JP2021092628A - 像担持体に潤滑剤を塗布する機構を有する画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤ローラの回転軸方向における潤滑剤の塗布量を均一化できる画像形成システムを提供する。【解決手段】像担持体４０に接触する発泡体４５ｂを含み、潤滑剤を像担持体に移す潤滑剤ローラ４５であって、発泡体が０．１５ｄｍ３／ｓ以上１．４ｄｍ３／ｓ以下の通気量を有するように選択されている、潤滑剤ローラと、潤滑剤ローラに接触して潤滑剤を供給する固形潤滑剤４６と、固形潤滑剤を潤滑剤ローラに対して押圧する押圧部材４８と、を備える。【選択図】図２

Description

画像形成システムには、像担持体の表面に潤滑剤を塗布する機構を備えたものがある。このような画像形成システムでは、塗布した潤滑剤により像担持体の表面の摩擦係数を低下させ、像担持体から残留トナーを除去しやすくしている。

図１は、本明細書に開示された種々の例を実施するために使用することができる例示的な画像形成システムの概略構成図である。 図２は、例示的な潤滑剤塗布機構の概略図である。 図３は、図２に示す潤滑剤塗布機構に用いられる固形潤滑剤の斜視図である。 図４は、試作Ｓ１〜試作Ｓ６に係る潤滑剤塗布機構におけるトナー保持量を示すグラフである。 図５は、画像形成システムによって印字される画像の一例を示す図である。 図６は、比較対象の一般的な画像形成システムでのトナー入力部及びトナー非入力部での潤滑剤の区間消費量を潤滑剤ローラの走行距離に応じて示すグラフである。 図７は、図６と同様の一般的な画像形成システムでのトナー入力部及びトナー非入力部での潤滑剤ローラ内のトナー保持量を、潤滑剤ローラの走行距離に応じて示すグラフである。 図８は、図５に示す画像の印刷を連続した場合の固形潤滑剤の例を示す斜視図である。 図９は、図２に示す潤滑剤塗布機構を含む画像形成システムでのトナー入力部及びトナー非入力部での潤滑剤の区間消費量を潤滑剤ローラの走行距離に応じて示すグラフである。 図１０は、図２に示す潤滑剤塗布機構を含む画像形成システムでのトナー入力部及びトナー非入力部での潤滑剤ローラ内のトナー保持量を潤滑剤ローラの走行距離に応じて示すグラフである。 図１１は、変形例に係る潤滑剤塗布機構の概略図である。

以下、図面を参照して、画像形成システムの一例について説明する。画像形成システムは、プリンタ等の画像形成装置であってもよい。なお、図面に基づいて説明するにあたり、同一の要素、又は同一の機能を有する類似する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１は、例示的な画像形成システムの概略構成を示す図である。図１に示す画像形成システム１は、例えば、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成システム１は、例えば、記録媒体である用紙Ｐを搬送する搬送装置１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナーを用紙Ｐに二次転写する転写装置３０と、表面（周面）に静電潜像が形成される像担持体４０と、トナーを用紙Ｐに定着させる定着装置５０と、用紙Ｐを排出する排出装置６０と、を備える。

搬送装置１０は、例えば、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、例えば、カセットＫに積層されて収容され、給紙ローラ１１によりピックアップされて搬送される。搬送装置１０は、例えば、用紙Ｐに転写されるトナーが転写ニップ部Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して転写ニップ部Ｒ２に用紙Ｐを到達させる。

現像装置２０は、例えば、色ごとに４個設けられる。各現像装置２０は、例えば、トナーを像担持体４０に担持させる現像剤担持体２４を備える。現像装置２０では、例えば、現像剤として、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いる。つまり、現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、トナー及びキャリアを混合撹拌してトナーを均一に分散させる。これにより、最適な帯電量が付与された現像剤が調整される。この現像剤は、現像剤担持体２４に担持される。現像剤担持体２４は、回転することにより現像剤を像担持体４０と対向する領域まで搬送する。そして、現像剤担持体２４に担持された現像剤のうちのトナーが像担持体４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。

転写装置３０は、例えば、像担持体４０に現像されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ニップ部Ｒ２に搬送する。転写装置３０は、例えば、像担持体４０からトナー像が一次転写される転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３４，３５，３６，３７と、像担持体４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３７と共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３と、を備える。

