JP5098416B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，像担持体を用いて画像形成する電子写真方式の画像形成装置に関する。さらに詳細には，塗布ブラシを用いて像担持体に潤滑剤を塗布しつつ画像形成を行う画像形成装置に関するものである。

従来より，トナー像を担持する像担持体には，適宜，潤滑剤が塗布されている。これは主に，転写時のトナーの離型性向上のため，および，クリーニングブレード等による摺擦箇所の双方の摩耗低減のためである。このような潤滑剤塗布装置としては，回転するブラシを，固形潤滑剤と像担持体との両方に接触させるように配置したものが知られている。このようなものでは，固形潤滑剤をバネ力や自重によってブラシに押圧させている。そして，ブラシによって，固形潤滑剤を掻き取り，掻き取った潤滑剤を像担持体に塗布するものである。

このような装置では，塗布ブラシによって像担持体に潤滑剤を塗布するとともに，像担持体に残留したトナー等の異物を掻き取るようにしているものがある。例えば，特許文献１では，残留トナーの帯電を調整して，積極的にブラシに回収させるようにした潤滑剤塗布装置が開示されている。しかしながら，ブラシにトナーが多く付着すると，固形潤滑剤の掻き取り性が悪化する。そのため，ブラシにフリッカーを当接させて，付着したトナーをはじき飛ばすようにされている。

その一方で，塗布ブラシに異物を付着させないようにしているものもある。例えば，特許文献２では，像担持体の回転方向に対して，塗布ブラシの上流側にクリーニングブレードを配置した画像形成装置が開示されている。これによれば，像担持体上の残留トナーをクリーニングブレードで掻き取り，クリーンな状態としてから潤滑剤を塗布するとされている。
特開２００３−５７９９６号公報 特開２００６−２５１７５１号公報

しかしながら，前記した特許文献１に記載の装置では，ブラシにフリッカーを常時当接させているため，ブラシ繊維に対するストレスが大きく，毛倒れの原因となるという問題点があった。また，前記した特許文献２に記載の画像形成装置では，塗布ブラシによって塗布された潤滑剤を均すために，塗布ブラシの下流側にさらに均しブレードが設けられている。そのため，２枚のブレードが感光体に当接していることとなり，像担持体のトルクアップや装置の大型化の原因となるという問題点があった。

本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，簡易な構成で，塗布ブラシの毛倒れと塗布ブラシへの異物の付着をともに防止し，長期にわたって安定した潤滑剤の塗布を行うことのできる画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，像担持体と，像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と，像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写部と，導電性繊維で構成され，像担持体の転写後かつトナー像形成前の位置に潤滑剤を塗布する塗布ブラシとを有する画像形成装置であって，像担持体の転写後かつ塗布前の位置にて，像担持体上の転写残トナーの帯電状態を調整する帯電調整部と，画像形成時に，帯電調整部に，像担持体上の転写残トナーをその本来の帯電極性に帯電させる向きの電圧を印加する調整電圧印加部と，画像形成時に，塗布ブラシに，像担持体上の転写残トナーを吸引しない向きの電圧を印加するブラシ電圧印加部とを有するものである。

本発明の画像形成装置によれば，像担持体上に形成されたトナー像のうち，転写部によって被転写体に転写されなかった転写残トナーは，帯電調整部によって帯電状態が調整される。ここで，帯電調整部には調整電圧印加部によって，転写残トナーをその本来の帯電極性に帯電させる向きの電圧が印加されているので，転写残トナーの帯電状態は本体の帯電極性に揃えられる。さらに，塗布ブラシには，ブラシ電圧印加部によって，像担持体上の転写残トナーを吸引しない向きの電圧が印加されているので，帯電極性が揃えられた転写残トナーは，塗布ブラシに引きつけられることはない。従って，塗布ブラシに当接するフリッカーを設ける必要はない。これにより，簡易な構成で，塗布ブラシの毛倒れと塗布ブラシへの異物の付着をともに防止し，長期にわたって安定した潤滑剤の塗布を行うことのできる画像形成装置となっている。

