JP2018031893A

JP2018031893A - ブラシローラ、帯電装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2018031893A
Application number: JP2016164071A
Authority: JP
Inventors: 延幸林; Nobuyuki Hayashi
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: JP6669006B2

Abstract

【課題】ブラシ毛の毛倒れを防止すると共に、ブラシ毛の接触負荷を低減する。【解決手段】本発明に係るカラープリンターの帯電装置のブラシローラ２２は、芯金２５と、この芯金２５の外周面に植毛される２種類以上のブラシ毛２６と、を備える。そして、２種類以上のブラシ毛２６は、少なくとも、第１の毛長さＬａで形成される第１ブラシ毛２６ａと、第１の毛長さＬａよりも短い第２の毛長さＬｂで且つ第１ブラシ毛２６ａよりも低い剛性で形成される第２ブラシ毛２６ｂとを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、清掃部材としてのブラシローラ、このブラシローラを備えた帯電装置、並びにこの帯電装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体を帯電させる帯電装置は、接触帯電を行う帯電ローラを備える。像担持体に接触する帯電ローラの表面には、トナー及びトナー外添剤や、用紙由来の繊維質及び填料等が付着することがある。帯電ローラは、このような付着物に起因して、局所的な抵抗上昇による部分電流低下や、放電サイトの汚染による放電阻害が生じることがあり、その結果、像担持体の帯電不良が生じてしまう。そのため、帯電装置は、帯電ローラの表面の付着物を除去するために、多数のブラシ毛が植毛されたブラシローラを備えて、帯電ローラの表面を清掃する。

このブラシローラは、ブラシ毛の先端を帯電ローラの表面に接触させつつ、帯電ローラと速度差をもって回転するため、使用に伴ってブラシ毛が回転方向に寝てしまう所謂毛倒れが生じることがある。ブラシ毛に毛倒れが生じると、ブラシ毛の帯電ローラに対する食い込み量の低下や、ブラシ毛の毛倒れの癖つきによる剛性の低下等が生じて、ブラシローラのクリーニング性が低下してしまう。

特許文献１のブラシローラは、シャフトの外周面が、静電植毛されたパイル（ブラシ毛）により覆われているブラシローラであって、このパイルは、繊維長の異なる複数種類のパイルを含み、複数種類のパイルがほぼ均一に植毛されている。例えば、このシャフトは、第１の繊維長を有する第１の種類のパイルと第１の繊維長よりも短い繊維長の第２の種類のパイルにより覆われ、第２の種類のパイルの剛性が第１の種類のパイルの剛性に等しいか又はそれよりも高くなっている。

特開２００８−１２２４８４号公報

長いブラシ毛と短いブラシ毛とがブラシローラに混在する場合、長いブラシ毛に比べて短いブラシ毛の剛性が強くなる。同一材料で形成される長いブラシ毛と短いブラシ毛とからなるブラシローラは、長いブラシ毛は短いブラシ毛に支持されるため、長いブラシ毛のみからなるブラシローラに比べて、剛性が強くなっている。また、短いブラシ毛の剛性を長いブラシ毛よりも高めると、ブラシローラの剛性は更に強くなってしまう。

しかしながら、ブラシローラの剛性が高められると、ブラシローラと帯電ローラとの接触負荷が増大し、帯電ローラの駆動負荷も増大してしまう。帯電ローラは、像担持体の回転に従動して回転するため、駆動負荷の増大により、像担持体の回転に対してスリップしてしまうことがある。帯電ローラと像担持体とがスリップすると、局所的に帯電ムラが生じ、その結果、画像不良を生じてしまう。なお、ブラシローラの各ブラシ毛の帯電ローラに対する食い込み量を減少して接触負荷を減少させると、クリーニング性が低下してしまう。

