画像形成装置及びプロセスカートリッジ
【課題】簡単な構成により、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤにおける微小なクリアランスや同軸のズレが原因で発生する、ギヤ噛合いピッチのバンディングを防止できる画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】ブラシローラ芯材の周りにブラシ毛が配置されたブラシローラと、ブラシローラ芯材の中心軸上に配置され、ブラシローラを駆動するブラシローラ駆動ギヤと、を有する画像形成装置であって、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤとが一体的に成型されて一部品化されている。
【解決手段】ブラシローラ芯材の周りにブラシ毛が配置されたブラシローラと、ブラシローラ芯材の中心軸上に配置され、ブラシローラを駆動するブラシローラ駆動ギヤと、を有する画像形成装置であって、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤとが一体的に成型されて一部品化されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体表面に当接し回転するブラシローラを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する画像形成装置として、電子写真プロセスを用いたものがある。この画像形成装置は、像担持体として感光体を備えており、感光体の表面に放電によって電荷を与え帯電させ、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを供給して可視像化し、形成された感光体表面の可視像を転写紙表面に転写した後、定着して排出する。可視像を転写した後の感光体表面には未転写のトナー等が残留するため、これらが次の画像形成に悪影響を与えないように、感光体表面はクリーニング部材（クリーニング装置）によりクリーニングされて次の画像形成プロセスに備えられる。クリーニング部材としては、例えば、ゴム等の弾性体からなるクリーニングブレードがある。このクリーニングブレードを感光体表面に摺擦させることで、未転写トナー等の付着物を除去することが一般的に知られている。
【０００３】
クリーニング部材の摺擦により感光体表面が摩耗するため、寿命が短くなる。そこで、感光体とクリーニング部材との間に働く摩擦抵抗を低減して、クリーニング部材と感光体の摩耗等の不具合を解消するために、感光体表面に潤滑剤を塗布するなどの手法がとられている。感光体表面に潤滑剤を塗布すると、感光体表面の摩擦係数が低下するため、トナーに外添される流動化剤や帯電制御剤等がクリーニング部材との当接圧で感光体表面に膜状に固着する、いわゆるフィルミングの発生を防止することができる。また、感光体上に現像されたトナーも感光体表面との付着力が低減するため、転写性が向上する。
【０００４】
このように感光体表面に潤滑剤を塗布する手段として、例えば、脂肪酸金属塩等の潤滑剤を棒状に成型した固形潤滑剤を設置し、この固形潤滑剤と感光体の両方に当接するようにブラシローラを備えるものがある。この塗布手段によれば、ブラシローラが回転駆動することにより、固形潤滑剤がブラシローラの摺擦により削られて粉体となってブラシローラのブラシ繊維に付着し、そのブラシローラに付着した粉体状の潤滑剤が感光体の表面に塗布されるようになっている。
【０００５】
また、感光体表面に潤滑剤を塗布するブラシローラ（潤滑材塗布ブラシローラ）を効率よく機能させるために、塗布ブラシローラの上流側に感光体表面の未転写トナーを掻き落とすためのクリーニングブラシローラを備えるものがある。このクリーニングブラシローラの表面には未転写トナーが付着するため、この付着トナーを廃トナー経路に掻き落すためのフリッカーがクリーニングブラシローラに当接され設置されている。
【０００６】
近年では、上述したようなブラシローラを１つ又は２つを併用して備え、クリーニング性を向上させる方式が取られている。そして、上記どちらのブラシローラ（潤滑材塗布ブラシローラ及びクリーニングブラシローラ）も像担持体に当接、回転していることから、その駆動手段は像担時体の駆動源と同じとなっている。中にはブラシローラ専用の駆動源を持つ場合もあるが、低コストや小型化の事情により、像担時体と共通の駆動源である場合が多い。よって、上記潤滑材塗布ブラシローラ及びクリーニングブラシローラは、例えば、像担持体の端部の像担持体フランジギヤの駆動により、ブラシローラ芯材に設置されたブラシローラ駆動ギヤを介して回転駆動されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ブラシローラ駆動ギヤと像担持体フランジギヤのギヤ噛合いがスムーズでないと、ギヤ振動が発生し、この振動が像担持体に伝わることで像担持体の回転ムラとなり、ギヤ噛合いピッチの濃淡ムラ、いわゆるバンディングが発生する。このバンディングを防止するために、像担持体の駆動軸や駆動源近傍にフライホイールを備えたり（例えば特許文献１参照）、ギヤの歯面精度を向上したりするなどの様々な試みがされている。
