JP2001051549A

JP2001051549A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001051549A
Application number: JP22227899A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Yano; 英俊矢野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯｘを取り除いて像流れを防止するととも
に、像担持体やクリーニングブレードの磨耗を少なくす
る。【解決手段】ブラシローラ２３を用いて像担持体の表
面に、たとえばフッ素ポリテトラフルオロエチレンより
なる潤滑材を塗布する電子写真式画像形成装置におい
て、ブラシローラ２３の周方向に、ループ形状のブラシ
ａと直毛形状のブラシｂとを混在して設ける。ブラシロ
ーラ２３は、像担持体との接触部において、像担持体と
同方向に回転しても逆方向に回転してもよい。そして、
像担持体の回転方向において、たとえばクリーニングブ
レードより上流位置であって転写装置より下流位置に配
置したり、クリーニングブレードより下流位置であって
帯電装置より上流位置に配置したり、また帯電装置より
下流位置であって現像装置より上流位置に配置したりす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザを用いた
複写機・プリンタ・ファクシミリ、またはそれらの複合
機など、電子写真方式を用いて、感光体等の像担持体上
に形成した画像を転写し、用紙等の記録材に記録を行う
画像形成装置に関する。特に、クリーニング性能を向上
すべく、ブラシローラを用いて像担持体の表面に潤滑材
を塗布するタイプの電子写真式画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置の中には、
たとえば特開平６−３１８０１８号公報に記載されるよ
うに、軸方向に、ループ形状のブラシと直毛形状のブラ
シとを混在して設けるブラシローラを用い、記録材分離
用の分離爪の当接領域にループ形状のブラシを当接し、
像担持体に分離爪を押し当てることにより該像担持体上
に形成されるトナーフィルミング層を、像担持体の磨耗
を最小限としながら効果的に除去するものがある。

【０００３】また、たとえば特開平７−１８１８６０号
公報に記載されるように、クリーニング装置内に設ける
ブラシローラを用い、像担持体上の非画像部のトナー汚
れを防止し、長期間にわたり安定した高画質の画像を得
るようにするものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者に
あっては、記録材分離用の分離爪が当接する部位におい
て、クリーニングブレードとループ形状のブラシの双方
が接触するから、両方で研磨されて像担持体の寿命が短
くなる問題があった。

【０００５】また、後者にあっては、直毛形状のブラシ
を有するブラシローラを使用すると、摩擦係数が制御で
きず、一番低いところで使用すると像流れが発生する。
ループ形状のブラシを有するブラシローラを使用する
と、摩擦係数が下がらず、像担持体の磨耗が大きくなる
問題があった。

【０００６】そこで、この発明の課題は、そのような問
題を解消し、トナーフィルミング層を形成するＮＯｘを
取り除いて像流れを防止する一方、像担持体やクリーニ
ングブレードの磨耗を少なくすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、この発明は、
ブラシローラを用いて像担持体の表面に潤滑材を塗布す
る電子写真式画像形成装置において、前記ブラシローラ
の周方向に、ループ形状のブラシと直毛形状のブラシと
を混在して設けてなる、ことを特徴とする。

【０００８】ブラシローラは、像担持体との接触部にお
いて、像担持体と同方向に回転してもよく、逆方向に回
転してもよい。

【０００９】ブラシローラは、像担持体の回転方向にお
いて、たとえばクリーニングブレードより上流位置であ
って転写装置より下流位置に配置したり、クリーニング
ブレードより下流位置であって帯電装置より上流位置に
配置したり、また帯電装置より下流位置であって現像装
置より上流位置に配置したりする。

【００１０】潤滑材としては、たとえばフッ素ポリテト
ラフルオロエチレンを用いる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、この発
明の実施の形態について説明する。図１には、この発明
による画像形成装置の要部概略構成を示す。

【００１２】この図１に示す画像形成装置は、Ｎ／Ｐ
(ネガポジ：電位が低い所にトナーが付着する）タイプ
の画像形成装置である。このＮ／Ｐタイプの画像形成装
置を例に、まず画像形成の一連のプロセスを説明する。