そこで、本発明は上記の事情を考慮し、ブラシ毛の毛倒れを防止すると共に、ブラシ毛の接触負荷を低減することを目的とする。

本発明のブラシローラは、芯金と、前記芯金の外周面に植毛される２種類以上のブラシ毛と、を備え、前記２種類以上のブラシ毛は、少なくとも、第１の毛長さで形成される第１ブラシ毛と、前記第１の毛長さよりも短い第２の毛長さで且つ前記第１ブラシ毛よりも低い剛性で形成される第２ブラシ毛とを有することを特徴とする。

このような構成を採用することで、ブラシローラは、長い第１ブラシ毛を短い第２ブラシ毛で支持することにより各ブラシ毛の毛倒れを防止しつつ、短い第２ブラシ毛の剛性を長い第１ブラシ毛よりも低くすることで、各ブラシ毛の剛性を低減することができる。これにより、各ブラシ毛の被清掃部材に対する食い込み量を減少させることなく、各ブラシ毛の被清掃部材に対する接触負荷を低減することができる。従って、ブラシローラによるクリーニング性を高く維持すると共に、被清掃部材の駆動負荷を抑制することができる。

前記第２ブラシ毛は、前記第１ブラシ毛に比べて小さいヤング率の材料で形成されることにより前記第１ブラシ毛よりも低い剛性で形成されるとよい。

このような構成を採用することで、簡易な構成で短い第２ブラシ毛の剛性を長い第１ブラシ毛よりも低くして、各ブラシ毛の剛性を低減することができる。

前記第２ブラシ毛は、前記第１ブラシ毛に比べて細い繊維太さで形成されることにより前記第１ブラシ毛よりも低い剛性で形成されるとよい。

本発明の帯電装置は、上記したブラシローラと、像担持体の表面に接触して当該像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電ローラと、を備え、前記ブラシローラは、前記２種類以上のブラシ毛を前記帯電ローラの表面に接触させて当該帯電ローラの表面を清掃するように配置されることを特徴とする。

このような構成を採用することで、各ブラシ毛の毛倒れを防止しつつ、各ブラシ毛の剛性を低減するブラシローラを用いて、各ブラシ毛の帯電ローラに対する食い込み量を減少させることなく、各ブラシ毛の帯電ローラに対する接触負荷を低減することができる。従って、ブラシローラによるクリーニング性を高く維持すると共に、帯電ローラの駆動負荷を抑制することができる。これに伴って、帯電ローラの帯電ムラを防止して、像担持体の画像不良を防止することができる。

本発明の画像形成装置は、上記した帯電装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ブラシ毛の毛倒れを防止すると共に、ブラシ毛の接触負荷を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンターの構成の概略を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける感光体ドラム及びその周辺を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける帯電装置の概略を示す断面図である。

まず、本発明の一実施形態に係るカラープリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をカラープリンター１の前側とする。

カラープリンター１は、箱型形状のプリンター本体２（装置本体）を備え、プリンター本体２の下部には用紙を収納した給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。

プリンター本体２の中央部には、中間転写ベルト５が複数のローラ間に架設され、中間転写ベルト５の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置６が配置される。中間転写ベルト５の下側には、４個の画像形成部７がトナーの色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色）ごとに設けられる。中間転写ベルト５の右端には、二次転写ローラ８が設けられ、中間転写ベルト５の左端には、ベルトクリーニング装置９が設けられる。二次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を挟んで右側の架設ローラに対向して配置され、二次転写部を構成する。

各画像形成部７には、図１及び図２に示すように、感光体ドラム１０（像担持体）が回転可能に設けられており、感光体ドラム１０の周囲には、帯電装置１１と、現像器１２と、一次転写ローラ１３と、除電器１４と、クリーニング部１５とが、一次転写のプロセス順に配置されている。

プリンター本体２の右側には、用紙の搬送経路１６が上下方向に設けられている。搬送経路１６の上流端には給紙部が設けられ、搬送経路１６の中流部には二次転写ローラ８が設けられる。搬送経路１６の下流部には定着装置が設けられ、搬送経路１６の下流端には排紙部が設けられる。

