(57)【要約】【課題】  像担持体の両端部への潤滑剤の供給量を中央部に比べて制限する工夫が図られた画像形成装置を提供する。【解決手段】  像担持体の表面のトナー像が他に転写された後の該表面に残留する残留物を該表面に当接することにより掻き落とすクリーニングブレード、回転軸に対して平行に配備されたシャフトとシャフトから放射状に延びる毛をシャフトの延在方向に複数並べた毛部とを備えて毛部の先端を像担持体表面に接触させた状態でシャフトを中心に回転するブラシ、および、シャフトの、毛部が設けられた部分に対向し毛部の先端が接触する固形潤滑剤が配備された潤滑剤供給部材を備え、シャフトに、毛部が設けられた部分の延在方向中央部の径よりも、毛部が設けられた部分の延在方向両端部の径の方が小径なものを採用した。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸を中心に回転する像担持体の表面に静電潜像を形成し、トナーを含む現像剤を用いて該静電潜像を現像して該像担持体の表面にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体の表面のトナー像が他に転写された後の該表面に残留する残留物を該表面に当接することにより掻き落とすクリーニングブレードと、
前記回転軸に対して平行に配備されたシャフトと、該シャフトから放射状に延びる毛を該シャフトの延在方向に先端位置を揃えて複数並べた毛部とを備え、該毛部の先端を前記像担持体表面に接触させた状態で該シャフトを中心に回転するブラシ、および
前記シャフトの、前記毛部が設けられた部分に対向し該毛部の先端が接触する固形潤滑剤が配備された潤滑剤供給部材を備え、
前記シャフトが、前記毛部が設けられた部分の前記延在方向中央部の径よりも該部分の該延在方向両端部の径のほうが小径なもの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、像担持体の表面にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、所定方向に回転する感光体表面に形成した静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像して感光体表面にトナー像を形成するタイプの画像形成装置には、中間転写ベルトや記録用紙などへのトナー像の転写後に感光体表面に残留した残留物をクリーニングするためのクリーニングブレードを感光体に当接させているものがある。
【０００３】
このような画像形成装置では、トナーと共に現像剤中に含まれている外添剤が残留物中に残存する。この外添剤は、トナーよりも小粒径のものであり、この外添剤が、クリーニングブレードと感光体表面との間を適量通過していれば、これらの間に、いわゆるスリップ効果が生まれるため、これらの間の摩擦力はそれほど上昇しない。しかし、例えば像密度の低いトナー像が連続して形成される場合には、残留物中の外添剤の量は減少するため、これらの間の摩擦力が上昇し、クリーニングブレードの破損や感光体の摩耗が激化することが知られている。
【０００４】
そこで、感光体の回転方向の、クリーニングブレードよりも上流側に、トナー像転写後の感光体表面に潤滑剤を供給するための回転ブラシを備えることが提案されている。
【０００５】
図１は、潤滑剤を供給するための回転ブラシを示す図である。
【０００６】
図１には、感光体１０１、この感光体１０１に所定の電荷を付与する帯電器１０２、所定の電荷が付与された感光体１０１の表面に静電潜像を形成するためにこの表面を露光する露光器１０３、感光体１０１の表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤でトナー現像する現像ロール１０４、感光体上に形成された、トナー現像によるトナー像が転写器１０５により転写される中間転写ベルト１１２、感光体表面に固形潤滑剤１１１から掻き取った潤滑剤を供給する回転ブラシ１１６、および、トナー像転写後の感光体１０１に残留した残留物を掻き取るブレード１１３ｂが示されている。尚、図１には、固形潤滑剤１１１や回転ブラシ１１６に付着した付着物を叩き落とすフリッキング部材１１７が、回転ブラシ１１６に接触する位置に配備されている様子や、ブレード１１３ｂがベースプレート１１３ａに取り付けられている様子も示されている。
【０００７】
図１に示す画像形成装置では、感光体表面を適量の潤滑剤で被覆することで、上述のスリップ効果が低下している間も、クリーニングブレードと感光体表面との間の潤滑効果により、総合的にこれらの間の摩擦力の上昇を抑えようとするものである。