【０００８】
しかし、フライホイールを備えることは画像形成装置の大型化とコストアップにつながってしまっていた。また、一般的に用いられる樹脂成型ギヤの歯面精度には限界があるため、振動のレベルによってはバンディングを抑えることができない場合も多かった。特にクリーニング性や潤滑材塗布効率を高めることを目的とした高密度のブラシローラを使用する場合は駆動トルクも高くなるため、ギヤ噛合い振動が大きくなり、バンディングが発生しやすいという問題がある。
【０００９】
また、例えば特許文献２、３に開示されているように、ブラシローラ芯材は単体の部品である。よって、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤは別々の部品となっているので、組立の必要がある。しかし、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの組立後には、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの周り止め面の間に、微小なクリアランスが発生することがある（組立性を向上するために設計上のクリアランスがある場合）。又は、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの組立直後にクリアランスが無い場合（組立性を損なわない程度に設計上のクリアランスがない場合）でも、繰り返しの画像形成（＝経時）により、微少なクリアランスが発生することがある。
【００１０】
このような微少なクリアランスにより、特にブラシローラに負荷変動が発生すると、像担持体フランジギヤからブラシローラ駆動ギヤへの駆動伝達がスムーズではなくなり、ギヤ振動が発生し、バンディングが発生してしまう。経時においては、微少なクリアランスが発生しないように、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの組立に圧入治具を用いて、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの周り止め面に十分な圧入シロも設けて一体化することもできるが、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤが別部品であるため、一体化したとしてもブラシローラ芯材中心とブラシローラ駆動ギヤ中心の同軸精度には限界がある。同軸精度が高くないと、ブラシローラ１／２回転周期毎にギヤ中心距離が大小を繰り返して変動するため、ブラシローラ駆動ギヤと像担持体フランジギヤのギヤ噛合いはスムーズではなくなり、この周期毎にギヤ振動が発生し、結果的に、ギヤ噛合いピッチのバンディングが発生してしまう。なお、圧入治具を用いると、組立工数が増大し、コストアップにもつながってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤにおける微小なクリアランスや同軸のズレが原因で発生する、ギヤ噛合いピッチのバンディングを防止できる画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、ブラシローラ芯材の周りにブラシ毛が配置されたブラシローラと、ブラシローラ芯材の中心軸上に配置され、ブラシローラを駆動するブラシローラ駆動ギヤと、を有する画像形成装置であって、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤとが一体的に成型されて一部品化されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置において、ブラシローラは、ブラシ材が導電性又は半導電性であり、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの材質が摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置において、ブラシローラ駆動ギヤは、像坦持体の端部に圧入され摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂製であり、アース（接地）された像坦持体フランジギヤとギヤ列を成していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置において、ブラシローラは、像担持体上に残存するトナーを回収するクリーニングブラシローラであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置において、ブラシローラは、潤滑剤を像担持体上に供給する潤滑剤塗布ブラシローラであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の画像形成装置において、画像形成装置の本体に対して、像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成したプロセスカートリッジが着脱可能であり、ブラシローラは、クリーニング手段の一部として備えられることを特徴とする。
