JP2012252152A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の表面に供給される潤滑剤の塗布ムラを極力減少させて長期にわたって良好な画像を得る。
【解決手段】表面にトナー像を保持して移動する像担持体１０からトナー像を転写させる位置よりも像担持体１０の移動方向下流側に、像担持体１０の表面に残留する残留物を除去するクリーニング部材１５と、像担持体１０の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材２３と、像担持体１０の表面に端部を当接させて潤滑剤供給部材２３から供給された潤滑剤を像担持体１０の表面に塗布する均し部材３０と、を備えた画像形成装置。均し部材３０は、２５℃における反発弾性値が４８〜６８％であり、かつ、前記端部が像担持体１０の移動方向に対して対向するカウンタ方向に当接されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、特に、電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式による画像形成装置では、表面にトナー像を保持して移動する像担持体（トナー像が形成される感光体ドラム又は該感光体ドラムからトナー像が転写される中間転写ベルト）からトナー像を転写させた後、この像担持体の表面に圧接するブレードなどのクリーニング部材によりトナーなどの残留物を払拭除去している。このようなクリーニング除去動作を長く続けると、クリーニング部材が摩耗してクリーニング性能が低下したり、像担持体の表面が摩耗して像担持体自身の寿命が短くなるなどの不具合を生じていた。

そのため、従来では、トナー像を記録媒体などに転写させた像担持体の表面に潤滑剤供給手段から金属石鹸などの潤滑剤を供給し、この潤滑剤により像担持体の表面とクリーニング部材との間の摩擦抵抗を低減させるとともに、像担持体の表面の離型性を高め、像担持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体などに適切に転写させることが行われている。

特許文献１には、像担持体の表面にその回転方向に沿ってクリーニング部材、潤滑剤供給手段であるブラシロール、均し部材をそれぞれ圧接させ、残留しているトナーなどの残留物をクリーニング部材によって除去した後、ブラシロールから像担持体の表面に潤滑剤粒子を供給し、さらに、潤滑剤粒子を均し部材によって押圧して像担持体の表面に潤滑剤粒子を膜状に塗布させることが提案されている。潤滑剤粒子を供給するブラシロールとしては、一般的に直毛ブラシが用いられる。直毛ブラシは、いわゆる歯ブラシのような状態で、ブラシ表面に繊維の先端が存在するので、以下の問題点を有していた。

潤滑剤は、表面が柔らかく、耐久により削れて消費されていく。初期には比較的均一に削れていくが、徐々に凹凸が形成されると、複数の繊維がその凹部に集中し、凹部はさらに研磨が加速される。一方、凸部には繊維が当接しないので、耐久が進むと、潤滑剤は激しい凹凸形状となってしまう。さらに、耐久が進むと、凹部は潤滑剤の押圧力が低下して研磨ができなくなる。結果的に、像担持体への潤滑剤の供給量が不足し、機能しなくなる。

そこで、潤滑剤供給手段として、ループブラシを使用することが考えられる。ループブラシは、複数本の繊維を束ねた状態でループ形状を形成する、いわゆるタオル生地のような状態のものである。このようなループブラシを使用することで、潤滑剤を均一な状態で研磨することが可能である。ループブラシは、直毛ブラシと異なって、繊維が複数本の束となっていることで、繊維束の剛性が強く、潤滑剤の塗布膜に形成される多少の凹凸に対しても繊維束が追従することなく研磨できる。また、先端がループ形状であるため、先端が凹部に集中しにくいことも要因と考えられる。即ち、潤滑剤供給手段としてループブラシを使用することで、潤滑剤は均一に研磨され、耐久が進んでも像担持体への供給量が急激に低下することがなく、また、潤滑剤を残らず使用することが可能で、比較的少量の潤滑剤で長期に使用することができる。

ところで、潤滑剤供給ブラシの表面には微小な繊維がある間隔を持って配列されている。ブラシの像担持体への当接部分をミクロに観察すると、微小な当接ムラを生じているため、像担持体の表面では潤滑剤の塗布ムラが生じている。特に、繊維密度が小さい場合、繊維先端部分の間隔が大きくなることから、当接ムラが大きく、潤滑剤の塗布ムラも顕著になる。ループブラシでは、ブラシ先端の間隔が直毛ブラシよりも広いため、像担持体の表面との当接ムラが大きく、潤滑剤の塗布ムラも大きくなる。潤滑剤の塗布ムラは主にハーフトーン画像において筋状のノイズとして現われる。繊維密度を大きくすることで、潤滑剤の塗布ムラを抑制可能であるが、ブラシ内に潤滑剤が堆積してしまい、潤滑剤を掻き取れなくなるという不具合を生じる。このため、繊維密度をなるべく低くして潤滑剤の塗布ムラ（筋状ノイズ）の発生を抑制することが必要となる。