さらに本発明では，像担持体の塗布後かつ帯電前の位置に当接しているクリーニングブレードを有しているとともに，調整電圧印加部による印加電圧の直流成分の絶対値が，ブラシ電圧印加部による印加電圧の直流成分の絶対値より大きい。これにより，調整電圧印加部によって確実に，転写残トナーの帯電極性が揃えられる。

さらに本発明では，塗布ブラシは，像担持体とウィズ方向に回転するものであることが望ましい。このようなものであれば，像担持体の回転トルクを特に大きくする必要はない。

さらに本発明では，帯電調整部は，コロナ放電を用いる非接触式のものであることが望ましい。このようなものであれば，像担持体の回転に対する抵抗とはならない。

さらに本発明では，帯電調整部は，像担持体に接触して電流を流す接触式のものであることが望ましい。このようなものであれば，帯電調整部に印加する電圧は比較的小さいものでよい。

本発明の画像形成装置によれば，簡易な構成で，塗布ブラシの毛倒れと塗布ブラシへの異物の付着をともに防止し，長期にわたって安定した潤滑剤の塗布を行うことができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置に本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置１は，図１に示すように，中間転写ベルト１１に沿って各色のイメージングユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋが配置されたものである。中間転写ベルト１１の周囲にはさらに，２次転写ローラ１３および中間転写クリーニング部１４も設けられている。画像形成時には，中間転写ベルト１１は，図中反時計回りに回転する。なお，各イメージングユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは，いずれもほぼ同様の構成である。以下では，各色を表す添え字を省略して，イメージングユニット１２という。

イメージングユニット１２の概略構成を図２に示す。イメージングユニット１２は，感光体２１を中心に，クリーニング部２２，帯電部２３，露光部２４，現像部２５を有している。また，感光体２１に対して，中間転写ベルト１１をはさんで反対側には，１次転写ローラ２６が配置されている（図１参照）。ここで，感光体２１および帯電部２３，露光部２４，現像部２５，１次転写ローラ２６はいずれも一般的な画像形成装置に使用されているものである。

なお，本形態では，現像部２５で使用するトナーは，本来の帯電極性が負である負帯電性トナーである。さらに，本形態の画像形成装置１では，反転現像方式を採用している。すなわち，感光体２１のうち露光部２４によって露光された部分がトナー像が形成される部分である。

さらに，本形態では，図２に示すように，クリーニング部２２のハウジング３０内にクリーニングブレード３１，塗布ブラシ３２，固形潤滑剤３３，ホルダ３４，押圧バネ３５，スクリュー３６を有している。クリーニングブレード３１は，その図中上部の一辺が感光体２１に当接されている。なお，本形態では，塗布ブラシ３２に接触するフリッカーは，設けられていない。

本形態の塗布ブラシ３２は，導電性ブラシである。例えば，金属製のシャフトの外周に，導電性繊維のブラシ毛が植えられた基布が巻き付けられて接着されたものである。ブラシ毛の植毛状態は，直毛形状でもループ形状でもよい。なお，画像形成時には，感光体２１及び塗布ブラシ３２は，それぞれ図２中に矢印で示すように回転される。すなわち，これらの接触箇所では，同じ向きに移動するいわゆるウィズ回転である。また，塗布ブラシ３２は，感光体２１と同等かやや遅い線速度となるように回転される。ここで，塗布ブラシ３２は，単に感光体２１に連れまわるようにしても良いし，個別に駆動されていてもよい。

固形潤滑剤３３は，ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸の粉体を溶融成形したものである。この固形潤滑剤３３は，ホルダ３４に取り付けられ，押圧バネ３５によって塗布ブラシ３２に向かって付勢されている。この固形潤滑剤３３は，塗布ブラシ３２の回転によって掻き取られ，塗布ブラシ３２に付着する。さらに，塗布ブラシ３２の回転によって運ばれ，感光体２１の表面に付着される。なお，この固形潤滑剤３３は，塗布ブラシ３２によって掻き取られ，感光体２１に付着されたのみでは，粉体状の粒子を含むものである。クリーニングブレード３１を通過するときに均されることで皮膜状となり，感光体２１の表面に均一に付着する。