【００１８】
本発明のプロセスカートリッジは、像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成し、画像形成装置の本体に対し着脱自在なプロセスカートリッジであって、クリーニング手段は、上記本発明の画像形成装置に備えられるブラシローラを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な構成により、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤにおける微小なクリアランスや同軸のズレが原因で発生する、ギヤ噛合いピッチのバンディングを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成ユニットの構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る感光体、クリーニングブラシローラ、潤滑剤塗布ブラシローラ、ギヤ列の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るクリーニングブラシローラ、潤滑剤塗布ブラシローラの側面の断面を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤを一体成型により１部品化した構成の正面及び側面の断面を示す図である。
【図６】従来技術に係る別部品のブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤを組み立てて一体化した構成の正面及び側面の断面を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る構成及び従来技術に係る構成の実験結果を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係る感光体と感光体軸の側面の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態（実施形態）について詳細に説明する。まず、本実施形態の概要について説明する。従来、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材を一体成型により１部品化したものはなく、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤは別々の部品であった。よって、従来では、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材を組立により一体化していた。しかし、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材の組立後には、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材の間に微少なクリアランスが発生し、この微妙なクリアランスによりギヤ噛合い振動が発生し、ギヤ噛合いピッチのバンディング（濃淡ムラ）となるという問題があった。また、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材の組立後にクリアランスがゼロの場合でも、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの同軸ズレが原因となり、ブラシローラ１／２回転周期毎にギヤ噛合い振動が発生し、この周期でギヤ噛合いピッチのバンディング（濃淡ムラ）となるという問題があった。
【００２２】
そこで、本実施形態では、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材を一体成型により一部品化することで、上記ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材における微少なクリアランスや同軸ズレを防止する。これにより、微少なクリアランスや同軸ズレが原因で発生していたギヤ振動を無くし（防止でき）、ギヤ噛合いピッチのバンディングを無くす（防止する）ことができる。特に駆動トルクが大きくなりがちな、高クリーニング性、高潤滑材塗布効率なブラシローラではギヤ振動が発生し易いため、本実施形態による効果は大きくなる。以下、本実施形態の具体例について添付図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。ここでは、タンデム型のフルカラー複写機を例に挙げて説明する。
【００２４】