転写ベルト３１は、例えば、懸架ローラ３４，３５，３６，３７により循環移動する無端状のベルトである。懸架ローラ３４，３５，３６，３７は、それぞれの軸線周りに回転可能なローラである。懸架ローラ３７は、例えば、軸線周りに回転駆動する駆動ローラである。懸架ローラ３４，３５，３６は、例えば、懸架ローラ３７の回転駆動により従動回転する従動ローラである。一次転写ローラ３２は、例えば、転写ベルト３１の内周側から像担持体４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、例えば、転写ベルト３１を挟んで懸架ローラ３７と平行に配置されて、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３７を押圧するように設けられる。これにより、二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１との間に転写ニップ部Ｒ２を形成する。

像担持体４０は、静電潜像担持体又は感光体ドラムとも呼ばれる。像担持体４０は、例えば、色ごとに４個設けられる。各像担持体４０は、例えば、転写ベルト３１の移動方向に沿って並ぶように配置される。像担持体４０の周面には、例えば、現像装置２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニング装置４３と、が設けられる。

帯電ローラ４１は、例えば、像担持体４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ４１は、例えば、像担持体４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、例えば、帯電ローラ４１によって帯電した像担持体４０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、像担持体４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、例えば、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナータンクＮから供給されたトナーによって像担持体４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンクＮ内には、それぞれ、例えば、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填される。クリーニング装置４３は、例えば、像担持体４０上に形成されたトナーが転写ベルト３１に一次転写された後に像担持体４０上に残存するトナーを回収する。クリーニング装置４３には、後述する、像担持体４０の表面に潤滑剤を塗布する機構が含まれる。

定着装置５０は、例えば、加熱及び加圧が行われる定着ニップ部Ｒ３に用紙Ｐを通過させることで、転写ベルト３１から用紙Ｐに二次転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させる。定着装置５０は、例えば、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５２と、加熱ローラ５２を押圧して回転駆動する加圧ローラ５４と、を備える。加熱ローラ５２及び加圧ローラ５４は、例えば、円筒状に形成されており、加熱ローラ５２は内部にハロゲンランプ等の熱源を備える。加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間には接触領域である定着ニップ部Ｒ３が設けられ、定着ニップ部Ｒ３に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。

排出装置６０は、例えば、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ６２，６４を備える。

続いて、画像形成システム１による印刷工程の一例について説明する。画像形成システム１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成システム１の制御部は、給紙ローラ１１を回転させて、カセットＫに積層された用紙Ｐをピックアップして搬送させる。そして、帯電ローラ４１により像担持体４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる（帯電工程）。その後、受信した画像信号に基づいて、露光ユニット４２により像担持体４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。

現像装置２０では、静電潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程）。こうして形成されたトナー像は、像担持体４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、像担持体４０から転写ベルト３１へ一次転写される（転写工程）。転写ベルト３１には、４個の像担持体４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３７と二次転写ローラ３３とが対向する転写ニップ部Ｒ２において、搬送装置１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。

積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着装置５０へ搬送される。そして、定着装置５０は、用紙Ｐが定着ニップ部Ｒ３を通過する際に、用紙Ｐを加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間で加熱及び加圧することにより、積層トナー像を用紙Ｐへ溶融定着させる（定着工程）。その後、用紙Ｐは、排出ローラ６２，６４によって画像形成システム１の外部へ排出される。

次に、図２及び図３を参照して、クリーニング装置４３に設けられる潤滑剤塗布機構４について説明する。図２は、例示的な潤滑剤塗布機構４の概略図である。図３は、図２に示す潤滑剤塗布機構４に用いられる固形潤滑剤４６の斜視図である。潤滑剤塗布機構４は、像担持体４０の表面に所定量の潤滑剤を順次供給することにより、像担持体４０の表面の摩耗レート（走行距離当たりの摩耗量）を低減し、像担持体４０の表面を保護する機構である。潤滑剤塗布機構４は、図２及び図３に示されるように、潤滑剤ローラ４５と、固形潤滑剤４６と、保持部材４７と、押圧部材４８と、を備える。クリーニング装置４３には、クリーニングブレード４９が更に設けられている。