【００１３】はじめに、図示していない操作部のプリン
トボタンを押すと、図中の除電ランプ１１、帯電装置１
２の帯電ローラ１３、現像装置１４の現像ローラ１５、
転写装置１６の転写ローラ１７、分離電極１８にそれぞ
れ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加
され、それとほぼ同時に感光体ドラム（像担持体）１
０、帯電ローラ１３、現像ローラ１５、転写ローラ１
７、現像装置１４内に設ける左スクリュ１９および右ス
クリュ２０、クリーニング装置２１内に設けるトナー排
出スクリュ２２およびブラシローラ２３が所定の方向に
回転をはじめる。

【００１４】これにより、感光体ドラム１０は、除電ラ
ンプ１１で除電され、接触回転している帯電ローラ１３
で表面を−９５０Ｖに一様に帯電され、レーザ光Ｌで潜
像形成が行われる（黒ベタ電位は−１５０Ｖ）。その潜
像が現像ローラ１５で形成される磁気ブラシにより現像
されてトナー像が形成される。このときの現像バイアス
は、−６００Ｖである。

【００１５】そして、そのトナー像が、感光体ドラム１
０と転写ローラ１７との間に、図示していない給紙機構
から給送され、上レジストローラ２４と下レジストロー
ラ２５で画像先端と同期を取りつつ供給された、用紙等
の記録材上に転写（＋１０μＡ印加）される。

【００１６】記録材は、分離電極１８で感光体ドラム１
０より分離され、図示していない定着装置を経て外部に
排出される。

【００１７】一方、転写ローラ１７で転写後、感光体ド
ラム１０上に残ったトナーは、感光体ドラム１０の回転
でクリーニング装置２１まで移送され、クリーニングブ
レード２７で感光体ドラム１０上から除去される。

【００１８】ここで、クリーニング装置２１では、感光
体ドラム１０上に潤滑材３０も塗布する。潤滑材３０の
塗布は、感光体ドラム１０およびブラシローラ２３が回
転しはじめるとブラシローラ２３が潤滑材３０を削り取
り、ブラシローラ２３で感光体ドラム１０へ塗布する。
この潤滑材３０は、帯電系列が「−帯電系列」上位のフ
ッ素ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、
摩擦されると「−極性」に帯電する。

【００１９】感光体ドラム１０上に転移した潤滑材３０
は、クリーニングブレード２７ではほとんど掻き取られ
ず、また加圧接触された帯電ローラ１３を通過する。こ
のとき、帯電ローラ１３には「−極性」の電圧(−１．
６ｋＶ）が印加されているので、感光体ドラム１０上の
潤滑材３０は、上述したとおり「−極性」に帯電してい
るため、帯電ローラ１３へは付着しないで通過する。

【００２０】さらに、現像領域に達すると、感光体ドラ
ム１０表面の電位は「−９５０Ｖ」で現像バイアスが
「−６００Ｖ」なので「３５０Ｖ」の電位差があり、感
光体ドラム１０上の潤滑材３０は、現像装置１４に一部
を回収される。この量は、感光体ドラム１０上に塗布さ
れた潤滑材３０の量の約３５％となる。

【００２１】続いて、転写装置１６に達すると、転写ロ
ーラ１５へは「＋１０μＡ」の定電流が印加されている
ので約４４％が回収される。そして、感光体ドラム１０
上には、約２１％の潤滑材３０が残りクリーニング装置
２１へ到達し、再びブラシローラ２３で塗布される。こ
の行程を繰り返してブラシローラ２３の当接条件に見合
った摩擦係数まで下がる。

【００２２】感光体ドラム１０表面の摩擦係数は、潤滑
材３０の塗布量と現像装置１４および転写装置１６での
回収量とがバランスしたとき一定になる。所望の摩擦係
数を得るためには、現像装置１４および転写装置１６の
回収量は同じであるから、当接条件を変えてやればよい
ことになる。

【００２３】つまり、摩擦係数を高くしたい場合は、食
い込み量を少なくするかまたはブラシローラ２３の感光
体ドラム１０との線速比を小さく、摩擦係数を低くした
い場合は、食い込み量を多くするかまたはブラシローラ
２３の感光体ドラム１０との線速比を大きくすればよ
い。