【０００８】
しかし、上記提案を取り入れても、感光体の端部側での摩擦力の低減が図れていないことが報告されている。
【０００９】
これは、トナー像の転写の際に、トナーに付着して潤滑剤も被転写物に転移するが、感光体の端部にトナー像が形成される頻度は中央部に比べ低く、トナー像の転写と共に感光体表面から転移する潤滑剤の量は中央部よりも端部で少なくなることで端部では潤滑剤量が過多となるためであり、このように、感光体表面の潤滑剤量が過多となると、上述の潤滑効果が低下する上に、外添剤がクリーニングブレードと感光体表面との間をほとんど通過できなくなり、摩擦力が上昇することになる。
【００１０】
そこで、感光体に対する潤滑剤塗布量を中央部に比べ端部で制限する提案がなされている（特許文献１参照）。
【００１１】
図２は、特許文献１で使用されている固形潤滑剤である。
【００１２】
図２に示す固形潤滑剤１２０では、図２における下方の面１２０ａが回転ブラシによって潤滑剤が掻き取られる面として使用されており、特許文献１の提案は、固形潤滑剤の形状を図２に示すように、回転ブラシによって掻き取られる面を中央部よりも両端部でへこませたことにより、回転ブラシによる潤滑剤の掻き取りを、中央部に比べて両端部で減らし、これにより感光体の端部の潤滑剤量を適量に保とうとするものである。
【特許文献１】特開２０００―２４２１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、図２に示す固形潤滑剤は、図１に示す直方体形状の固形潤滑剤に比べて形状が複雑なために、両端部が細くなっているため、この両端部で折れやすいという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑み、像担持体の両端部への潤滑剤の供給量を中央部に比べて制限する工夫が図られた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】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
所定の回転軸を中心に回転する像担持体の表面に静電潜像を得、トナーを含む現像剤を用いてこの静電潜像を現像してこの像担持体の表面にトナー像を形成し、このトナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することによりこの記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体の表面のトナー像が他に転写された後のこの表面に残留する残留物をこの表面に当接することにより掻き落とすクリーニングブレードと、
上記回転軸に対して平行に配備されたシャフトと、このシャフトから放射状に延びる毛をこのシャフトの延在方向に先端位置を揃えて複数並べた毛部とを備え、この毛部の先端を上記像担持体表面に接触させた状態でこのシャフトを中心に回転するブラシ、および
上記シャフトの、上記毛部が設けられた部分に対向しこの毛部の先端が接触する固形潤滑剤が配備された潤滑剤供給部材を備え、
上記シャフトが、上記部分の上記延在方向中央部の径よりもこの部分のこの延在方向両端部の径のほうが小径なものであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の画像形成装置では、ブラシの毛部の両端部分のシャフト径を、中央部分のシャフト径よりも小さくすることで、毛部の両端部分の毛の長さを、中央部分の毛の長さよりも長くなるようにし、これにより、毛部の両端部分の毛の先端力は、中央部分の毛の先端力よりも小さくなる。したがって、本発明の画像形成装置によれば、固形潤滑剤の形状を図２に示すような形状にすることなく、毛部の両端部分による像担持体両端部への潤滑剤の供給量を、毛部の中央部分による像担持体中央部への潤滑剤の供給量よりも減らすことができる。尚、このようにすることで、例えば、中央部の径と両端部の径とを同じサイズにし、両端部に設ける毛および中央部に設ける毛に先端力の異なるものを用いる場合よりも、部品点数を抑えることができる。
【００１７】
ここで、上記潤滑剤供給部材が、上記固形潤滑剤を保持し上記ブラシに平行な回動軸を介して回動自在に支持された回動部と、この回動軸の回りにモーメントを発生させるモーメント発生部とを備え、この回動部に保持されたこの固形潤滑剤を上記モーメント発生部で発生したモーメントにより上記ブラシに接触させるものであることが好ましい。
【００１８】
このようにすると、上記ブラシ上に固形潤滑剤が接触し続けるため、潤滑剤を安定的に供給することができる。
