍ／秒、回転ブラシ２１周速度５０ｍｍ／秒。
【００４６】
図６に示す測定結果から明らかなように、固体潤滑剤のステアリン酸亜鉛は潤滑性が高く、固体潤滑剤を塗布しない（トナーのみ）の場合よりも摩擦力が小さくなり、ステアリン酸アルミニウムは潤滑性が低く、固体潤滑剤を塗布しない（トナーのみ）の場合より摩擦力が高いことが分かる。
【００４７】
図８は、潤滑剤を塗布しない場合、ステアリン酸亜鉛を塗布した場合、及びステアリン酸亜鉛とステアリン酸アルミニウムの両方を塗布した場合の、クリーニングブレードの寿命の関係を示す図である。
【００４８】
ステアリン酸亜鉛とステアリン酸アルミニウムの両方を塗布した場合は９００００枚のコピー作業に耐えられることが明らかになった。
【００４９】
固体潤滑剤の種類としては、上記のほか、ステアリン酸金、オレイン酸、パルチミン酸、カブリル酸、カブロン酸、リノレン酸、コリノネン酸等の比較的高次の脂肪酸及びその金属塩、しりか粉末、フッ素系微粒子、天然ワックスなどが挙げられる。また、所望の形状に成形するには熱溶融した後、射出成形して固化することで成形することができる。
【００５０】
上記したこの発明の実施の形態には、以下に記載する発明も含まれる。
（１）前記固体潤滑剤は、前記回転部材の総回転数の増加に対応して固体潤滑剤の削り取り量が減少するよう断面が台形に形成されていること
を特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
（２）前記固体潤滑剤は、前記回転部材の総回転数の増加に対応して固体潤滑剤の削り取り量が増加するよう断面が台形に形成されていること
を特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明は、像担持体と、像担持体の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写機構と、前記転写機構によるトナー像の記録紙への転写後に像担持体の表面に残留したトナーを清掃するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備え、前記潤滑剤塗布装置は、前記像担持体の総回転数に対応して塗布する潤滑剤の量が調整されるように構成されている。
【００５２】
この構成により、クリーニング装置のブレードの使用時間が長くなるにつれてブレードのピーク圧が低下しても、塗布される潤滑剤の量が調整されて像担持体とクリーニング装置のブレードとの間の摩擦係数が増加し、クリーニングに必要とするピーク圧が維持されてトナーの拭き残しがなく、常に画像品質の高い画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クリーニングブレードと感光体との接触部分の状態を説明する図。
【図２】ブレードと感光体との接触幅ｗと圧接力のピーク値ｐの関係を説明する図。
【図３】ブレードの圧接角α及び圧接力Ｐとブレード不良領域の関係を説明する図。
【図４】第１の実施の形態の画像形成装置の構成の概略を説明する図。
【図５】第２の実施の形態の画像形成装置の構成の概略を説明する図。
【図６】各種の固体潤滑剤と摩擦力の測定結果の一例を示す図。
【図７】感光体とブレード間の摩擦力の測定方法を説明する図。
【図８】潤滑剤を塗布しない場合、ステアリン酸亜鉛を塗布した場合、及びステアリン酸亜鉛とステアリン酸アルミニウムの両方を塗布した場合のクリーニングブレードの寿命の関係を示す図。
【符号の説明】
１１  感光体（像担持体）
１２  帯電装置
１３  露光装置
１４  現像装置
１５  クリーニング装置
１６  転写ローラ
２０  潤滑剤塗布装置
２１  回転ブラシ（回転部材）
２２  固体潤滑剤
２３  回転ブラシ（回転部材）
２４  固体潤滑剤
２５  潤滑剤塗布装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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