【００２４】所定の条件下で感光体ドラム１０表面の摩
擦係数が時間とともに低下し、所定の摩擦係数に安定す
るためには転写後の感光体ドラム１０上に残留する潤滑
材３０の量が順次増加し、摩擦係数が安定したところで
塗布量と回収量が同一にならなければならない。

【００２５】感光体ドラム１０上の潤滑材３０は現像装
置１４と転写装置１６の２カ所で回収されるが、そのう
ちの現像装置１４では初期時は回収のみで、現像剤中に
潤滑材３０が混入されると磁気ブラシによる摺擦で現像
剤中に混入された潤滑材３０が再び感光体ドラム１０上
に塗布される。

【００２６】時間が経過すると、現像剤中の潤滑材３０
は、次第に増加して回収量と再塗布量が同一となり、実
質的に現像装置１４では回収はされなくなる。したがっ
て、摩擦係数が安定した以後、回収は転写装置１６のみ
となり、塗布量と転写装置１６での回収量とが同一とな
る。

【００２７】上述したとおり、摩擦係数が安定した状態
になるためには、転写後の感光体ドラム１０上に残留す
る潤滑材３０の量が順次増加し、摩擦係数が安定した状
態で塗布量と回収量が同一にならなければならず、「塗
布量が一定で回収量が多くなる場合」、「回収量が一定
で塗布量が少なくなる場合」、「塗布量が少なくなり、
回収量が多くなる場合」の３つのパターンが考えられ
る。

【００２８】回収量は時間とともに現像装置１４での再
塗布が行われ、少なくなって行くので「塗布量が一定で
回収量が多くなる場合」、「塗布量が少なくなり、回収
量が多くなる場合」ではない。したがって「回収量が一
定で塗布量が少なくなる場合」となる。

【００２９】感光体ドラム１０へ潤滑材３０を塗布して
摩擦係数を下げる目的は、クリーニングブレード２７と
感光体ドラム１０の相対摩擦係数を下げ、クリーニング
ブレード２７で感光体ドラム１０を削らないようにする
ことであり、クリーニングブレード２７、感光体ドラム
１０の磨耗をなくしてクリーニングブレード２７と感光
体ドラム１０の寿命をのばすことにある。

【００３０】図２に示すように、感光体ドラム１０の磨
耗量は、摩擦係数が低くなればなるほど少なくなる。し
たがって、感光体ドラム１０の寿命をのばすためには、
摩擦係数は低ければ低いほどよいことになる。図２の実
線は、φ３０感光体ドラム１０で線速「１１４mm/se
c」、Ａ４横送り１ｔｏ２（２枚連続画像形成の繰り返
し）で、φ１５ｍｍ直毛形状のブラシを使用し、感光体
ドラム１０への食い込み量は「１．５mm」のとき、その
２００Ｋ枚後の摩擦係数と感光体磨耗量の関係を示す。

【００３１】しかし、摩擦係数が下がると、感光体ドラ
ム１０の表面が削られなくなり、図中１点鎖線で示すよ
うな磨耗量の領域（４μｍ以下）では、帯電装置１２お
よび転写装置１６で発生するＮＯｘの蓄積により、高温
高湿時に感光体ドラム１０表面のＮＯｘが水分を吸収し
て抵抗が下がり、本来の潜像が形成できなくなる、いわ
ゆる像流れが発生する。

【００３２】図３および図４は、φ１５ｍｍ直毛ブラシ
を使用し、感光体ドラム１０への食い込み量は「１．５
ｍｍ」のとき、感光体ドラム１０と逆に回転したとき、
および同方向に回転したときの初期的な枚数と摩擦係数
の関係を示したものである。

【００３３】直毛形状のブラシの場合は、摩擦係数は回
転数によって変化はするが、長期的には図５（φ１５ｍ
ｍ直毛ブラシ、４００ｒｐｍ、感光体ドラム１０と同方
向回転、食い込み量は「１．５ｍｍ」）に示すように摩
擦係数の変動が大きい。摩擦係数の経時的な変動幅は
「±０．０５」程度であり、図中像流れが発生しない摩
擦係数以上で摩擦係数を制御するとしても、「０．２５
〜０．３５」となる。このとき、最大摩擦係数「０．３
５」で一定になったとすると、２００Ｋ枚で約１２μｍ
の磨耗量となる。