特開２００６−２５１７５１号公報

本発明の目的は、像担持体の表面に供給される潤滑剤の塗布ムラを極力減少させて長期にわたって良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することにある。

本発明の一形態である画像形成装置は、
表面にトナー像を保持して移動する像担持体からトナー像を転写させる位置よりも該像担持体の移動方向下流側に、該像担持体の表面に残留する残留物を除去するクリーニング部材と、
前記像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材と、
前記像担持体の表面に端部を当接させて前記潤滑剤供給部材から供給された潤滑剤を該像担持体の表面に塗布する均し部材と、
を備え、
前記均し部材は、２５℃における反発弾性値が４８〜６８％であり、かつ、前記端部が前記像担持体の移動方向に対して対向するカウンタ方向に当接されていること、
を特徴とする。

前記画像形成装置においては、像担持体の表面に担持されたトナー像を転写した後に、像担持体の表面に潤滑剤粒子を供給し、像担持体の表面に圧接する均し部材にて潤滑剤粒子を潰して像担持体の表面に潤滑膜を塗布する。即ち、均し部材として、２５℃における反発弾性値が４８〜６８％である材料を用い、かつ、端部を像担持体の移動方向に対して対向するカウンタ方向に当接させることで、均し部材が像担持体の表面に摺擦する際の動的弾性率が小さくなり、像担持体とのニップ幅が大きくなる。そのため、潤滑剤を延展させる効果が高く、潤滑剤の膜をムラなく均一に塗布することが可能になる。

本発明によれば、潤滑剤粒子が均し部材によってムラなく均一に膜状に塗布されることで長期にわたって安定した画像形成を行うことができる。

画像形成装置の要部を示す概略構成図である。 均し部材による潤滑剤粒子の均し動作を模式的に示す断面図である。 均し部材による潤滑剤粒子の均し動作を模式的に示す平面図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

一実施例である画像形成装置１は、図１に示すように、感光体ドラム１０を用いて周知の電子写真方式によってトナー画像を形成するものであり、感光体ドラム１０の周囲にはその回転方向（矢印ａ参照）に沿って、帯電器２、画像露光ユニット３、現像器４、転写器５が配置されている。トナー画像を紙などの記録媒体に転写させる位置Ａよりも回転方向下流側には、残留トナーを含む残留物を払拭するクリーニングブレード１５が先端を回転方向に対向させたカウンタ方向に所定の圧力で当接している。クリーニングブレード１５はポリウレタンゴムをシート状に加工したものである。

前記クリーニングブレード１５の回転方向下流側には潤滑剤供給手段２０が配置され、さらにその下流側には均し部材３０が配置されている。潤滑剤供給手段２０は、潤滑剤収容容器２１と、ばね部材２２と、供給部材２３とで構成されている。容器２１内に収容されている潤滑剤（固形潤滑剤）２４はばね部材２２にて押圧され、容器２１の下面から供給部材２３で削り取られる。供給部材２３は矢印ｂ方向に回転駆動され、この回転によって潤滑剤２４を感光体ドラム１０の表面に供給する。感光体ドラム１０の表面に供給された潤滑剤粒子は、その後、均し部材３０によって押し潰され、感光体ドラム１０の表面に潤滑膜として塗布される。

供給部材２３は、断面円形のロール状としたもので、感光体ドラム１０の回転方向ａとは対向するカウンタ方向に、感光体ドラム１０に対して遅い線速度、ここでは、線速度比で０．４倍にて回転駆動される。なお、以下に示す実験では供給部材２３として、繊維が１本ずつ植毛されている直毛ブラシ、及び、繊維がループ状に植毛されているループブラシを用いた。

実験で使用した直毛ブラシは、導電性のポリエステルを素材とし、ブラシとしての抵抗値は１０⁹〜１０¹⁰Ωである。繊維の太さは４Ｔ（デシテックス）、繊維密度は７０ＫＦ／ｉｎｃｈ²である。軸部材は鉄製で直径６ｍｍである。ブラシの直径は１２ｍｍであり、繊維は厚さ約０．５ｍｍの基布に織り込まれているため、繊維の長さは約２．５ｍｍである。

実験で使用したループブラシは、導電性のポリエステルを素材とし、ブラシとしての抵抗値は１０⁹〜１０¹⁰Ωである。繊維の太さは４Ｔ（デシテックス）、繊維密度は１２０ＫＦ／ｉｎｃｈ²である。軸部材は鉄製で直径６ｍｍである。ブラシの直径は１２ｍｍであり、繊維は厚さ約０．５ｍｍの基布に織り込まれているため、繊維の長さは約２．５ｍｍである。