次に、このような構成を備えたカラープリンター１の画像形成動作について説明する。カラープリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。まず、帯電装置１１によって感光体ドラム１０の表面が帯電された後、露光装置６からのレーザー光（矢印Ｐ参照）により感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器１２が対応する色のトナー像に現像する。このトナー像は、一次転写ローラ１３によって中間転写ベルト５の表面に一次転写される。以上の動作を各画像形成部７が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト５上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム１０上に残留した電荷及びトナーは、除電器１４及びクリーニング部１５によって除去される。

一方、給紙カセット３に収納された用紙は、給紙部によって取り出されて搬送経路１６上を搬送される。この用紙は、所定のタイミングで二次転写ローラ８へと搬送され、二次転写ローラ８によって中間転写ベルト５上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。トナー像を二次転写された用紙は、定着装置へと搬送され、定着装置によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部から排紙トレイ４に排出される。なお、中間転写ベルト５上に残留したトナー等はベルトクリーニング装置９によって除去される。

次に、図２を参照して、各画像形成部７について説明する。４色のトナーにそれぞれ対応する４つの画像形成部７は、同じ構成であるため、以下では、１つの画像形成部７について説明する。

画像形成部７において、感光体ドラム１０は、前後方向に長い円柱形状に形成される。感光体ドラム１０は、例えば、電荷発生剤と電荷輸送剤とが同一層に含有された感光層を備える単層型感光体で構成される。感光体ドラム１０の感光層を形成する感光体塗布液は、例えば、電荷発生剤（無金属フタロシアニン）５質量部と、正孔輸送剤５０質量部と、電子輸送剤３５質量部と、結着樹脂（粘度平均分子量６７０００）１００質量部とを、テトラヒドロフラン８００質量部と共にボールミルにて５０時間の間、混合分散することで調整される。そして、この塗布液を導電性基板上にディップコート法にて塗布し、その後１００℃で４０分間の間、熱風乾燥することによって膜厚３６μｍ（直径３０ｍｍ）の感光層が得られる。

帯電装置１１は、図１や図２に示すように、画像形成部７において感光体ドラム１０の下方に設けられ、図２や図３に示すように、筐体２０と、帯電ローラ２１と、ブラシローラ２２とを備える。帯電装置１１は、帯電バイアス電源（図示せず）から供給される所定の帯電バイアスを帯電ローラ２１に印加させるように構成される。以下では、感光体ドラム１０の下方に設けられる帯電装置１１の例を説明するが、帯電装置１１は、筐体２０の開口２０ａを感光体ドラム１０の周面に対向させれば、感光体ドラム１０に対して何れの位置に設けられてもよい。以下に、帯電装置１１の詳細を説明する。

帯電装置１１において、筐体２０は、感光体ドラム１０の軸方向（前後方向）に長い箱型形状に形成される。筐体２０は、上端に開口２０ａを有していて、開口２０ａを感光体ドラム１０の下側に対向させて配置される。筐体２０は、例えば、帯電ローラ２１及びブラシローラ２２を上下方向に並べて収容可能な容量を有する。

帯電ローラ２１は、前後方向に長い円筒状の芯金２３と、芯金２３の外周面に周設される帯電層２４とから構成される。帯電ローラ２１は、筐体２０内の上部の開口２０ａ付近で、芯金２３を回転軸として回転可能に取り付けられる。また、帯電ローラ２１は、帯電層２４の周面の一部（上側）を開口２０ａから外部（上方）に露出しつつ、感光体ドラム１０の下側に接触させるように配置される。なお、帯電ローラ２１は、感光体ドラム１０の回転（正面視で時計回り方向）に従動して正面視で反時計回り方向に回転する。帯電ローラ２１の芯金２３は、例えば、外径８ｍｍで形成される。帯電層２４は、例えば、エピクロルヒドリンゴムを主成分とするゴムからなり、芯金２３の周囲に外径１２ｍｍで積層される。