潤滑剤ローラ４５は、像担持体４０と固形潤滑剤４６との間に配置され、固形潤滑剤４６の潤滑剤を像担持体４０の表面に移すためのローラ部材である。潤滑剤ローラ４５は、例えば時計回りに回転する像担持体４０とは接触領域において順方向に進むように反時計回りに回転する。潤滑剤ローラ４５は、軸方向（図２の紙面に直交する方向）に沿って伸びる円柱形状の軸部４５ａと、軸部４５ａの外周を覆う円筒形状の発泡体４５ｂと、を有する。発泡体４５ｂは、一方において像担持体４０に接触し、他方において固形潤滑剤４６に接触する。潤滑剤ローラ４５は、固形潤滑剤４６との接触領域（曲面４６ａ）において潤滑剤を掻き取り、その掻き取った潤滑剤を像担持体４０との接触領域において像担持体４０の表面に供給する。発泡体４５ｂの厚みは、例えば１ｍｍ以上４ｍｍ以下であってもよく、例えば発泡体４５ｂの外周径が１０ｍｍの場合にその厚みを２ｍｍとすることができる。発泡体４５ｂは、例えばウレタンフォームから構成される。発泡体４５ｂの特性については後述する。

固形潤滑剤４６は、潤滑剤ローラ４５の軸線方向に沿って延びるバー状の部材であり、図３に示すように、発泡体４５ｂと接触する面が曲面４６ａであってもよい。曲面４６ａは、接触する潤滑剤ローラ４５の外周面に一致する曲面であってもよいし、潤滑剤ローラ４５の外周面の外径よりも大きい曲率半径を有する曲面であってもよい。固形潤滑剤４６は、像担持体４０の表面に塗布される潤滑剤の供給源として機能する。像担持体４０の表面に潤滑剤ローラ４５を介してこの潤滑剤を供給することにより、像担持体４０から転写ベルト３１へ転写された残りのトナー（残留トナー）を当該表面から除去しやすくし、像担持体４０の表面の摩耗を低減する。

固形潤滑剤４６を構成する潤滑剤としては、脂肪酸金属塩又はフッ素系樹脂からなるものを用いることができる。脂肪酸金属塩としては、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、スタエリン酸、アレイン酸等の直鎖状炭化水素の脂肪酸金属塩が挙げられ、金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チラン、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが挙げられる。脂肪酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸亜鉛を用いることができる。

保持部材４７は、固形潤滑剤４６を保持する部材である。保持部材４７は、例えば、ＳＥＣＣなどの鋼板から構成され、Ｌ字形状を呈する。

押圧部材４８は、固形潤滑剤４６を潤滑剤ローラ４５に対して所定荷重で押圧するための部材である。押圧部材４８は、例えば圧縮バネを含んで構成される。押圧部材４８は、保持部材４７を介して固形潤滑剤４６を押圧しているが、保持部材４７を介さずに固形潤滑剤４６を押圧してもよい。また、押圧部材４８は、バネ荷重０．１Ｎ以上６Ｎ以下（約１０ｇｆ以上約６１０ｇｆ以下）で固形潤滑剤４６を押圧することができる。この際、固形潤滑剤４６は、自重も含めて、０．５Ｎ以上６．４Ｎ以下（５０ｇｆ以上６５０ｇｆ以下）の荷重で潤滑剤ローラ４５に押しつけられることになる。

クリーニングブレード４９は、像担持体４０の表面に当接するように配置され、像担持体４０の残留トナーを掻き取って除去する部材である。上述した潤滑剤ローラ４５は、像担持体４０の回転方向において、クリーニングブレード４９よりも上流となるように配置されている。クリーニングブレード４９は、像担持体４０の表面上の残留トナーのうち、潤滑剤ローラ４５によって担持されなかった残留トナーを掻き取って除去し、像担持体４０の表面をクリーニングする。像担持体４０は、クリーニングブレード４９によって残留トナーがしっかりと除去されることにより、次の静電潜像を適切にその表面に形成して転写等を行うことができる。なお、本実施形態では、潤滑剤ローラ４５との接触領域よりも像担持体４０の回転方向の上流側には、クリーニングブレード４９と同様のクリーニング装置は設けられていない。これにより、潤滑剤塗布機構４を含むクリーニング装置４３の小型化や低コスト化を図ることができる。

ここで、上述した潤滑剤塗布機構４によって所定の潤滑剤が塗布される像担持体４０の構成の一例について説明する。像担持体４０は、画像形成システムで一般的に用いられる有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photoconductor）であってもよいし、像担持体の最表層に更に保護層４０ａが設けられる構成であってもよい。保護層４０ａは、フィラー粒子と、複数の重合性官能基を有する化合物を硬化させてなる硬化性樹脂（有機化合物）とで構成される層であり、この硬化性樹脂内に、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のフィラー粒子を１質量％以上３０質量％以下含有していてもよい。保護層４０ａに含まれるフィラー粒子は、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子及び酸化チタン粒子からなる群より選択される少なくとも一種の粒子である。このような保護層４０ａを像担持体４０の最表面に設けることにより、像担持体４０の摩耗レート、即ち、像担持体４０の走行距離当たりの摩耗量を低減することができる。