固形潤滑剤２４は、金属石鹸の粉体を溶融整形したもので、ここではステアリン酸亜鉛を用いている。ばね部材２２によって押圧されている固形潤滑剤２４は、供給部材２３の回転に基づいて削り取られ、感光体ドラム１０の表面に搬送される。感光体ドラム１０の表面に供給された潤滑剤粒子は均し部材３０によって押し潰され、感光体ドラム１０の表面に膜状に塗布される。

均し部材３０は、ポリウレタンゴムをシート状に加工したもので、断面９０°とした端部（エッジ部）を感光体ドラム１０の表面に当接させている。当接方向としては感光体ドラム１０の回転方向ａに対向するカウンタ方向である。ステアリン酸亜鉛で形成された皮膜は離型性が高く、換言すれば、純水接触角が高く、摩擦係数が小さいことを特徴としており、トナーの転写性及びクリーニング性が良好であり、また、感光体ドラム１０の消耗も抑制されて長寿命化を図ることができる。

均し部材３０は潤滑剤粒子を図２に示すように成膜化する。ステアリン酸亜鉛は延展性が高いために感光体ドラム１０の表面に付着した直後に供給部材２３の摺擦によって一部は感光体ドラム１０の表面に皮膜を形成し、残りの大部分は粒子状態のまま均し部材３０に到達する。均し部材３０の端部と感光体ドラム１０とが当接している幅（ニップ幅Ｗ）は均し部材３０の硬度に依存する。均し部材３０の素材であるポリウレタンゴムは粘弾性物質であるため、静止状態での硬さ（硬度）と感光体ドラム１０と摺動している状態での硬さ（動的弾性率）とが異なる。感光体ドラム１０との摺動により応力変動が生じると、摺動部分（振動が伝わっている部分）の動的弾性率はヤング率よりも大きくなる。ヤング率に対する動的弾性率の比率は反発弾性値に大きく依存し、反発弾性値が小さいほどヤング率に対する動的弾性率の比率は大きくなる。つまり硬くなる。従って、同じヤング率の材料では反発弾性値が大きいほど、摺動時の当接部が硬くなりにくいため、それに応じて感光体ドラム１０とのニップ幅Ｗが大きくなる。

図３（Ａ）には、好適な反発弾性値を有する均し部材３０を使用した場合に、潤滑剤粒子の供給から皮膜形成までを模式的に示し、図３（Ｂ）には反発弾性値が比較的小さい均し部材３０を使用した場合に、潤滑剤粒子の供給から皮膜形成までを模式的に示している。潤滑剤粒子が供給部材２３から感光体ドラム１０の表面に供給されるときに、軸方向に供給ムラが生じるのは不可避であり、反発弾性値が小さい均し部材３０にあってはニップ幅Ｗが小さいのでニップ部で粒子が延展される時間が短い。その結果、潤滑剤粒子を延展させる効果が低く、供給部材２３による供給ムラを均一化することは困難である。

一方、反発弾性値が比較的大きな均し部材３０にあってはニップ幅Ｗが大きくなるので、ニップ部で粒子が延展される時間が長くなる。その結果、延展効果が高く、供給部材２３による供給ムラを均一化することができる。但し、反発弾性値が大きすぎると、長期の画像形成に伴い、クリーニングブレード１５のクリーニング特性を低下させる傾向がある。このような反発弾性値としては、４８〜６８％とすることが好ましい。なお、反発弾性値は、ＪＩＳＫ６３０１に規定される反発弾性試験に準拠して測定した値である。

以下に示す表１は、実施例１〜１６として反発弾性値が比較的大きい材料を均し部材として使用した場合、及び、比較例１〜８として反発弾性値が比較的小さい材料を均し部材として使用した場合に、形成される画像を評価した結果を示す。

図１に示した構成の装置を使用し、前述の固形潤滑剤を用いて実験を行った。感光体ドラムの直径は６０ｍｍ、プロセス速度（ドラムの回転周速度に相当）は３００ｍｍ／ｓである。固形潤滑剤に対するばね部材の押圧力は４Ｎ／ｍに調整した。クリーニングブレードは、ＪＩＳ−Ａ硬度が７２°、反発弾性値が２５％のものを、当接角度１５°、当接力を２５Ｎ／ｍで使用した。均し部材は、表１に示しているように、ＪＩＳ−Ａ硬度５２〜７８°、２５℃における反発弾性値が４８〜７５％のものを、当接角度１０°、当接力を２０Ｎ／ｍで使用した。