本実施形態の画像形成装置１００は、その要部として、画像形成部３００、給紙部２００、原稿読み取り部（スキャナ部）４００、原稿搬送部（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）５００を有する。また、画像形成装置１００は、両面反転ユニット９や排紙トレイ８等を備える。画像形成部３００は、画像形成ユニット１０、露光手段３、転写手段５、定着手段７を有する。なお、画像形成装置１００において、画像形成ユニット１０以外の詳細な構成は、一般的な従来のタンデム型電子写真装置と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００２５】
画像形成ユニット１０は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する４つのユニットを並列して備える。各画像形成ユニット１０の中央には、感光体１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙがそれぞれ備えられている。また、感光体１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙの周囲には、帯電手段、現像手段、クリーニング手段がそれぞれ備えられている。
【００２６】
露光手段３は、原稿読み取り部４００で読み取った画像データ、又は、図示しないＰＣ（Personal Computer）等の外部より送られてきた画像信号を変換し、ポリゴンモータでレーザー光をスキャンさせ、ミラーを通して画像データ又は画像信号を基に感光体１上に静電潜像を形成する。
【００２７】
転写手段５は、各感光体１上に形成されたトナー像を順次重ね合わせて保持する中間転写ベルト５０を含んで構成されており、中間転写ベルト５０上に形成されたカラートナー像を記録紙（記録部材の一例）に転写する構成となっている。なお、これ以外の例として、転写搬送ベルトによって記録紙を搬送し、各感光体１上に形成されたトナー像を直接記録紙に転写する構成であってもよい。
【００２８】
定着手段７は、内部にハロゲンヒータ等を有するローラに張架されたベルトと、加圧ローラとから構成されており、それら両者によって形成されるニップ部にて記録紙上のトナーに熱と圧を加えてトナー像を記録紙に定着させる。なお、これ以外の例として、一対のローラ、又は、一対のベルトを用いるものであってもよい。
【００２９】
図２は、図１の画像形成ユニット１０の構成を拡大して示す図である。
【００３０】
感光体１は、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、あるいは、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いた感光体が好ましい。
【００３１】
帯電手段２は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここでは、ローラ方式の帯電手段２を示す。帯電手段２は、帯電ローラ２ａ、帯電ローラ２ａを清掃するために当接されている帯電ローラクリーニング部材２ｂ、帯電ローラ２ａに接続される図示しない電源を備える。帯電手段２は、帯電ローラ２ａに高電圧を印加することで、感光体１との間でコロナ放電を発生させ、感光体１の表面を一様に帯電するものである。
【００３２】
現像手段４は、現像剤を担持して感光体１に供給する現像剤担持体４ａと、トナー供給室４ｂ等を備える。現像剤担持体４ａは、回転可能に支持された中空円筒状の現像剤担持体４ａと、現像剤担持体４ａの内部にこれと同軸に固設されたマグネットロールとを備えており、現像剤担持体４ａの外周面に現像剤を磁気的に吸着して搬送するようになっている。現像剤担持体４ａは導電性で、非磁性部材で構成されており、現像バイアスを印加するための図示しない電源が接続されている。現像剤担持体４ａと感光体１との間には、電源から電圧が印加され、現像領域に電界が形成される。
【００３３】
中間転写ベルト５０を挟んで感光体１に対向する位置には、１次転写手段５１が備えられている。１次転写手段５１は、図示しない電源が接続されていて、感光体１上のトナー像を中間転写ベルト５０に転写する際に電圧が印加される。これにより、感光体１と中間転写ベルト５０の間に電界が形成され、静電気的にトナー像の中間転写ベルト５０への転写が行われる。
【００３４】
ここで、本実施形態の特徴であるブラシローラについて説明する。図２において、ブラシローラは、クリーニングブラシローラ６２、潤滑材塗布ブラシローラ６３であり、クリーニング装置６の一部として備えられている。また、クリーニング装置６は、感光体１に当接するクリーニングブレード６１を備える。潤滑材塗布ブラシローラ６３は、固形潤滑剤６４を削り取り感光体１上に供給する。クリーニングブラシローラ６２は、一次転写を終えた後の感光体１上に残存するトナーを、感光体１上から回収する。潤滑材塗布ブラシローラ６３により感光体１上に固形潤滑剤６４の微粒子が供給され、感光体１上に残存するトナーやフィルミング等が最終的にクリーニングブレード６１によって掻き取られる。トナー除去手段としては、感光体１表面にダメージを与えることなく、効率よくトナーを除去する手段として、クリーニングブラシローラ６２の表面に付着したトナーを掻き落とすフリッカー６５を備えた構成とする。クリーニングブラシローラ６２と潤滑材途布ブラシローラ６３は直毛ブラシであり、感光体１に対して1mm食込みして当接されている。クリーニングブラシローラ６２の回転方向は、感光体１表面の転写残トナー及びフィルミングを効率良く除去できる回転方向（感光体１の回転方向と逆回転方向）である。また、潤滑材塗布ブラシローラ６３の回転方向は、感光体１表面に効率良く潤滑材を塗布できる回転方向（感光体１の回転方向と同一回転方向）である。