保護層４０ａは、少なくとも重合性官能基を有する化合物を溶剤に溶解させ、かつフィラー粒子を含有させて得られる保護層用塗布液から得られる塗膜を、架橋又は重合反応を用いて硬化（重合）させて形成される。重合性官能基を有する化合物は、重合性のモノマー、あるいはそれらが複数繋がったダイマーからオリゴマーであってもよい。重合性官能基を有する化合物としては、例えば、アクリロイルオキシ基やメタアクリロイルオキシ基、スチリル基等の連鎖重合性官能基を有する化合物が挙げられる。また、水酸基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、エポキシ基等の逐次重合性官能基を有する化合物が挙げられる。硬化反応には、例えば、ラジカル重合、イオン重合、熱重合、光重合、放射線重合（電子線重合）、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等を用いることができる。

保護層４０ａの電荷輸送能力を向上させる目的で、保護層用塗布液に電荷輸送物質を添加してもよい。電荷輸送物質としては、上述の電荷輸送物質を用いることができる。また、各種機能改善を目的として添加剤を添加することもできる。添加剤としては、例えば、導電性粒子、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤が挙げられる。また、保護層４０ａの層厚は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であってもよく、１μｍ以上７μｍ以下であってもよい。

次に、潤滑剤塗布機構４の潤滑剤ローラ４５に用いられる発泡体４５ｂの特性について説明する。上述したように、潤滑剤塗布機構４では、潤滑剤ローラ４５の像担持体４０との接触領域よりも回転方向の上流側にクリーニングブレードが設けられていない。このため、軸方向において不均一に残存する残留トナーを、まずは潤滑剤ローラ４５で掻き取ることになる。つまり、発泡体４５ｂによって担持するトナーが軸方向において不均一な担持量になり得る。また、担持されるトナーの量が多くなるとトナーが研磨剤として機能してしまい、潤滑剤ローラ４５が掻き取る固形潤滑剤４６の曲面４６ａ及び掻き取られる潤滑剤の量も軸方向において不均一になってしまう。そこで、潤滑剤塗布機構４では、潤滑剤ローラ４５の発泡体４５ｂの特性が以下となるように選択することで、このような不均一を防止する。

具体的には、発泡体４５ｂは、連続発泡体で構成されており、画像形成システム１を稼働した際、すなわち、画像形成処理が開始されて像担持体４０の表面に静電潜像が連続して形成され、ある程度のトナーが像担持体４０の表面に残存している際に、発泡体４５ｂによるトナー担持量が軸方向に平均して２０ｍｇ／ｍｍ以下となるように、発泡体の特性が選択されている。このトナー担持量は、発泡体４５ｂの長手方向の長さ（ｍｍ）当たりのトナー担持量を示す。円周方向に担持されているトナーをすべて吸引して重量を測定して算出する。この担持量の指標は、像担持体４０の表面に供給される潤滑剤の量が所定の範囲（３〜１５［ｍｇ／ｋｃ／ｍ］）となる場合の、発泡体４５ｂのトナー担持量から算出されている。なお、ここで用いている「ｋｃ」は、キロサイクルであり、像担持体４０（感光体）が１０００周回った回数である。

そして、本実施形態に係る潤滑剤塗布機構４では、発泡体４５ｂのトナー担持量をこの指標以下とするため、０．１５ｄｍ^３／ｓ以上１．４ｄｍ^３／ｓ以下の通気量を有する発泡体を発泡体４５ｂとして選択している。この「通気量（airflow value）」は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６４００−７ Ｂ法によって測定される値である。より具体的には、通気量は、Ｂ法で使用する通気量自動測定装置（附属書Ａ）に準ずる試験装置を使用して測定され、試験片の前後で引き起こされる規定された一定圧力損失差を維持させるために必要な風量として算出される値である。なお、発泡体４５ｂは、０．２ｄｍ^３／ｓ以上１．３ｄｍ^３／ｓ以下の通気量を有する発泡体から選択されてもよいし、０．５ｄｍ^３／ｓ以上１．２ｄｍ^３／ｓ以下の通気量を有する発泡体から選択されてもよい。