さらに，クリーニング部２２の図２中上方には，感光体２１の表面に対向して第２帯電装置４１が設けられている。この第２帯電装置４１には電源４２が接続されている。そして，塗布ブラシ３２には別の電源４３が接続されている。第２帯電装置４１は，感光体２１の表面に残留する転写残トナーの帯電状態を揃えるためのものである。そのために，第２帯電装置４１の配置は，感光体２１の回転方向について，転写位置の下流側で，かつ，感光体２１と塗布ブラシ３２との接触位置の上流側とされている。また，集められた廃トナーへの影響を避けるために，クリーニング部２２のハウジング３０の外部に配置されることが望ましい。

画像形成時には，感光体２１に形成されたトナー像が１次転写ローラ２６によって中間転写ベルト１１に転写される。本形態では，負帯電性トナーを使用しているので，転写時には，感光体２１の表面電位に比較して正側の電圧が１次転写ローラ２６に印加される。これにより，図３に示すように，負に帯電されたトナーは１次転写ローラ２６に引き寄せられ，感光体２１から中間転写ベルト１１へと移動する。このとき転写されずに感光体２１に残留したトナーが転写残トナーとなる。

転写残トナーには，通常の帯電状態のトナーのみでなく，帯電状態の変化したトナーが混じっていることが知られている。本形態では，図４に示すように，この転写残トナーには，通常の良好な帯電状態のトナー（現像トナー）に比較して，帯電量の低下した弱帯電トナーや，帯電極性が逆転して正に帯電した逆帯電トナーが多く含まれる。そのため，全体的に帯電状態が不均一なものとなっている。環境や耐久条件等によって異なるものの，転写残トナーの３割程度は逆帯電トナーである。

本形態では，感光体２１の回転方向に対し，転写位置の下流側に第２帯電装置４１が配置されている。そして，転写残トナーは，感光体２１の回転によってこの第２帯電装置４１に対面し，ここで再び帯電される。これにより，転写残トナーの帯電状態が修正される。本形態では，電源４２によって第２帯電装置４１に負電圧を印加し，転写残トナーを本来の帯電極性である負に帯電させる。

さらに，本形態では，電源４３により塗布ブラシ３２にも電圧を印加する。このとき，塗布ブラシ３２に印加する電圧は，第２帯電装置４１に印加されているものと同じ向きのものとする。本形態では，第２帯電装置４１に負電圧を印加し，塗布ブラシ３２にも負電圧を印加する。なお，この電源４３は，第２帯電装置４１に電圧を印加する電源４２より低電圧でよい。これにより，第２帯電装置４１によって負に帯電された転写残トナーは，塗布ブラシ３２の負電圧によって反発力を受けるので，塗布ブラシ３２にはほとんど付着しない。

従って，本形態の画像形成装置１によれば，帯電部２３，露光部２４，現像部２５によって感光体２１にトナー像が形成される。そのトナー像は，１次転写ローラ２６によって中間転写ベルト１１に転写されるが，その時感光体２１には転写残トナーが残留する。この転写残トナーは，感光体２１の回転によって，第２帯電装置４１に対面される。そして，第２帯電装置４１の負電圧によって負に帯電される。

一方，塗布ブラシ３２は，固形潤滑剤３３を掻き取って感光体２１の表面に付着させる。このとき感光体２１と対面する箇所では，転写残トナーに接触することになる。本形態では，この転写残トナーは負に帯電されており，塗布ブラシ３２も負電圧が印加されているので，転写残トナーが塗布ブラシ３２に付着することはほとんど無い。従って，感光体２１の表面には，転写残トナーと固形潤滑剤３３とが付着した状態となる。その後，感光体２１はさらに回転され，クリーニングブレード３１によって転写残トナーが掻き取られるとともに，固形潤滑剤３３は均されて皮膜を形成する。

次に，本形態の画像形成装置１を具体化した実施例について説明する。第１の実施例の要部を図５に示す。ここでは，第２帯電装置４１として，コロトロンチャージャ４１Ａを使用し，感光体２１に対して非接触に配置している。コロトロンチャージャ４１Ａは，タングステン製のワイヤーに高電圧を印加することで放電させるものである。ここでは，ワイヤーに約−５ｋＶの直流電圧を印加し，マイナスの放電を引き起こす。これにより，感光体２１上の転写残トナーを負に帯電させることができる。