【００３５】
なお、図２の画像形成ユニット１０は、クリーニング装置６、像担持体１、帯電手段２、現像手段４を一体に構成したプロセスカートリッジとなっている。この構成により、メンテナンス部品としての像担持体１、現像手段４、帯電手段２及びクリーニング装置６を一括して容易に交換できるため、メンテナンス性が向上する。
【００３６】
図３は、感光体１、クリーニングブラシローラ６２、潤滑剤塗布ブラシローラ６３、ギヤ列の斜視図であり、図４は、クリーニングブラシローラ６２、潤滑剤塗布ブラシローラ６３の断面図である。
【００３７】
図３及び図４に示すように、クリーニングブラシローラ６２及び潤滑剤塗布ブラシローラ６３はそれぞれ、ブラシ毛６２ｃ、６３ｃが植毛された基布が螺旋状にブラシローラ芯材６２ａ、６３ａ周辺に巻きつけられた構成となっている。ブラシ毛６２ｃ、６３ｃは、材質：半導電ＰＥＴ繊維、原糸比抵抗：1000Ω・cm（DC2000V印可時）、太さ：400T/24F、毛足長さ3mmであり、基布は基布幅：8ｍｍ、植毛密度：100000本/inch^2、植毛ピッチ：0.5mmである。
【００３８】
ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａは、図４に示すように、図２のプロセスカートリッジ枠体１０１に設置されたブラシローラ軸受１０２により両端を支持されている。また、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａは、直径６mmの２層構造となっており、図４において、芯材内層６２２ａ、６３２ａは直径３mm、材質：鋼材SUM24の丸棒であり、芯材外層６２１ａ、６３１ａは厚み１．５mmの導電性摺動ポリカーボネート材となっている。
【００３９】
図３及び図４に示すブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂは、芯材外層６２２ａ、６３２ａと同一材質であり、芯材外層６２２ａ、６３２ａ及び芯材内層６２２ａ、６３２ａと共に同一金型にて射出成型により一体的に製造されている。芯材内層を鋼材やステンレス材などの金属にすることで、ブラシローラの撓みによる当接圧ムラを防止できる。このように、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂは同一金型での射出成型により製造されているため、芯材中心軸線とギヤ中心軸線の同軸誤差はほとんど発生しない構成となっている。２層構造としなくてもブラシローラの撓みが問題とならない場合は、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａ全てを導電性摺動ポリカーボネート材としても構わない。
【００４０】
図５は、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂを一体成型により１部品化した構成（上記本実施形態における構成）を示す図であり、図６は、別々の部品であるブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤを組み立てて一体化した構成（従来における構成）を示す図である。図５及び図６において、左図は、ブラシローラ芯材及びブラシローラ駆動ギヤの正面の断面を示しており、右図は、ブラシローラ芯材及びブラシローラ駆動ギヤの側面の断面を示している。
【００４１】
別部品としてのブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂを組み立てた場合では、図６に示すように、芯材回り止め面（Ｄカット面）とギヤ回り止め面（Ｄカット面）の間にクリアランス（組立性向上のために意図的にクリアランスを設けている）が発生し、また、芯材中心軸とギヤ中心軸のズレ（同軸ズレ=同軸度）が発生する。クリアランスがあると、ブラシローラに負荷変動があった場合に、ギヤからブラシ芯材への回転伝達に遅れが生じ、ギヤ歯面が衝突することでギヤ振動が発生する。ブラシローラは、ブラシ毛が感光体やフリッカーと常に摺動しているため、負荷変動も常に発生している。また、同軸ズレが大きいと、ブラシローラギヤと感光体フランジギヤの中心間距離がブラシローラ回転周期で変動するため、ギヤ噛合いがスムーズでは無くなり、ブラシローラ１回転のうち２回（中心間距離の大と小にて）ギヤ噛合い振動が発生する。このようなギヤの振動によって、ギヤ噛合いピッチのバンディングが発生する。これに対して、本実施形態の構成では、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂを一体で成型し１部品化しているため、図５に示すように、図６で示したクリアランスや同軸ズレを無くすことができる。よって、上記ギヤ振動の発生を防止できるので、ギヤ噛合いピッチのバンディングの発生を防止できる。