【００１９】
また、上記潤滑剤供給部材が、ステアリン酸亜鉛を主成分とする固形潤滑剤を備えたものであることも好ましい態様である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の画像形成装置によれば、像担持体の両端部への潤滑剤の供給量を中央部に比べて制限することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図３は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの主要部の概略構成図である。
【００２３】
図３に示すように、本実施形態のプリンタ１には、４つの画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが備えられており、各画像形成部には、それぞれ、矢印Ａ方向に回転する感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、帯電器１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、現像ロール１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、一次転写ロール２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、および、潤滑剤供給用の回転ブラシとクリーニング用のブレードとフリッキング部材と固形潤滑剤とが配備されている感光体メンテナンス部１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが備えられている。尚、このプリンタ１は、フルカラーの印刷が可能となっており、上記の各構成要素の末尾に付された符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、およびＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、および黒の画像形成用の構成要素であることを示している。尚、図の煩雑さを防止するために、図３においては、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに静電潜像を書き込む露光器の図示は省略している。尚、このプリンタ１には、矢印Ｂ方向に循環する中間転写ベルト３０、二次転写ロール４０、およびテンションローラ３１も備えられている。
【００２４】
このプリンタ１の基本的な画像形成動作について説明する。
【００２５】
先ず、イエローの画像形成部１０Ｙによるトナー像形成が開始され、矢印Ａ方向に回転する感光体１１Ｙの表面に、接触式の帯電器１３Ｙにより所定の電荷が付与される。次に、不図示の露光器により感光体１１Ｙの表面にイエロー画像に相当する露光光が照射され静電潜像が形成される。その静電潜像は現像ロール１２Ｙによりイエローのトナーで現像されて感光体１１Ｙ上にイエローのトナー像が形成される。そのトナー像は一次転写ロール２０Ｙにより中間転写ベルト３０に転写される。
【００２６】
ここで、このプリンタ１では、トナーと、外覆剤に覆われた磁性キャリアとを含む現像剤が用いられており、静電潜像の現像（可視化）は、現像剤の中のトナーで行なわれている。
【００２７】
中間転写ベルト３０は、中間転写ベルト３０上に転写されたイエローのトナー像が次の色の画像形成部１０Ｍの一次転写ロール２０Ｍに到達するタイミングに合わせて、次の色のマゼンタのトナー像が一次転写ロール２０Ｍに到達するように、マゼンタの画像形成部１０Ｍによるトナー像形成が行なわれる。こうして形成されたマゼンタのトナー像は、一次転写ロール２０Ｍにおいて中間転写ベルト３０上のイエローのトナー像の上に重ねて転写される。
【００２８】
続いて、シアンおよび黒の画像形成部１０Ｃ、１０Ｋによるトナー像形成が上記と同様のタイミングで行なわれ、一次転写ロール２０Ｃ、２０Ｋにおいて中間転写ベルト３０のイエローおよびマゼンタのトナー像の上に順次重ねて転写される。
【００２９】
こうして、中間転写ベルト３０上に転写された多色トナー像は、最終的に用紙２００に二次転写ロール４０により二次転写され、多色トナー像は用紙２００とともに矢印Ｃ方向に搬送され、図示しない定着器により定着されることにより用紙２００上にはカラー画像が形成される。尚、以下では、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像形成部の機能は同じであることからＹ（イエロー）色の画像形成部１０Ｙを代表的に取りあげて説明する。