なお，ここでは直流電圧を印加するとしたが，直流と交流との重畳電圧としても良い。またあるいは，コロトロンチャージャ４１Ａに代えて，スコロトロンチャージャとしてもよい。スコロトロンチャージャは，グリッドメッシュを設け，そこに印加した電圧によって帯電量調整を行うものである。

また，塗布ブラシ３２は，外径１２ｍｍでシャフト径が６ｍｍ，基布の厚さ０．５ｍ，つまり繊維長さは２．５ｍｍのものとした。また，繊維太さは２Ｔ（デシテックス）で繊維抵抗１０⁸Ωの導電性ナイロンを，繊維密度２３０ｋ本／（２５．４ｍｍ）²で植毛したものとした。また，塗布ブラシ３２の回転方向は感光体２１と連れまわる方向（ウィズ回転）で，感光体２１に対する線速度比０．７で回転される。また，感光体２１に対する繊維の食い込み量を０．３ｍｍとした。

この塗布ブラシ３２には，電源４３によって−２００Ｖの直流電圧が印加される。これにより，負に帯電された転写残トナーを静電的に引き寄せることはない。また，感光体２１に対する繊維の食い込み量を比較的小さくしたので，転写残トナーを機械的に回収することもほとんど無い。なお，塗布ブラシ３２に印加する電圧は，感光体２１との間で放電を起こさない電圧以下とする。本実施例では絶対値で５００Ｖ以下とすることが好ましい。万一放電が発生すると，感光体２１の表面に絶縁破壊によるピンホールができ，画像ノイズの原因となるからである。

次に，第２の実施例の要部を図６に示す。第２帯電装置４１として，第１の実施例のコロトロンチャージャ４１Ａに代えて，接触性の導電性ブラシ４１Ｂを用いたものである。導電性ブラシ４１Ｂでは，コロトロンチャージャ４１Ａに比較して，低電圧の印加で十分である。この点について図では，電源４２の電源記号の個数の差によって表している。例えば，この実施例では，導電性ブラシ４１Ｂに−４００Ｖの直流電圧を印加し，約−１００Ｖの感光体２１の表面電位との関係により，感光体２１側から導電性ブラシ４１Ｂへと電流が流れるようにしている。

なお，上記において，感光体２１の表面電位を−１００Ｖとしたのは，以下の理由による。反転現像方式の場合，トナーは感光体２１のうち，露光されて表面電位の絶対値が小さくなったところ（被露光箇所）に現像される。そのため，転写残トナーもまた被露光箇所に多く存在する。本形態では，この被露光箇所の表面電位が，約−１００Ｖなのである。

また，導電性ブラシ４１Ｂに印加する電圧を−４００Ｖとしたのは，以下の理由による。導電性ブラシ４１Ｂによって転写残トナーの帯電極性を負に揃えるためには，感光体２１の表面電位（約−１００Ｖ）に比較してある程度以上大きい負側の電圧を印加する必要がある。その一方，塗布ブラシ３２の場合と同様に，感光体２１との間で放電を起こさない電圧とする必要がある。従って，導電性ブラシ４１Ｂに印加する電圧は，−１００〜−５００（Ｖ）の間の値であり，ここでは−４００Ｖとした。

なお，プラス帯電したトナーをマイナス極性にするためには，電流量が約−１０μＡ以上であることが必要である。そのため，導電性ブラシ４１Ｂとしては，繊維抵抗が１０⁶〜１０⁸Ωの範囲内のものを用いることが望ましい。ここでは，１０⁷Ωの導電性ナイロンのブラシを使用した。また，本実施例では導電性ブラシ４１Ｂとして，繊維長さは３ｍｍ，繊維太さは２Ｔ（デシテックス），繊維密度４３０ｋ本／（２５．４ｍｍ）²で植毛されたブラシを用い，感光体２１に対する繊維の食い込み量を０．５ｍｍとなるように配置した。