発泡体４５ｂの密度は、４８ｋｇ／ｍ^３以上６７ｋｇ／ｍ^３以下であってもよく、５０ｋｇ／ｍ^３以上６５ｋｇ／ｍ^３以下であってもよい。また、発泡体４５ｂの２５％硬度は、１８５Ｎ以上３０５Ｎ以下であってもよく、１９０Ｎ以上３００Ｎ以下であってもよく、このような範囲の発泡体が選択される。なお、「２５％硬度」とは、ＪＩＳ Ｋ ６４００−２ Ｄ法によって測定される値である。この試験では、対象製品から５０ｍｍ×３８０ｍｍ×３８０ｍｍの試験片を切り出して、直径２００ｍｍの加圧板で垂直方向に始めの厚さの７５％ひずみ量まで押し込んだ後、直ちに荷重を除き、再び直ぐに始めの厚さの２５％ひずみ量まで押し込み、静止後２０秒経過した時の荷重を読み取り、それを「２５％硬度」の値とする。

本実施形態に係る潤滑剤塗布機構４において、発泡体４５ｂの通気量、密度、及び２５％硬度を上述した範囲に選択したのは、通気量等をコントロールすることにより、発泡体４５ｂに担持されるトナー量をコントロールできるとの点に着眼したことによる。具体的には、以下の試験に基づく。この試験では、図２に示す構成の潤滑剤塗布機構４の潤滑剤ローラ４５を、以下の表１に示す通気量、密度及び２５％硬度を有する発泡体を含む試作Ｓ１〜試作Ｓ６に順次置き換えて、潤滑剤ローラの発泡体のトナー担持量を測定した。なお、像担持体の周速は２８０ｍｍ／ｓ、潤滑剤ローラの周速比は、像担持体に対して０．５〜１．２の間とした。

試作Ｓ１〜試作Ｓ６に係る発泡体を有する潤滑剤ローラを備えた潤滑剤塗布機構によるトナー担持量を測定したところ、図４及び以下の表２に示すような結果となった。

図４及び上記の表２の結果から明らかなように、試作Ｓ１と試作Ｓ５及び試作Ｓ６では、トナー担持量が規定値である２０ｍｇ／ｍｍよりも大きくなってしまった。この場合、潤滑剤ローラ４５の軸方向において、担持されるトナー量の偏在が大きくなってしまう可能性がある。つまり、像担持体４０において連続されて印刷される領域では、発泡体のトナー担持量が上限近くになる一方、像担持体４０においてあまり印刷されていない領域では、発泡体のトナー担持量が少なくなり、軸方向において不均一が発生し得る。

一方、試作Ｓ２〜試作Ｓ４では、トナー担持量が規定値である２０ｍｇ／ｍｍよりも小さくすることができた。この場合、潤滑剤ローラ４５の軸方向において、担持されるトナー量の偏在を抑制することができる。つまり、像担持体４０において連続されて印刷される領域、又は、そうでない領域のいずれにおいても、上限値が２０ｍｇ／ｍｍ以下に限定されているため、軸方向において不均一が発生しづらい。

このように、発泡体４５ｂとして、０．１５ｄｍ^３／ｓ以上１．４ｄｍ^３／ｓ以下の通気量を有する発泡体を選択することで、トナー担持量を所定の範囲に収めることができる。例えば、発泡体４５ｂの通気量が０．１５ｄｍ^３／ｓよりも小さい場合、発泡体４５ｂ内の通気量が元々小さいため、像担持体４０と潤滑剤ローラ４５との接触領域や、固形潤滑剤４６と潤滑剤ローラ４５との接触領域において、回転動作による発泡体４５ｂの圧縮及び解放のサイクルを行ったとしても、担持トナーを外に放出するために必要な気流を発泡体４５ｂ内に発生させることが難しい。また、発泡体４５ｂの通気量が１．３ｄｍ^３／ｓよりも大きい場合（スポンジがスカスカ過ぎる場合）、回転動作による発泡体４５ｂの圧縮及び解放のサイクルを行ったとしても、トナーを外に放出するために必要な気流を発生できず、トナーが貯まっていってしまう。

このように、本実施形態に係る潤滑剤塗布機構４では、潤滑剤ローラ４５の発泡体４５ｂが０．１５ｄｍ^３／ｓ以上１．４ｄｍ^３／ｓ以下の通気量を有するように選択されている。これにより、像担持体４０と潤滑剤ローラ４５との接触領域の手前の領域Ａ１や、固形潤滑剤４６と潤滑剤ローラ４５との接触領域の手前の領域Ａ２において、回転動作に伴う発泡体４５ｂの圧縮及び解放のサイクルを行うことにより、担持トナーを外に放出するために必要な気流を発泡体４５ｂ内に発生させることができる。そして、この気流により、所定以上のトナーが気流によって発泡体４５ｂの外に飛翔し、潤滑剤ローラ４５によって担持されるトナー量が一定となる。

