JP2012220628A - 画像形成装置用のブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を向上することが可能な画像形成装置用のブラシを提供する。
【解決手段】ロールブラシは、画像形成装置内の感光ドラム及び固形潤滑剤に対して複数のパイル糸を摺接しながら回転する状態で使用される。各パイル糸は、複数のフィラメント３１によって構成されている。そして、各フィラメント３１は、芯部３２と、芯部３２の外周面に突設されるとともに芯部３２の長手方向に沿って延びる複数の凸条部３３とにより構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置内に配置されて、例えば、固形潤滑剤を削り取って感光体に塗布したり、感光体に付着したトナーなどを掻き取って除去したりするための画像形成装置用のブラシに関する。

一般に、複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置は、その内部に回転可能に支持された円柱状の感光体（被接触部）を備えている。感光体の周囲には、帯電器及び露光器が配置され、帯電器の帯電ローラによって回転する感光体の表面を一様に帯電させるとともに、レーザ光による光像を照射して静電潜像を形成させるようになっている。そして、感光体の表面に形成された静電潜像に現像装置からトナーが供給され、静電潜像の現像が行われた後、転写器によって記録用紙にトナーによる可視像を転写するようになっている。

こうした、画像形成装置では、通常、感光体の表面にトナーがフィルミングされるのを防止するべく、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤成型体がブラシ状ローラによって削り取られて感光体の表面に塗布されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３３３９６１号公報

ところで、特許文献１のブラシ状ローラは、潤滑剤成型体や感光体に摺接させるブラシ糸がへたってくると、潤滑剤成型体に対する削り取り性能や感光体の表面に対する潤滑剤成型体の塗布性能が著しく低下するため、耐久性の面で改良の余地がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、耐久性を向上することが可能な画像形成装置用のブラシを提供することにある。

上記の目的を達成するために、画像形成装置用のブラシに係る請求項１に記載の発明は、画像形成装置内の被接触部に対して複数のブラシ糸を摺接しながら相対移動する状態で使用されるブラシであって、前記各ブラシ糸は、芯部と、前記芯部の外周面に突設されるとともに前記芯部の長手方向に沿って延びる凸条部とを備えていることを要旨とする。

上記構成によれば、例えば、固形潤滑剤を削り取る場合に、各ブラシ糸がへたってきても、芯部の外周面に配置された凸条部で固形潤滑剤を削り取ることができるので、ブラシとしての機能が低下することを抑制することができる。したがって、ブラシの耐久性を向上することが可能となる。なお、「摺接」とは、ブラシ糸が被接触部に接触した状態で被接触部に沿って相対移動することだけを意味するのではなく、例えば、ブラシが回転しながらブラシ糸が被接触部と接触する状態も含む。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記芯部は、中空になっていることを要旨とする。
上記構成によれば、芯部が撓みやすくなるので、各ブラシ糸の柔軟性を向上することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記芯部は、その軸線と直交する断面形状が多角形であることを要旨とする。
上記構成によれば、芯部の軸線と直交する断面形状が円形である場合に比べて、各ブラシ糸の剛性を向上することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記芯部の外周面には、複数の前記凸条部が突設され、前記各凸条部は、前記芯部の断面形状である多角形の頂点部及び辺部の両方と対応するように配置されていることを要旨とする。

上記構成によれば、芯部の断面形状である多角形の頂点部は辺部に比べて撓みにくいので、各ブラシ糸に対して剛性と柔軟性とをバランスよく付与することが可能となる。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記各凸条部は、前記芯部の周方向に沿って等間隔に配置されていることを要旨とする。

上記構成によれば、各ブラシ糸をその周方向においてバランスよく機能させることが可能となる。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記芯部は、その内部に導電部を有するとともに、該導電部の周囲を非導電部で被覆した構成とされていることを要旨とする。

上記構成によれば、各ブラシ糸が帯電することを抑制することが可能となる。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記導電部は、前記芯部の軸線と直交する断面の中心から外側に向かって放射状に延びるように形成されていることを要旨とする。