【００３０】
図４は、図３に示すイエローの画像形成部の拡大図である。
【００３１】
図４に示す、イエローの画像形成部１０Ｙの構成要素である感光体メンテナンス部１４Ｙは、ハウジング１４０Ｙ、固形潤滑剤１４４４Ｙを含む潤滑剤供給機構１４４Ｙ、シャフト１４２２Ｙの表面から放射状に延びる毛で構成された毛部１４２１Ｙを有する回転ブラシ１４２Ｙ、回転ブラシ１４２Ｙに付着した付着物を叩き落とすフリッキング部材１４３Ｙ、および、ウレタンゴム製のクリーニングブレード１４１Ｙで構成されている。潤滑剤供給機構１４４Ｙは、回動軸１４４１Ｙ、回動アーム１４４２Ｙ、おもり１４４３Ｙ、および固形潤滑剤１４４４Ｙで構成されている。
【００３２】
固形潤滑剤１４４４Ｙは、ステアリン酸亜鉛を主成分とするものであり、回動軸１４４１Ｙを中心に回動自在な回動アーム１４４２Ｙに取り付けられている。
【００３３】
回動アーム１４４２Ｙは、回動軸１４４１Ｙに軸支されていると共に、回動アーム１４４２Ｙには、固形潤滑剤１４４４Ｙの自重、および、回動アーム１４４２Ｙを挟み固形潤滑剤１４４４Ｙとは反対側に取り付けられたおもり１４４３Ｙの重量によって、回転ブラシ１４２Ｙに固形潤滑剤１４４４Ｙを押し付ける向きのモーメントが働いている。したがって、このプリンタ１では、おもり１４４３Ｙの重量を変更することにより、回転ブラシ１４２Ｙによる感光体１１Ｙへの潤滑剤の供給量を制御することができる。
【００３４】
図５は、感光体に潤滑剤を供給する回転ブラシの正面図である。
【００３５】
図５に示す回転ブラシ１４２Ｙは、延在方向中央部の所定の径から、延在方向端部の、延在方向中央部の所定の径よりも小さい所定の径に、径が変化する部分を有するシャフト１４２２Ｙと、このシャフト１４２２Ｙの両端を除いた表面に、放射状に延びる毛を、このシャフトの延びる方向に先端位置を揃えて複数並べた毛部１４２１Ｙとで構成されている。即ち、図５に示す回転ブラシ１４２Ｙでは、毛部１４２１Ｙが設けられた範囲Ｙ内において、シャフト中央部の径ａよりも、両端部の径ｂの方が小径になっている。
【００３６】
図６は、回転ブラシの先端力の分布図である。
【００３７】
図６には、図５に示す回転ブラシ１４２Ｙの先端力が、回転ブラシ１４２Ｙのシャフト上の位置によって異なることが示されており、毛部１４２１Ｙの両端部分における先端力は、中央部分に比べ低くなっている。これは、図７に示すように、シャフト１４２２Ｙの径が小さいところでは、大きいところに比べ毛の長さが長くなるためである。
【００３８】
図７は、ブラシの毛の長さと先端力との相関関係を示す図である。
【００３９】
図７には、毛の長さが長くなるほど、先端力は弱くなっていく様子が示されている。
【００４０】
このように、毛部１４２１Ｙの端部の先端力が、中央部の先端力よりも弱くなっている回転ブラシ１４２Ｙを用いることで、この回転ブラシ１４２Ｙによって、固定潤滑剤から掻き取られる潤滑剤の量は、図８に示すように中央部分で多く両端部で少なくなる。
【００４１】
図８は、先端力と固形潤滑剤の掻き取り量との相関関係を示す図である。
【００４２】
図８には、ブラシの先端力が大きくなるほど、掻き取られる潤滑剤の量が増加する様子が示されている。
【００４３】
潤滑剤の削り取り量が小さくなると、感光体への潤滑剤供給量は低下するため、図９に示すように、感光体表面の潤滑剤被覆率は低下する。
【００４４】
図９は、潤滑剤の削れ量と潤滑剤被覆率との相関関係を示す図である。
【００４５】
図９には、潤滑剤の削り量が低下すれば、感光体への潤滑剤の供給量も低下することが示されている。
【００４６】
以下に示す表１には、このプリンタ１における画像品質と感光体の潤滑剤の被覆率とが比較例と共に示されている。
【００４７】
【表１】
2005266516.tif 000003
【００４８】
表１には、図３に示すプリンタ１を用い、画像密度０％、フルカラーモード、高温高湿（２８℃、８５％ＲＨ）環境下で１万枚の走行試験を行なった（実施例）場合と、プリンタ１に用いられている回転ブラシを、部分による径変化のない従来のものと交換した上で、同じ環境下で１万枚の走行試験を行なった場合（比較例）とでの、クリーニング性の評価および感光体表面の潤滑剤被覆率が示されている。
【００４９】
潤滑剤被覆率は、ＸＰＳ分析による分析値が飽和した量を１００％とした場合のＺｎ被覆率であり、クリーニング性の評価は、プリント用紙上の色スジの発生を官能評価したものである。
【００５０】