ここで、上述した構成の潤滑剤塗布機構４を備えた画像形成システム１による潤滑剤の塗布状態及び消費状態について、一般的な潤滑剤塗布機構を備えた画像形成システムと比較して説明する。ここで用いる一般的な潤滑剤塗布機構では、潤滑剤ローラ４５に代えて、導電性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるブラシローラを用いている。導電性ブラシローラの条件として、ブラシに使われている各繊維の太さが３ｄ（デニール）であり、また、ブラシに使われている糸は２００ｋ本の細い繊維の集合体が１本の糸になっている（２００ｋＦ）。なお、何れの潤滑剤塗布機構においても、残留トナーを掻き取るクリーニングブレードを潤滑剤塗布機構の上流側に配置していない。

まず、上述した２つの潤滑剤塗布機構を比較するための画像印刷条件として、図５に示すように、印刷用紙Ｐ１の長手方向の中央部Ｃ１のみを印刷するパターン（中央部Ｃ１以外の残り部分Ｃ２は印刷しない）を連続した場合について検討する。この場合、像担持体上の残留トナーが潤滑剤ローラの長手方向の中央部分（中央部Ｃ１に対応する領域）に多く残る傾向となる。

図６は、一般的な画像形成システムでの上記トナー入力部（中央部Ｃ１に対応）及びトナー非入力部（残り部分Ｃ２に対応）での潤滑剤の区間消費量を潤滑剤ローラの走行距離に応じて示すグラフである。図７は、図６と同様の画像形成システムでのトナー入力部及びトナー非入力部での潤滑剤ローラ内のトナー保持量を潤滑剤ローラの走行距離に応じて示す表である。図６に示すように、トナー入力部では、像担持体上に多くの残留トナーが残っており、これらが研磨材として機能し、当初はトナー非入力部に比べて多くの潤滑剤を使用する。また、図７に示すように、トナー入力部では、潤滑剤ローラ内のトナー保持量が基準値である２０ｍｇ／ｍｍを大きく超えて、潤滑剤ローラの走行距離と共に増加してしまう。

なお、一般的な画像形成システムにおいて、画像印刷を継続していくと、図８に示したように、固形潤滑剤４６の接触面のうち中央部Ｃ１に対応する領域４６ｂのみが深く削られ、潤滑剤ローラに十分な潤滑剤を塗布しづらくなる。その結果、図６のグラフに示すように、潤滑剤ローラの走行距離が進むに従って、潤滑剤の区間消費量がトナー非入力部よりも減少してしまう。このように、比較例となる一般的な画像形成システムでは、潤滑剤ローラに対して塗布される潤滑剤の消費量がローラの長手方向の場所によって不均一となり、像担持体の表面保護も不均一になり、像担持体の摩耗レートの上昇やフィルミングが発生してしまう。

一方、図９は、本実施形態に係る潤滑剤塗布機構４を含む画像形成システム１でのトナー入力部及びトナー非入力部での潤滑剤の区間消費量を潤滑剤ローラの走行距離に応じて示すグラフである。この潤滑剤塗布機構４では、潤滑剤ローラ４５の発泡体４５ｂとして、試作Ｓ３に対応する発泡体を用いた。図１０は、図９と同様の潤滑剤塗布機構４を含む画像形成システム１でのトナー入力部及びトナー非入力部での潤滑剤ローラ内のトナー保持量を潤滑剤ローラの走行距離に応じて示すグラフである。これらグラフにおいて、トナー入力部は中央部Ｃ１に対応し、トナー非入力部は残り部分Ｃ２に対応する。図９及び図１０に示すグラフから明らかなように、潤滑剤塗布機構４では、トナー入力部及びトナー非入力部のいずれにおいても、供給ローラの走行距離が進んだとしても、同程度の潤滑剤区間消費量及び同程度の潤滑剤ローラのトナー保持量を保っており、均一な状態が保たれるようになっている。しかも、潤滑剤ローラ４５によって保持されるトナー保持量は、２０ｍｇ／ｍｍ以下となっている。