上記構成によれば、芯部の剛性を向上することが可能となる。

本発明によれば、耐久性を向上することが可能な画像形成装置用のブラシを提供することができる。

第１実施形態における画像形成装置の内部を示す模式図。 パイル織物を軸部材に巻き付けて接着することでロールブラシを形成するときの状態を示す正面図。 （ａ）はパイル織物の正断面図、（ｂ）はパイル織物の側断面図。 ロールブラシの各パイル糸を構成するフィラメントの拡大断面図。 第２実施形態におけるロールブラシの各パイル糸を構成するフィラメントの拡大断面図。 変更例におけるロールブラシの各パイル糸を構成するフィラメントの拡大断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、いずれも変更例におけるフィラメントの凸条部の断面形状を示す拡大断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明のブラシを画像形成装置の感光ドラムの表面に固形潤滑剤を塗布するためのロールブラシに具体化した第１実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、画像形成装置１０内において被接触部としての感光ドラム（感光体）１１は、支軸１１ａにより回転可能に支持されるとともに、その表面において帯電可能に構成されている。感光ドラム１１の周囲には、その上方位置から回転方向（図１では時計方向）に向かって順番に帯電部１２、露光部１３、現像部１４、転写部１５、クリーニング部１６、潤滑剤塗布部１７、及び除電部１８が配設されている。

感光ドラム１１は、回転時に帯電部１２で表面が帯電されるとともに、露光部１３により静電潜像が形成された後、現像部１４からトナー１９が供給される。そして、転写部１５により感光ドラム１１及び転写部１５間に供給された記録用紙２０にトナー１９による可視像が転写される。さらに、クリーニング部１６で感光ドラム１１の表面に残留するトナー１９が除去された後、潤滑剤塗布部１７でステアリン酸亜鉛などの固形潤滑剤２１が塗布されて、除電部１８で感光ドラム１１の表面に残留する電荷が消去される。

現像部１４は、感光ドラム１１側が開口された略四角箱状をなすハウジング１４ａと、該ハウジング１４ａ内に回転可能に支持された現像ローラ１４ｂとを備えている。そして、現像ローラ１４ｂの表面からトナー１９が静電気により感光ドラム１１の表面へ供給されるようになっている。

クリーニング部１６は、感光ドラム１１側が開口された略四角箱状をなすハウジング２２と、該ハウジング２２内に回転可能に支持されたロール状のクリーニングブラシ２３とを備えている。クリーニングブラシ２３は、感光ドラム１１の表面に摺接しながら回転することで、該感光ドラム１１の表面に残留するトナー１９を掻き取って除去するようになっている。

また、ハウジング２２内にはクリーニングブラシ２３の軸線方向に沿って延びる矩形板状のフリックバー２４が設けられるとともに、該フリックバー２４の先端部はクリーニングブラシ２３の表面に摺接している。そして、クリーニングブラシ２３が感光ドラム１１の表面から掻き取ることで該クリーニングブラシ２３の表面に付着したトナー１９は、クリーニングブラシ２３の回転に伴ってフリックバー２４により掻き落とされて、ハウジング２２内に回収されるようになっている。

潤滑剤塗布部１７は、ブラシとしてのロールブラシ２５と、該ロールブラシ２５の長手方向に沿って延びる直方体状の被接触部としての固形潤滑剤２１とを備えている。ロールブラシ２５は、その表面の一方側が感光ドラム１１の表面に摺接するとともに、他方側が固形潤滑剤２１に摺接している。すなわち、感光ドラム１１と固形潤滑剤２１との間にロールブラシ２５が配置されている。そして、固形潤滑剤２１は、図示しないばねの付勢力によって常にロールブラシ２５の表面に押し付けられている。