表１からは、実施例では、感光体の端部のＺｎ被覆率を比較例（２５％）よりも下げる（１５％）ことができたため、クリーニングブレードの痛む速度が低下したと考えられ、比較例においてはプリント枚数が５０００枚を越える頃から発生していたプリント用紙上の色スジは解消されている様子が読みとれる。
【００５１】
以上に説明したように、本実施形態のプリンタ１によれば、回転ブラシ１４２Ｙの毛部１４２１Ｙの両端部分のシャフト径を中央部分のシャフト径よりも小さくしたことで、毛部１４２１Ｙの両端部分による感光体両端部への潤滑剤の供給量を、毛部の中央部分による感光体中央部への潤滑剤の供給量よりも減らすことができる。
【００５２】
尚、本発明の画像形成装置で用いられるクリーニングブラシの材質としては、公知の材質を用いることが可能であるが、その中でも、ナイロン、アクリル又はポリブロピレンが好ましく、この中でも特にナイロンが長期安定性に優れるため好ましい。また、回転ブラシ表面の繊維太さは２〜１７デニールが好ましく、さらに好ましくは３〜１０デニールである。繊維太さを上記範囲にすることにより、固形潤滑剤の掻き取りおよび感光体への塗布が適切に行なわれれる。起毛の接着層厚を含まないブラシ表面の繊維長さは２．５ｍｍ〜７ｍｍが好ましく、さらに好ましくは３ｍｍ〜６．５ｍｍである。繊維長さを上記範囲にすることにより、固形潤滑剤の掻き取りおよび感光体への塗布が適切に行われる。ブラシ表面の繊維密度は、１５×１０3〜２００×１０3本／ｉｎｃｈ2（２３．４〜３１０本／ｍｍ2）が好ましく、さらに好ましくは２０×１０3〜８０×１０3本／ｉｎｃｈ2（３１．０〜１２４本／ｍｍ2）である。繊維密度を上記範囲にすることにより、長期間にわたって均一な潤滑剤の塗布が可能となるため好ましい。
【００５３】
固体潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛が、劈開性を有し離型性向上効果が高いため、より効果的な被膜形成が可能であるが、その他の脂肪酸金属塩としてはステアリン酸のカドミウム、バリウム、鉛、鉄、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、マグネシウム等の金属塩：二塩基性ステアリン酸鉛：オレイン酸の亜鉛、マグネシウム、鉄、コバルト、銅、鉛、カルシウム等の金属塩：パルミチン酸とアルミニウム、カルシウム等の金属塩：カプリル酸鉛：カプロン酸鉛：リノール酸亜鉛；リノール酸コバルト：リシノール酸カルシウム：リシノレイン酸と亜鉛、カドミウム等の金属塩：及びこれらの混合物等が挙げられる。さらに、固形化された次式で表される高級アルコール等も使用可能である。
【００５４】
ＣＨ3（ＣＨ2）xＹＣＨ2ＯＨ（式中のｘは１８〜６８の整数である）
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】潤滑剤を供給するための回転ブラシを示す図である。
【図２】特許文献１で使用されている固形潤滑剤である。
【図３】本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの主要部の概略構成図である。
【図４】図３に示すイエローの画像形成部の拡大図である。
【図５】感光体に潤滑剤を供給する回転ブラシの正面図である。
【図６】回転ブラシの先端力の分布図である。
【図７】ブラシの毛の長さと先端力との相関関係を示す図である。
【図８】先端力と固形潤滑剤の掻き取り量との相関関係を示す図である。
【図９】潤滑剤の削れ量と潤滑剤被覆率との相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  プリンタ１
１０Ｙ  画像形成部
１１Ｙ  感光体
１４Ｙ  感光体メンテナンス部
１４０Ｙ  ハウジング
１４１Ｙ  クリーニングブレード
１４２Ｙ  回転ブラシ
１４２１Ｙ  毛部
１４２２Ｙ  シャフト
１４３Ｙ  フリッキング部材
１４４Ｙ  潤滑剤供給機構
１４４１Ｙ  回動軸
１４４２Ｙ  回動アーム
１４４３Ｙ  おもり
１４４４Ｙ  固形潤滑剤
【図１】
2005266516.tif 000004
【図２】
2005266516.tif 000005
【図３】
2005266516.tif 000006
【図４】
2005266516.tif 000007
【図５】
2005266516.tif 000008
【図６】
2005266516.tif 000009
【図７】
2005266516.tif 000010
【図８】
2005266516.tif 000011
【図９】
2005266516.tif 000012