このように本実施形態に係る潤滑剤塗布機構４で均一な潤滑剤の塗布がされる理由は、次の通りである。即ち、潤滑剤塗布機構４では、残留トナーを収納する発泡体４５ｂが所定の通気量、即ち、０．１５ｄｍ^３／ｓ以上１．４ｄｍ^３／ｓ以下の通気量となっている。このため、潤滑剤ローラ４５と像担持体４０との接触箇所の上流側の領域Ａ１（ニップ入口）及び潤滑剤ローラ４５と固形潤滑剤４６との接触箇所（ニップ）の上流側の領域Ａ２（ニップ入口）で圧力が圧縮される際に、発泡体４５ｂの中から外に所定の気流が発生する。これにより、トナーの多くが発泡体４５ｂに保持されたままの状態ではなく、発泡体４５ｂから回転に伴って外に飛翔することになる。このような動作により、潤滑剤ローラ４５に保持されるトナー量に偏在が生じないようになる。すなわち、像担持体４０への潤滑剤の供給量が長手方向において均一な状態が継続して維持されるようになり、保護される。

次に、潤滑剤塗布機構４の変形例について、図１１を参照して説明する。図１１は、変形例に係る潤滑剤塗布機構１０４の模式図である。図１１に示すように、潤滑剤塗布機構１０４は、潤滑剤塗布機構４と同様に、潤滑剤ローラ４５と、固形潤滑剤４６と、保持部材４７と、押圧部材４８と、を備え、像担持体４０の回転方向において潤滑剤ローラ４５がクリーニングブレード４９の上流側に配置されている。潤滑剤塗布機構１０４は、更に、フレーム８０と、保護シート８１〜８３と、を備える。

フレーム８０は、その中に、潤滑剤ローラ４５、固形潤滑剤４６、保持部材４７、及び押圧部材４８を収納する。保護シート８１〜８３は、例えばウレタンマイラ等の絶縁性シートから構成され、潤滑剤ローラ４５の軸方向に平行な方向に沿って伸びる。保護シート８１は、像担持体４０の表面に当接して像担持体４０とフレーム８０との間の隙間Ｂ１を塞ぐように配置される。保護シート８２及び８３は、固形潤滑剤４６の表面に当接して、固形潤滑剤４６とフレーム８０との間の隙間Ｂ２及びＢ３を塞ぐように配置される。保護シート８２及び８３は、所定の荷重、例えば０．００５Ｎ／ｃｍ以上０．２Ｎ／ｃｍ以下（０．５ｇｆ／ｃｍ以上２０ｇｆ／ｃｍ以下）で固形潤滑剤４６に当接される。固形潤滑剤４６を潤滑剤ローラ４５に押し当てる荷重が高い場合には、保護シート８２及び８３を固形潤滑剤４６に当接させる荷重は、上記範囲以上であってもよい。

上述したように、潤滑剤塗布機構４では、潤滑剤ローラ４５の発泡体４５ｂの通気量を所定の範囲とすることにより外側に向けた気流を形成し所定量以上のトナーを発泡体４５ｂから外に排出するように構成している（図１１を参照）。しかしながら、トナーの排出を自由にしていると、継続して使用する場合には、固形潤滑剤４６を押圧している押圧部材４８の配置領域にトナーが流入してトナーが詰まってしまい、押圧部材４８が所定の荷重を潤滑剤ローラ４５に付与することができなくなることがある。そこで、潤滑剤塗布機構１０４では、保護シート８２及び８３を設けて隙間Ｂ２及びＢ３を塞ぎ、トナーの流入を防止している。また、フレーム８０と像担持体４０との隙間Ｂ１から外にトナーが排出されると、像担持体４０上に形成されて転写される静電潜像へ影響する可能性がある。そこで、潤滑剤塗布機構１０４では、保護シート８１を設けて隙間Ｂ１を塞ぎ、トナーの排出を防止している。以上のようなトナー排出防止機構を更に設けることにより、潤滑剤ローラ４５から内部気流により外側に排出される廃トナーを適切な場所に集めて廃棄することがより確実になる。なお、潤滑剤ローラ４５から排出されるトナーの拡散防止機構としては、他の構成を採用してもよい。

Claims (15)