次に、ロールブラシ２５の構成について詳述する。
図２に示すように、ロールブラシ２５は、アルミニウムやステンレス鋼等の金属製の丸棒よりなる軸部材２６と、該軸部材２６の表面に螺旋状に巻き付けた状態で接着した帯状のパイル織物２７とにより構成されている。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、パイル織物２７は、合成樹脂製の基布２８と、その基布２８上に起毛するように織り込まれた複数のパイル糸２９とを備えている。

すなわち、基布２８は、タテ糸２８ａと、そのタテ糸２８ａの延びる方向と直交する方向に延びるヨコ糸２８ｂとを、交互に織りなすことによって形成される織布によって構成されるとともに、各パイル糸２９は、ヨコ糸２８ｂに搦めて基布２８上に立設されるように該基布２８に織り込まれている。そして、基布２８の裏面には、合成樹脂製のコーティング層３０が形成されて各パイル糸２９の根元と基布２８とがそれぞれ強固に接合されている。

基布２８を構成する各タテ糸２８ａ及び各ヨコ糸２８ｂは、耐久性及び柔軟性が高い材料によって形成されている。このような材料としては、超高分子ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリアミド及びウレタン樹脂などが挙げられる。各パイル糸２９には、複数（例えば、２０〜４０本程度）のポリエステル製のブラシ糸としてのフィラメント３１によって構成されたマルチフィラメント糸がそれぞれ用いられている。

また、コーティング層３０を形成するコーティング剤としては、導電性を有するエマルションが用いられる。コーティング剤は、基布２８を構成する各糸２８ａ，２８ｂ同士の間に含浸されることで、各糸２８ａ，２８ｂ及び各パイル糸２９の根元を強固に保持するとともに、各糸２８ａ，２８ｂがほつれることを抑制している。

次に、フィラメント３１の構成について詳述する。
図４に示すように、フィラメント３１は、四角筒状をなす中空の芯部３２と、該芯部３２の外周面に突設されるとともに芯部３２の長手方向に沿って延びる複数の矩形板状をなす凸条部３３とを備えている。芯部３２は、その軸線と直交する断面形状が正方形になっている。各凸条部３３は、芯部３２の断面形状である正方形の４つの頂点部３２ａ及び４つの辺部３２ｂの中央部と対応するようにそれぞれ配置されている。したがって、芯部３２の外周面には８つの凸条部３３が放射状に突設されるとともに、該各凸条部３３は芯部３２の周方向に沿って等間隔となるように配置されている。

次に、ロールブラシ２５の作用について説明する。
さて、画像形成装置１０により記録用紙２０に可視像を転写するべく感光ドラム１１を回転させると、帯電部１２で帯電されて露光部１３で静電潜像が形成された感光ドラム１１の表面に、現像ローラ１４ｂによってトナー１９が付着される。そして、記録用紙２０に可視像が転写された後、クリーニングブラシ２３により、感光ドラム１１の表面に残留して付着しているトナー１９が掻き取り除去される。その後、潤滑剤塗布部１７で感光ドラム１１の表面に固形潤滑剤２１が塗布されて、除電部１８で感光ドラム１１の表面に残留する電荷が消去される。

ここで、潤滑剤塗布部１７では、ロールブラシ２５によって感光ドラム１１の表面に固形潤滑剤２１が塗布される。すなわち、ロールブラシ２５は、各パイル糸２９が感光ドラム１１の表面及び固形潤滑剤２１の表面に摺接した状態で回転することで、各パイル糸２９によって、固形潤滑剤２１を削り取るとともに、該削り取った固形潤滑剤２１を感光ドラム１１の表面に塗布する。

このとき、各パイル糸２９を構成する各フィラメント３１は芯部３２の外周面に各凸条部３３を有しているため、各フィラメント３１は先端だけでなく側面の各凸条部３３でも固形潤滑剤２１を削り取ることができる。すなわち、各パイル糸２９は、先端だけでなく側面でも固形潤滑剤２１を削り取ることができる。このため、画像形成装置１０の使用に伴ってロールブラシ２５の各パイル糸２９がへたることで、各パイル糸２９の先端で固形潤滑剤２１を削り取ることができなくなっても、各パイル糸２９の側面で固形潤滑剤２１を削り取ることができる。