ブラシローラ２２は、前後方向に長い円筒状の芯金２５と、芯金２５の外周面に設けられる多数のブラシ毛２６とから構成される。ブラシローラ２２は、筐体２０内の下部で、芯金２５を回転軸として回転可能に取り付けられる。また、ブラシローラ２２は、図３に示すように、帯電ローラ２１に対して所定の軸間距離Ｄ（例えば、１０．５ｍｍ）を空けて、多数のブラシ毛２６の一部（上側）の先端を帯電ローラ２１の下側に接触させるように配置される。

なお、ブラシローラ２２は、モータ等の駆動部（図示せず）に接続されていて、駆動部によって、帯電ローラ２１の回転数の８０％の表面速度で、帯電ローラ２１の回転方向とは逆方向（正面視で時計回り方向）に回転駆動される。ブラシローラ２２は、帯電ローラ２１に対して表面速度差を設けることでクリーニング性を向上している。

ブラシローラ２２において、芯金２５は、例えば、外径５ｍｍで形成される。多数のブラシ毛２６は、接着剤を塗布した芯金２５に静電植毛で均一に植毛される。多数のブラシ毛２６は、２種類以上のブラシ毛２６を有し、図３に示すように、少なくとも、第１の毛長さＬａ（例えば、繊維長２．５ｍｍ）で形成される第１ブラシ毛２６ａと、第１の毛長さＬａよりも短い第２の毛長さＬｂ（例えば、繊維長２．２ｍｍ）で形成される第２ブラシ毛２６ｂとを有する。

第１ブラシ毛２６ａ及び第２ブラシ毛２６ｂは、第２ブラシ毛２６ｂの剛性が第１ブラシ毛２６ａの剛性よりも低くなるように構成される。例えば、第１ブラシ毛２６ａは、ヤング率が大きい材料（例えば、繊維径４デシテックスの導電性アクリル繊維、ヤング率：３３５０Ｎ／ｍｍ^２）で形成される。また、第２ブラシ毛２６ｂは、ヤング率が小さい材料（例えば、繊維径４デシテックスの導電性ナイロン繊維、ヤング率：１７００Ｎ／ｍｍ^２）で形成される。このように、第２ブラシ毛２６ｂが第１ブラシ毛２６ａに比べて小さいヤング率（約１／２のヤング率）の材料、即ち、軟らかい材料で形成されることで、第２ブラシ毛２６ｂの剛性が第１ブラシ毛２６ａの剛性よりも低く抑えられる。

外径φ１が１２ｍｍ（即ち、軸中心から外周面までの距離が６ｍｍ）の帯電ローラ２１とブラシローラ２２の軸間距離Ｄが１０．５ｍｍに設定される場合、先端の外径φａが１０ｍｍ（即ち、軸中心から先端までの距離が５ｍｍ）に設定される第１ブラシ毛２６ａは、０．５ｍｍだけ帯電ローラ２１に食い込む。また、この場合、先端の外径φｂが９．４ｍｍ（即ち、軸中心から先端までの距離が４．７ｍｍ）に設定される第２ブラシ毛２６ｂは、０．２ｍｍだけ帯電ローラ２１に食い込む。

現像器１２は、感光体ドラム１０の回転方向において帯電装置１１よりも下流側で、感光体ドラム１０の下方に設けられる。現像器１２は、例えば、筐体と、第１撹拌スクリューと、第２撹拌スクリューと、磁気ローラと、現像ローラと、現像剤規制ブレードとを備え、現像ローラの周面の一部を感光体ドラム１０に接触させて配置される。

一次転写ローラ１３は、感光体ドラム１０の回転方向において現像器１２よりも下流側で、感光体ドラム１０の上方に設けられる。一次転写ローラ１３は、例えば、中間転写ベルト５を挟んで感光体ドラム１０に対向して配置され、一次転写部を構成する。