1. 像担持体に接触する発泡体を含み、潤滑剤を前記像担持体に移す潤滑剤ローラであって、前記発泡体が０．１５ｄｍ^３／ｓ以上１．４ｄｍ^３／ｓ以下の通気量を有するように選択されている、潤滑剤ローラと、
   前記潤滑剤ローラに接触して前記潤滑剤を供給する固形潤滑剤と、
   前記固形潤滑剤を前記潤滑剤ローラに対して押圧する押圧部材と、
   を備える、画像形成システム。
2. 前記潤滑剤ローラの前記発泡体は、４８ｋｇ／ｍ^３以上６７ｋｇ／ｍ^３以下の密度を有し、且つ、ＪＩＳ Ｋ ６４００−２ Ｄ法に基づく２５％硬度が１８５Ｎ以上３０５Ｎ以下であるように、選択されている、
   請求項１に記載の画像形成システム。
3. 前記潤滑剤ローラの前記発泡体が０．５ｄｍ^３／ｓ以上１．２ｄｍ^３／ｓ以下の通気量を有するように選択されている、
   請求項１に記載の画像形成システム。
4. 前記潤滑剤ローラは、当該画像形成システムを稼働した際に前記発泡体によるトナー担持量を２０ｍｇ／ｍｍ以下に保持できるように構成されている、
   請求項１に記載の画像形成システム。
5. 少なくとも前記固形潤滑剤を収納するフレームを更に備え、前記フレームと前記固形潤滑剤との間に第１の隙間が設けられている、
   請求項１に記載の画像形成システム。
6. 前記潤滑剤ローラの軸方向に平行な方向に沿って伸びる第１の絶縁性シートを更に備え、前記第１の絶縁性シートは、前記固形潤滑剤に当接して前記第１の隙間を塞ぐように前記フレーム内に配置されている、
   請求項５に記載の画像形成システム。
7. 前記第１の絶縁性シートは、０．００５Ｎ／ｃｍ以上０．２Ｎ／ｃｍ以下の荷重で前記固形潤滑剤に当接されている、
   請求項６に記載の画像形成システム。
8. 前記潤滑剤ローラの軸方向に平行な方向に沿って伸びる第２の絶縁性シートを更に備え、前記第２の絶縁性シートは、前記像担持体に当接して前記像担持体と前記フレームとの間の第２の隙間を塞ぐように配置されている、
   請求項５に記載の画像形成システム。
9. 少なくとも前記固形潤滑剤を収納するフレームと、
   前記潤滑剤ローラの軸方向に平行な方向に沿って伸びる第１の絶縁性シートと、
   前記潤滑剤ローラの軸方向に平行な方向に沿って伸びる第２の絶縁性シートと、を備え、
   前記第１の絶縁性シートは、前記フレームと前記固形潤滑剤との間の第１の隙間を塞ぎ、前記第２の絶縁性シートは、前記フレームと前記像担持体との間の第２の隙間を塞ぐ、
   請求項１に記載の画像形成システム。
10. 前記押圧部材は、０．１Ｎ以上６Ｎ以下の荷重で前記固形潤滑剤を押圧するように構成されている、
    請求項１に記載の画像形成システム。
11. 前記潤滑剤ローラは、軸方向に伸びる軸部と、前記軸部の外周を覆う筒形状の前記発泡体とを有し、前記発泡体の厚みが１ｍｍ以上４ｍｍ以下である、
    請求項１に記載の画像形成システム。
12. 前記像担持体は、有機化合物から形成される保護層をその最表層に有し、前記保護層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のフィラー粒子を１質量％以上３０質量％以下含有している、
    請求項１に記載の画像形成システム。
13. 前記像担持体の表面の残留トナーを掻き取るクリーニングブレードを更に備え、前記潤滑剤ローラは、前記像担持体の回転方向において、前記クリーニングブレードの上流に配置されている、
    請求項１に記載の画像形成システム。
14. 像担持体に接触する発泡体を含み、潤滑剤を前記像担持体に移す潤滑剤ローラと、
    前記潤滑剤ローラに接触して前記潤滑剤を供給する固形潤滑剤と、
    前記固形潤滑剤を前記潤滑剤ローラに対して押圧する押圧部材と、を備える画像形成システムであって、
    前記潤滑剤ローラは、当該画像形成システムを稼働した際に前記発泡体によるトナー担持量を２０ｍｇ／ｍｍ以下に保持できるように構成されている、画像形成システム。
15. 像担持体に接触する発泡体を含み、潤滑剤を前記像担持体に移す潤滑剤ローラと、
    前記潤滑剤ローラに接触して前記潤滑剤を供給する固形潤滑剤と、
    少なくとも前記固形潤滑剤を収納するフレームと、
    前記潤滑剤ローラの軸方向に平行な方向に沿って伸びる絶縁性シートと、を備え、
    前記絶縁性シートは、前記フレームと前記固形潤滑剤又は前記像担持体との間の隙間を塞ぐ、画像形成システム。

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