したがって、ロールブラシ２５による固形潤滑剤２１の削り取り性能及び感光ドラム１１の表面に対する固形潤滑剤２１の塗布性能を長く維持できるので、ロールブラシ２５の寿命を延ばすことができる。すなわち、ロールブラシ２５の耐久性を向上することができる。

以上詳述した第１実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）各パイル糸２９を構成する各フィラメント３１は芯部３２の外周面に各凸条部３３を有しているため、各フィラメント３１は先端だけでなく側面の各凸条部３３でも固形潤滑剤２１を削り取ることができる。したがって、各パイル糸２９は、先端だけでなく側面でも固形潤滑剤２１を削り取ることができる。このため、ロールブラシ２５による固形潤滑剤２１の削り取り性能及び感光ドラム１１の表面に対する固形潤滑剤２１の塗布性能が低下することを抑制することができるので、ロールブラシ２５の寿命を延ばすことができる。すなわち、ロールブラシ２５の耐久性を向上することができる。

（２）フィラメント３１の芯部３２は中空になっているため、芯部３２が撓みやすくなる。このため、フィラメント３１の柔軟性を向上することができ、ひいては各パイル糸２９の柔軟性を向上することができる。この結果、ロールブラシ２５の感光ドラム１１の表面に対する固形潤滑剤２１の塗布性能を向上することができる。

（３）フィラメント３１の芯部３２は、その軸線と直交する断面形状が正方形であるため、芯部３２の断面形状が円形である場合に比べて、フィラメント３１の剛性を向上することができ、ひいては各パイル糸２９の剛性を向上することができる。この結果、ロールブラシ２５の固形潤滑剤２１に対する削り取り性能を向上することができる。

（４）通常、芯部３２の断面形状である正方形における各頂点部３２ａは各辺部３２ｂに比べて撓みにくい。そして、本実施形態において、フィラメント３１の各凸条部３３は、芯部３２の外周面において、該芯部３２の断面形状である正方形の各頂点部３２ａ及び各辺部３２ｂの両方と対応するように配置されている。このため、各頂点部３２ａに配置された各凸条部３３は、各辺部３２ｂに配置された各凸条部３３よりも剛性が高くなる一方、各辺部３２ｂに配置された各凸条部３３は、各頂点部３２ａに配置された各凸条部３３よりも柔軟性が高くなる。したがって、各パイル糸２９に対して剛性と柔軟性とをバランスよく付与することができる。この結果、ロールブラシ２５に対して、固形潤滑剤２１の削り取り性能及び感光ドラム１１の表面に対する固形潤滑剤２１の塗布性能を、バランスよく付与することができる。

（５）フィラメント３１の各凸条部３３は、芯部３２の周方向に沿って等間隔に配置されているため、各パイル糸２９によって固形潤滑剤２１を削り取った際に、この削り取った固形潤滑剤２１を各フィラメント３１の各凸条部３３同士によってバランスよく挟持することができる。そして、この各パイル糸２９の各凸条部３３同士によって挟持された固形潤滑剤２１は、感光ドラム１１の表面上で速やかにリリースされるので、ロールブラシ２５の固形潤滑剤２１の削り取り性能及び感光ドラム１１の表面に対する固形潤滑剤２１の塗布性能の両方を向上することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
この第２実施形態は、図５に示すように、上記第１実施形態のロールブラシ２５の各パイル糸２９を構成するフィラメント３１を、フィラメント４０に変更したものである。すなわち、フィラメント４０は、円柱状をなす芯部４１と、該芯部４１の外周面に突設されるとともに芯部４１の長手方向に沿って延びる複数の略矩形板状をなす凸条部４２とを備えている。