【００３４】φ３０感光体ドラム１０の潤滑材３０がな
い場合の磨耗量は、約２０μｍ／２００Ｋであるので約
４０％程度の効果はあるが、十分ではない。当然、経時
で摩擦係数が「０．２５〜０．３５」の間を変化すれ
ば、もう少し磨耗量は減ることになるが、図６に示すよ
うに摩擦係数が変化すると、現像装置１４でのトナー付
着量が変化して記録材上の画像濃度が変わってくる。

【００３５】したがって、図２に示すように、摩擦係数
は「０．１５」以下の最大限下げて変動を少なくして使
用するのがよい。しかしながら、この領域では、ブレー
ド２７による感光体ドラム１０の研磨は行われないの
で、先に述べたように像流れが発生する。

【００３６】一方、図７および図８は、φ１５ｍｍのル
ープ形状のブラシを使用し、感光体ドラム１０への食い
込み量が「１．５ｍｍ」の場合に、感光体ドラム１０と
逆方向に回転したとき、および同方向に回転したときの
初期的な枚数と摩擦係数の関係を示したものである。図
から判るとおり、ループ形状のブラシを使用した場合、
回転数を変化させても摩擦係数はほとんど変化せず下が
らない。これは、ループ形状のブラシが感光体ドラム１
０表面の潤滑材３０を研磨しているからである。

【００３７】摩擦係数を「０．１５」以下で潤滑材３０
の供給と感光体ドラム１０の研磨を両立させるために
は、図９に示すようにブラシローラ２３はループ形状の
ブラシａと直毛形状のブラシｂとが混在すればよい。つ
まり、直毛形状のブラシｂで潤滑材３０を供給し、ルー
プ形状のブラシａで感光体ドラム１０の微量研磨を行
う。

【００３８】図１０は図９のブラシローラを使用し、φ
３０感光体ドラム１０で線速「１１４mm/sec」、Ａ４横
送り１ｔｏ２（２枚連続画像形成の繰り返し）で、感光
体ドラム１０への食い込み量は「１．５ｍｍ」、感光体
ドラム１０と同方向回転で、回転数４００ｒｐｍの条件
下で２００Ｋ枚画像形成を行ったときの枚数と摩擦係数
の変化を示す。

【００３９】ループ形状のブラシａと直毛形状のブラシ
ｂが混在したブラシローラ２３では摩擦係数は「０．１
５」以下で長期的な変動も少なく、図２において「×
印」で示す磨耗量（５μｍ）が可能となり、高温高湿環
境下での像流れもなくなった。

【００４０】感光体ドラム１０表面の摩擦係数は、一般
的にはオイラーベルト式(日本機械学会機械工学便覧
基礎編Ａ３力学・機械力学 P35(1986)）と称され
る方法で測定し、図１１に示すようにして１００ｇの重
りをつるし、 μ＝ln(Ｆ／100）／（π／２）で計算した値である。

【００４１】上述したとおり、この発明では、ブラシロ
ーラ２３を用いて感光体ドラム１０の表面に潤滑材３０
を塗布する電子写真式画像形成装置において、ブラシロ
ーラ２３の周方向に、ループ形状のブラシａと直毛形状
のブラシｂとを混在して設けてなる。

【００４２】ブラシローラ２３は、感光体ドラム１０と
の接触部において、感光体ドラム１０と同方向に回転し
てもよく、逆方向に回転してもよい。

【００４３】上述した例では、ブラシローラ２３は、感
光体ドラム１０の回転方向において、クリーニングブレ
ード２７より上流位置であって転写装置１６より下流位
置に配置した。しかし、ブラシローラ２３は、図１２に
示すように、感光体ドラム１０の回転方向において、ク
リーニングブレード２７より下流位置であって帯電装置
１２より上流位置に配置してもよく、図１３に示すよう
に、感光体ドラム１０の回転方向において、帯電装置１
２より下流位置であって現像装置１４より上流位置に配
置してもよい。なお、図１２および図１３において、符
号２８は、クリーニングブラシである。