除電器１４は、感光体ドラム１０の回転方向において一次転写ローラ１３よりも下流側で、感光体ドラム１０の右側に設けられる。除電器１４は、例えば、複数（例えば、１２個）のＬＥＤチップを前後方向に等間隔に並べた除電ランプ等を備える。除電器１４は、除電ランプの複数のＬＥＤチップによる除電光が、感光体ドラム１０の長手方向（前後方向）に均一に照射されて、感光体面光量が２〜１０μＪ/ｃｍ^２を満たすように構成される。

クリーニング部１５は、感光体ドラム１０の回転方向において除電器１４よりも下流側で、感光体ドラム１０の右側に設けられる。クリーニング部１５は、例えば、厚み２．０ｍｍで自由長１１ｍｍのウレタンゴムを板金上に接着剤によって貼り付けたゴムブレードをクリーニングブレードとして備え、クリーニングブレードの先端を感光体ドラム１０の外周面に当接させて配置される。

本実施形態によれば、上述のように、カラープリンター１の帯電装置１１のブラシローラ２２は、芯金２５と、この芯金２５の外周面に植毛される２種類以上のブラシ毛２６と、を備える。そして、２種類以上のブラシ毛２６は、少なくとも、第１の毛長さＬａで形成される第１ブラシ毛２６ａと、第１の毛長さＬａよりも短い第２の毛長さＬｂで且つ第１ブラシ毛２６ａよりも低い剛性で形成される第２ブラシ毛２６ｂとを有する。

また、帯電装置１１は、上記のブラシローラ２２と、感光体ドラム１０（像担持体）の表面に接触してこの感光体ドラム１０の表面を所定の電位に帯電させる帯電ローラ２１とを備える。ブラシローラ２２は、２種類以上のブラシ毛２６を帯電ローラ２１の表面に接触させてこの帯電ローラ２１の表面を清掃するように配置される。

このように、ブラシローラ２２では、長い第１ブラシ毛２６ａを短い第２ブラシ毛２６ｂで支持することにより各ブラシ毛２６の毛倒れを防止しつつ、短い第２ブラシ毛２６ｂの剛性を長い第１ブラシ毛２６ａよりも低くすることで、各ブラシ毛２６の剛性を低減することができる。これにより、各ブラシ毛２６の被清掃部材（帯電ローラ２１）に対する食い込み量を減少させることなく、各ブラシ毛２６の被清掃部材（帯電ローラ２１）に対する接触負荷を低減することができる。従って、ブラシローラ２２によるクリーニング性を高く維持すると共に、被清掃部材（帯電ローラ２１）の駆動負荷を抑制することができる。これに伴って、帯電ローラ２１の帯電ムラを防止して、感光体ドラム１０の画像不良を防止することができる。

また、本実施形態によれば、第２ブラシ毛２６ｂは、第１ブラシ毛２６ａに比べて小さいヤング率の材料で形成されることにより第１ブラシ毛２６ａよりも低い剛性で形成される。これにより、簡易な構成で短い第２ブラシ毛２６ｂの剛性を長い第１ブラシ毛２６ａよりも低くすることができ、各ブラシ毛２６の剛性を低減することができる。

本実施形態では、第２ブラシ毛２６ｂを第１ブラシ毛２６ａに比べて小さいヤング率の材料で形成したブラシローラ２２の構成を説明したが、ブラシローラ２２の構成はこれに限定されない。例えば、他の実施形態では、ブラシローラ２２は、同じ材料（同じヤング率）の第１ブラシ毛２６ａ及び第２ブラシ毛２６ｂによって、第２ブラシ毛２６ｂを第１ブラシ毛２６ａに比べて細い繊維太さで形成してもよい。