図５に示すように、フィラメント４０の芯部４１は、その軸線と直交する断面形状が円形になっている。芯部４１は、その中心部にカーボンなどの導電性材料を含有する導電部４１ａを有するとともに、該導電部４１ａの周囲を非導電性材料であるポリエステルによって形成された非導電部４１ｂで被覆した構成になっている。導電部４１ａは、芯部４１の軸線と直交する断面の中心から外側に向かって放射状に延びるように形成されている。

すなわち、導電部４１ａは芯部４１の軸線と直交する断面の中心から外側に向かって放射状に突出する３つの丸みを帯びた突出部を有するとともに、該各突出部は導電部４１ａの周方向に沿って等間隔に配置されている。したがって、導電部４１ａは、芯部４１の軸線と直交する断面形状が、いわゆる三つ葉柏のようになっている。

芯部４１の外周面には８つの凸条部４２が放射状に突設されるとともに、該各凸条部４２は芯部４１の周方向に沿って等間隔となるように配置されている。各凸条部４２間の角度Ａは、削り取った固形潤滑剤２１の保持（挟持）とリリースとのバランスを考慮すると、０度よりも大きく且つ９０度よりも小さいことが好ましく、本実施形態では４５度に設定されている。

各凸条部４２の突出方向の先端部のエッジ部分は丸みを帯びている。そして、このエッジ部分の曲率半径Ｒは、固形潤滑剤２１を削り取ることに対する耐久性を考慮すると、各凸条部４２の厚さｔの２０分の１以上となるように設定することが好ましい。また、各凸条部４２の突出長さＬは、各凸条部４２の剛性（固形潤滑剤２１を十分に削り取ることができる程度の剛性）の確保を考慮すると、芯部４１の直径以下となるように設定することが好ましい。

以上詳述した第２実施形態によれば、上記（１）及び（５）の作用効果に加えて、次のような効果が発揮される。
（６）各パイル糸２９を構成する各フィラメント４０において、芯部４１は、その内部に導電部４１ａを有するとともに、該導電部４１ａの周囲を非導電部４１ｂで被覆した構成とされている。このため、ロールブラシ２５によって固形潤滑剤２１を削り取って感光ドラム１１の表面に塗布する際に、各パイル糸２９（各フィラメント４０）が静電気によって帯電することを抑制することができる。したがって、ロールブラシ２５によって固形潤滑剤２１を感光ドラム１１の表面に塗布する際に、各パイル糸２９に削り取られて保持された固形潤滑剤２１を、円滑にリリースすることができる。

因みに、各パイル糸２９が静電気によって帯電すると、各パイル糸２９に削り取られて保持された固形潤滑剤２１が静電気力によって各パイル糸２９に吸着される。このため、感光ドラム１１の表面上で各パイル糸２９から固形潤滑剤２１がリリースされず、感光ドラム１１の表面に固形潤滑剤２１が円滑に塗布されなくなってしまうおそれがある。

（７）導電部４１ａは、芯部４１の軸線と直交する断面の中心から外側に向かって放射状に延びるように形成されているため、特に断面が円形の芯部４１の剛性を向上することができる。

（変更例）
なお、上記各実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図６に示すように、第１実施形態における各フィラメント３１の芯部３２の内部に導電性材料を含む材料（例えば、カーボンを含有したポリエステル）を充填して導電部４３を形成するようにしてもよい。このようにすれば、各パイル糸２９（各フィラメント３１）が静電気によって帯電することを抑制することができる。

・第１及び第２実施形態におけるフィラメント３１，４０の各凸条部３３，４２は、図７（ａ）に示すように、断面視で先端が尖った三角形状にしてもよいし、図７（ｂ）に示すように、断面視で先端に向かうほど幅広となる台形状にしてもよいし、図７（ｃ）に示すように、断面視で先端に向かうほど幅狭となる台形状にしてもよい。

・第１実施形態のフィラメント３１において、各凸条部３３は、必ずしも芯部３２の周方向に沿って等間隔に配置する必要はない。
・第１及び第２実施形態におけるフィラメント３１，４０において、芯部３２，４１に設ける凸条部３３，４２の数は、１つ、２つあるいは９つ以上など、任意に変更してもよい。