ここでも，塗布ブラシ３２は，第１の実施例と同様のものを同様の設定で使用する。これにより，マイナス極性のものとプラス極性のものとが混在している転写残トナーに対して，感光体２１から導電性ブラシ４１Ｂへ流れる電流によってマイナス電荷が注入される。そして，転写残トナーの帯電量分布は，ほぼ現像トナーと同様のものとなる。従って，その後に対面される塗布ブラシ３２には，−２００Ｖが印加されているので，塗布ブラシ３２に転写残トナーが付着することが防止されている。

以上詳細に説明したように本形態の画像形成装置１によれば，感光体２１の回転方向について，転写位置の下流に第２帯電装置４１と塗布ブラシ３２とをこの順に設けるとともに，塗布ブラシ３２を導電性のものとしている。そして，これらにそれぞれ電源４２，４３によって同一極性の電圧を印加している。これにより，転写位置において転写されずに感光体２１の表面に残留した転写残トナーは，第２帯電装置４１によって帯電されてその極性が揃えられる。

転写残トナーは，次に塗布ブラシ３２に対面される。このとき，塗布ブラシ３２に転写残トナーの極性と同一極性の電圧が印加されているので，転写残トナーは塗布ブラシ３２に付着しない。さらに，塗布ブラシ３２にはフリッカーが当接されていないので，フリッカーによる毛倒れのおそれはない。そして，塗布ブラシ３２によって感光体２１に塗布された固形潤滑剤３３は，クリーニングブレード３１によって均される。従って，簡易な構成で，塗布ブラシの毛倒れと塗布ブラシへの異物の付着をともに防止し，長期にわたって安定した潤滑剤の塗布を行うことのできる画像形成装置１となっている。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の実施例では，第２帯電装置４１にトナーの本来の帯電極性と同極性の電圧を印加するとしたが，逆極性のものとしても良い。その場合には，塗布ブラシ３２に印加する電圧の極性も上記の逆のものとすればよい。また，塗布ブラシ３２のブラシ毛として，導電性ナイロンを使用するとしたが，レーヨン，アクリル，ポリエステル，または金属繊維等を用いることもできる。また，固形潤滑剤３３としてステアリン酸亜鉛を用いるとしたが，これに代えて，ステアリン酸マグネシウムやステアリン酸リチウム等の脂肪酸金属塩を使用することもできる。

本形態の画像形成装置を示す概略断面図である。 イメージングユニットを示す概略断面図である。 転写時のトナーの様子を示す説明図である。 転写前後でのトナーの帯電分布の変化を示す説明図である。 第１の実施例の塗布ブラシ近傍を示す説明図である。 第２の実施例の塗布ブラシ近傍を示す説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２１ 感光体
２５ 現像部
２６ １次転写ローラ
３２ 塗布ブラシ
４１ 第２帯電装置
４１Ａ コロトロンチャージャ
４１Ｂ 導電性ブラシ
４２ 電源
４３ 電源

Claims (4)

1. 像担持体と，前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と，前記像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写部と，導電性繊維で構成され，前記像担持体の転写後かつトナー像形成前の位置に潤滑剤を塗布する塗布ブラシとを有する画像形成装置において，
   前記像担持体の転写後かつ塗布前の位置にて，前記像担持体上の転写残トナーの帯電状態を調整する帯電調整部と，
   画像形成時に，前記帯電調整部に，前記像担持体上の転写残トナーをその本来の帯電極性に帯電させる向きの電圧を印加する調整電圧印加部と，
   画像形成時に，前記塗布ブラシに，前記像担持体上の転写残トナーを吸引しない向きの電圧を印加するブラシ電圧印加部と，
   前記像担持体の塗布後かつ帯電前の位置に当接しているクリーニングブレードとを有し，
   前記調整電圧印加部による印加電圧の直流成分の絶対値が，前記ブラシ電圧印加部による印加電圧の直流成分の絶対値より大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において，前記塗布ブラシは，
   前記像担持体とウィズ方向に回転するものであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において，前記帯電調整部は，
   コロナ放電を用いる非接触式のものであることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において，前記帯電調整部は，
   前記像担持体に接触して電流を流す接触式のものであることを特徴とする画像形成装置。

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