具体的には、他の実施形態では、多数のブラシ毛２６は、上記と同様にして、少なくとも、第１の毛長さＬａ（例えば、繊維長２．５ｍｍ）で形成される第１ブラシ毛２６ａと、第１の毛長さＬａよりも短い第２の毛長さＬｂ（例えば、繊維長２．２ｍｍ）で形成される第２ブラシ毛２６ｂとを有する。また、上記とは異なり、第１ブラシ毛２６ａは、太い繊維（例えば、繊維径４デシテックスの導電性ナイロン繊維）で形成され、第２ブラシ毛２６ｂは、細い繊維（例えば、繊維径２デシテックスの導電性ナイロン繊維）で形成される。

このように、第２ブラシ毛２６ｂが第１ブラシ毛２６ａに比べて細い繊維太さ（約１／２の繊維太さ）で形成されることで、第２ブラシ毛２６ｂの剛性が第１ブラシ毛２６ａの剛性よりも低く抑えられる。これにより、簡易な構成で短い第２ブラシ毛２６ｂの剛性を長い第１ブラシ毛２６ａよりも低くすることができ、各ブラシ毛２６の剛性を低減することができる。

また、第１ブラシ毛２６ａ及び第２ブラシ毛２６ｂは、同じ本数で構成されてよいが、本数を変えることで、剛性を変化させて調整してもよい。例えば、異なるヤング率や異なる繊維太さによって両者の剛性を大きく異ならせると共に、本数を変えることでそれぞれの剛性を微調整してもよい。

本実施形態では、ブラシローラ２２の多数のブラシ毛２６が、異なる毛長さの第１ブラシ毛２６ａと第２ブラシ毛２６ｂとを有する構成を説明したが、多数のブラシ毛２６の構成はこれに限定されない。例えば、他の実施形態では、多数のブラシ毛２６は、異なる毛長さの３種類以上のブラシ毛２６を有してもよい。この場合、３種類以上のブラシ毛２６の内、最も長いブラシ毛２６に比べて、他のブラシ毛２６の剛性を小さく設定する。

本実施形態では、上記のブラシローラ２２を画像形成部７の帯電装置に適用する例を説明したが、ブラシローラ２２の適用例はこれに限定されない。例えば、他の実施形態では、ブラシローラ２２は、回転する中間転写ベルト５を清掃するベルトクリーニング装置９や、その他の回転する被清掃部材を清掃する清掃装置に適用されてもよい。

本実施形態では、カラープリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、モノクロプリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

１カラープリンター（画像形成装置）
５中間転写ベルト
７画像形成部
９ベルトクリーニング装置
１０感光体ドラム（像担持体）
１１帯電装置
２０筐体
２０ａ開口
２１帯電ローラ
２２ブラシローラ
２３芯金
２４帯電層
２５芯金
２６ブラシ毛
２６ａ第１ブラシ毛
２６ｂ第２ブラシ毛

Claims

芯金と、
前記芯金の外周面に植毛される２種類以上のブラシ毛と、を備え、
前記２種類以上のブラシ毛は、少なくとも、第１の毛長さで形成される第１ブラシ毛と、前記第１の毛長さよりも短い第２の毛長さで且つ前記第１ブラシ毛よりも低い剛性で形成される第２ブラシ毛とを有することを特徴とするブラシローラ。
前記第２ブラシ毛は、前記第１ブラシ毛に比べて小さいヤング率の材料で形成されることにより前記第１ブラシ毛よりも低い剛性で形成されることを特徴とする請求項１に記載のブラシローラ。
前記第２ブラシ毛は、前記第１ブラシ毛に比べて細い繊維太さで形成されることにより前記第１ブラシ毛よりも低い剛性で形成されることを特徴とする請求項１に記載のブラシローラ。
請求項１〜３の何れか１項に記載のブラシローラと、
像担持体の表面に接触して当該像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電ローラと、を備え、
前記ブラシローラは、前記２種類以上のブラシ毛を前記帯電ローラの表面に接触させて当該帯電ローラの表面を清掃するように配置されることを特徴とする帯電装置。
請求項４に記載の帯電装置を備えることを特徴とする画像形成装置。