・第１及び第２実施形態におけるフィラメント３１，４０において、芯部３２，４１に設ける凸条部３３，４２は、その厚さや突出長さを任意に変更してもよい。
・第１実施形態のフィラメント３１において、凸条部３３は、必ずしも芯部３２の各頂点部３２ａ及び各辺部３２ｂの両方と対応するように配置する必要はない。

・第１実施形態のフィラメント３１の芯部３２は、その軸線と直交する断面形状が必ずしも正方形である必要はない。すなわち、芯部３２の断面形状は、真円形、楕円形、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形など、任意の形状に変更してもよい。

・第１実施形態のフィラメント３１の芯部３２は、必ずしも中空にする必要はない。
・第２実施形態のフィラメント４０において、導電部４１ａの断面形状は、円形、楕円形、三角形や四角形などの多角形、星形、十字形状、歯車形状など、任意に変更してもよい。

・第２実施形態のフィラメント４０の芯部４１の周面において、導電部４１ａの一部が非導電部４１ｂから露出していてもよい。
・第１及び第２実施形態において、ロールブラシ２５は、画像形成装置１０内であれば、感光ドラム１１の表面に残留するトナー１９を掻き取って除去するクリーニングブラシとして用いてもよい。

・第１及び第２実施形態において、各パイル糸２９には、モノフィラメント糸を用いてもよい。この場合、モノフィラメント糸は、本発明のブラシ糸として、フィラメント３１またはフィラメント４０と同様の構成とされる。

・第２実施形態のフィラメント４０において、芯部４１の外周面に１つの凸条部４２を該芯部４１の長手方向に沿って螺旋状となるように突設してもよい。
・第１及び第２実施形態のロールブラシ２５において、各パイル糸２９はループ状に形成してもよい。

・第１及び第２実施形態において、各パイル糸２９は、複数のフィラメント３１，４０からなる撚糸であってもよいし、無撚糸であってもよい。
・本発明のブラシは、ロールブラシ２５に限らず、ロール状ではない帯状のブラシであってもよい。この場合、帯状のブラシは、感光ドラム１１の表面を帯電させる帯電ブラシとして用いてもよいし、感光ドラム１１の表面に残留するトナー１９を掻き取って除去するクリーニングブラシとして用いてもよいし、感光ドラム１１の表面に残留する電荷を消去する除電ブラシとして用いてもよい。

１０…画像形成装置、１１…被接触部としての感光ドラム、２１…被接触部としての固形潤滑剤、２５…ブラシとしてのロールブラシ、３１，４０…ブラシ糸としてのフィラメント、３２，４１…芯部、３３，４２…凸条部、３２ａ…頂点部、３２ｂ…辺部、４１ａ，４３…導電部、４１ｂ…非導電部。

Claims (7)

1. 画像形成装置内の被接触部に対して複数のブラシ糸を摺接しながら相対移動する状態で使用されるブラシであって、
   前記各ブラシ糸は、
   芯部と、
   前記芯部の外周面に突設されるとともに前記芯部の長手方向に沿って延びる凸条部と
   を備えていることを特徴とする画像形成装置用のブラシ。
2. 前記芯部は、中空になっていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用のブラシ。
3. 前記芯部は、その軸線と直交する断面形状が多角形であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置用のブラシ。
4. 前記芯部の外周面には、複数の前記凸条部が突設され、
   前記各凸条部は、前記芯部の断面形状である多角形の頂点部及び辺部の両方と対応するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置用のブラシ。
5. 前記各凸条部は、前記芯部の周方向に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置用のブラシ。
6. 前記芯部は、その内部に導電部を有するとともに、該導電部の周囲を非導電部で被覆した構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用のブラシ。
7. 前記導電部は、前記芯部の軸線と直交する断面の中心から外側に向かって放射状に延びるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置用のブラシ。

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