均し部材に関しては、当接角度θ（図１参照）を５°〜１５°とすることが、確実に均し部材のエッジ部を感光体ドラムに当接させ、かつ、均し部材の捲れを防止する観点から好ましい。また、当接力を１０〜３０Ｎ／ｍとすることが、供給部材２３により供給された固形潤滑剤が当接部分を適切にすり抜けるようにし、かつ固形潤滑剤を十分に延展する観点から好ましい。ここで、当接力は、当接させるための力を当接部分の長手方向（均し部材のエッジに沿った方向）の長さで除した値（線圧）である。

実験は、温度３０℃、湿度８５％ＲＨの環境下で、画像濃度（カバレッジ）０％と１００％相当の画像が混在したチャートをモノクロモードの連続で５００枚プリントした。５００枚後のハーフトーン画像でカバレッジ０％部分と１００％部分の筋状ノイズを評価した。その後、温度２３℃、湿度６５％ＲＨの環境下で、カバレッジが５％のチャートをモノクロモードの４枚ごとに間欠的に１００００枚、３００００枚、１０００００枚プリントした。それぞれの区切り枚数ごとに、ハーフトーン画像におけるクリーニング不良に起因する濃度ムラを評価した。

ここで、筋状ノイズの発生は、供給部材による潤滑剤粒子の感光体ドラムへの供給ムラが、感光体ドラム上の摩擦係数のムラとして現れることに起因する。カバレッジ０％の部分は、クリーニングブレード１５によるクリーニングの際にトナーとともに潤滑剤被膜の削り取りが起こらないので、潤滑粒子の供給ムラが発生した場合の摩擦係数のムラがより顕著に現れる。即ち、カバレッジ０％の部分で筋状ノイズがより顕著に発生する傾向がある。

濃度ムラの発生は、前記のようにカバレッジ０％の部分が潤滑剤被膜の削り取りが起こりにくく、逆にカバレッジ１００％の部分が潤滑剤被膜の削り取りが起こりやすいことに起因する。即ち、カバレッジ０％の部分の方が、カバレッジ１００％の部分よりも摩擦係数の低下の程度が大きいことにより、カバレッジ０％の部分とカバレッジ１００％との間で転写効率の差が生じ、これにより濃度ムラが発生する。

各画像とも全く問題のないレベルを◎、画像上欠陥を目視できるが問題のないレベルを○、画像上欠陥が目視できるが実用上問題のないレベルを△、画像上欠陥が確認できて実用上問題となるレベルを×として表１に示している。

表１に示されるように、均し部材の２５℃における反発弾性値が４８〜６８％の場合に、筋状ノイズ及び濃度ムラに関して良好な結果が得られた。表１に示されていないが、同様の傾向は、少なくとも、均し部材の感光体ドラムへの当接角が５°〜１５°、当接角が１０〜３０Ｎ／ｍの範囲において得られる。

ところで、潤滑剤供給部材に関して、前述のポリエステル以外に、レーヨン、アクリル、ポリアミドや金属繊維であってもよい。さらに、絶縁性の繊維であってもよい。さらに、静電植毛ブラシであってもよい。さらに、ブラシ状ではなく、ウレタンやシリコンといったソリッド体あるいは発泡体のローラであってもよい。

潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛からなる固形潤滑剤を用いたが、これ以外に、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウムといった脂肪酸金属塩を使用してもよい。

なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

特に、電子写真方式による画像形成部分の構成や制御部の構成などは任意である。また、本発明は、モノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置に適用することも可能であり、その場合、中間転写ベルトに対して本発明を適用することができる。

以上のように、本発明は、電子写真方式による画像形成装置に有用であり、特に、潤滑剤粒子が均し部材によってムラなく均一に膜状に塗布される点で優れている。

１０…感光体ドラム
１５…クリーニングブレード
２０…潤滑剤供給手段
２３…供給部材
２４…潤滑剤
３０…均し部材

Claims (5)

1. 表面にトナー像を保持して移動する像担持体からトナー像を転写させる位置よりも該像担持体の移動方向下流側に、該像担持体の表面に残留する残留物を除去するクリーニング部材と、
   前記像担持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材と、
   前記像担持体の表面に端部を当接させて前記潤滑剤供給部材から供給された潤滑剤を該像担持体の表面に塗布する均し部材と、
   を備え、
   前記均し部材は、２５℃における反発弾性値が４８〜６８％であり、かつ、前記端部が前記像担持体の移動方向に対して対向するカウンタ方向に当接されていること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記均し部材は、２５℃における硬度（ＪＩＳ−Ａ）が５２〜８７°であること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記均し部材の前記端部は断面９０°であること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記均し部材は、５°〜１５°の角度で、かつ、１０〜３０Ｎ／ｍの圧力で前記像担持体の表面に当接していること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記潤滑剤供給部材はループ状に植毛されたブラシであること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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