【００４４】

【発明の効果】以上のとおり、この発明によれば、潤滑
材を塗布することから、クリーニングブレードの巻き込
みやビビリを防止し、転写効率を向上し、小粒径トナー
や球形トナーの使用を可能とすることができる。

【００４５】また、この発明によれば、ブラシローラの
周方向に、ループ形状のブラシと直毛形状のブラシとを
混在するから、直毛形状のブラシのみの場合に比べＮＯ
ｘを取り除いて像流れを防止することができ、またルー
プ形状のブラシのみの場合に比べ像担持体やクリーニン
グブレードの磨耗を少なくすることができる。

【００４６】請求項４に係る発明によれば、ブラシロー
ラを、像担持体の回転方向において、クリーニングブレ
ードより上流位置であって転写装置より下流位置に配置
するから、像担持体まわりのスペースを小さくすること
ができる。

【００４７】請求項５および６に係る発明によれば、ブ
ラシローラを、像担持体の回転方向において、クリーニ
ングブレードより下流位置であって帯電装置より上流位
置に配置し、または帯電装置より下流位置であって現像
装置より上流位置に配置するから、転写残トナーの悪影
響を受けず、摩擦係数のバラツキがなく、摩擦係数を安
定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による画像形成装置の要部概略構成図
である。

【図２】その感光体表面摩擦係数と感光体磨耗量との関
係を示すグラフである。

【図３】直毛形状のブラシを使用し、ブラシローラが感
光体ドラムと逆方向に回転する場合におけるコピー枚数
と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図４】直毛形状のブラシを使用し、ブラシローラが感
光体ドラムと同方向に回転する場合におけるコピー枚数
と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図５】直毛形状のブラシを使用した場合におけるコピ
ー枚数と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフであ
る。

【図６】摩擦係数と画像濃度との関係を示すグラフであ
る。

【図７】ループ形状のブラシを使用し、ブラシローラが
感光体ドラムと逆方向に回転する場合におけるコピー枚
数と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図８】ループ形状のブラシを使用し、ブラシローラが
感光体ドラムと同方向に回転する場合におけるコピー枚
数と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図９】ブラシローラの構成を示す側面図である。

【図１０】直毛形状のブラシとループ形状のブラシとを
混在したブラシローラを使用した場合におけるコピー枚
数と感光体表面摩擦係数との関係を示すグラフである。

【図１１】感光体ドラム表面の摩擦係数を測定する測定
装置の正面図である。

【図１２】この発明による他の画像形成装置の要部概略
構成図である。

【図１３】この発明によるさらに他の画像形成装置の要
部概略構成図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム（像担持体）１２帯電装置１４現像装置１６転写装置２１クリーニング装置２３ブラシローラ２７クリーニングブレード３０潤滑材ａループ形状のブラシｂ直毛形状のブラシ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｎ 40:06 50:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシローラを用いて像担持体の表面に
潤滑材を塗布する電子写真式画像形成装置において、前
記ブラシローラの周方向に、ループ形状のブラシと直毛
形状のブラシとを混在して設けてなる、画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体との接触部において前記ブ
ラシローラを前記像担持体と同方向に回転してなる、請
求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記像担持体との接触部において前記ブ
ラシローラを前記像担持体と逆方向に回転してなる、請
求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記ブラシローラを、前記像担持体の回
転方向において、クリーニングブレードより上流位置で
あって転写装置より下流位置に配置してなる、請求項
１、２、または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記ブラシローラを、前記像担持体の回
転方向において、クリーニングブレードより下流位置で
あって帯電装置より上流位置に配置してなる、請求項
１、２、または３に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記ブラシローラを、前記像担持体の回
転方向において、帯電装置より下流位置であって現像装
置より上流位置に配置してなる、請求項１、２、または
３に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記潤滑材としてフッ素ポリテトラフル
オロエチレンを用いてなる、請求項１、２、３、４、
５、または６に記載の画像形成装置。