【００４２】
このように、本実施形態の構成では、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂを１つの金型で一体成型して１部品化することによって、上述した回り止めが不要となるためクリアランスは無くなり、同軸ズレも高精度化できる。従来技術のようにブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤが別部品構成の場合は、圧入治具などで同軸ズレを高精度化することも可能だが、別部品構成であるために高精度化には限界があり、また圧入治具を使用するため組立性が悪化し、コスト高にもなっていた。
【００４３】
上述した本実施形態の効果を確認した実験結果を図７に示す。図７において、従来技術による別部品構成のケースは実験No.１〜４、また、本実施形態による一体成型の１部品構成のケースは実験No.５である。実験は（株）リコー製のImagio MP C7500を改造して行った。バンディングの評価は、2x2dotのハーフトーン画像を目視によるランク付けを行い、ランク５がバンディングの発生が無く、ランク４はバンディングの発生のあるものの実使用上許容されるレベル、ランク４未満は実使用でクレームが発生するレベルとした。初期と経時（A4Y換算１０万枚通紙後）にて評価した。
【００４４】
実験No.１、２：組立性向上のためクリアランスを大き目に設定した。このためバンディングは初期、経時ともにクレームとなるレベル（ランク２〜３．５）となった。
【００４５】
実験No.３：手作業でギヤを芯材に圧入してクリアランスをゼロとした。同軸度は２部品構成であるため、初期でも０．０５未満にすることはできなかった。また、圧入シロが少ないため、経時でクリアランスが発生し、初期では実使用上許容されるレベル（ランク４）だったものが、経時 （ランク３．５）となり、実使用上クレームが発生するレベル（ランク３．５）となった。
【００４６】
実験No.４：圧入治具にてギヤを芯材に圧入してクリアランスをゼロとした。実験No.３と同様に、同軸度は２部品構成であるため、初期でも０．０５未満にすることはできなかった。圧入シロを十分に確保できたため、初期、経時とものは実使用上許容されるレベル（ランク４）となったがバンディングの発生を完全に無くすことはできなかった。また、圧入治具を使用するため組立性は大幅に悪化し、またコスト高となる。
【００４７】
実験No.５：本発明の構成であり、クリアランスをゼロ、同軸度を０．０２と２部品構成よりも大幅に高精度化できたため、初期、経時とものバンディングは発生しなかった（ランク５）。１部品構成であるため、組立性が良く、低コストである。
【００４８】
以上のことから、本実施形態では、特にクリーニング性と潤滑材塗布効率を向上させるためにブラシローラのコシを強めた（太さ、毛密度などをアップさせる）構成でもバンディングは発生しないため、プロセスカートリッジ、画像形成装置の高画質化、高寿命化が可能である。
【００４９】
〔ブラシローラの駆動方法とアース経路〕
図３、図８を用いて、ブラシローラの駆動方法とアース経路について説明する。図８は感光体１と感光体軸１２の断面図である。図３において、感光体軸感光体フランジギヤ１１は、潤滑材塗布ブラシローラ駆動ギヤ６３ｂと噛合っており、潤滑材塗布ブラシローラ駆動ギヤ６３ｂとクリーニングブラシローラ駆動ギヤ６２ｂは、２つのアイドラギヤ６７を介してギヤ列を成しており、感光体１が回転することで、各ブラシローラ６２、６３は所定の方向に回転する構成となっている。感光体フランジギヤ１１とアイドラギヤ６７はブラシローラ芯材６２ａ、６３ａと同一材料の導電性樹脂であるため、それぞれのギヤは導通している。一方で、図８に示すように、感光体フランジギヤ１１は、感光体素管１４と感光体軸１２と導通されており、感光体軸１２は導電性の感光体軸受１３に支持されており、感光体軸受１３は画像形成装置本体１００にアース（接地）されている。これにより、各ブラシローラ６２、６３（クリーニングブラシローラ、潤滑剤塗布ブラシローラ）は、画像形成装置本体１００にアース（接地）される構成である。このように、ブラシローラ６２、６３のアースを容易かつ低コストで実現可能である。ブラシローラ６２、６３をアースしない場合は、感光体１やフリッカー６５との摺擦によりブラシ６２ｃ、６３ｃが帯電し、クリーニング性や潤滑材塗布性が低下してしまう。また、ギヤ噛合いによっては数[msec]の間にブラシローラと画像形成装置のアース導通が途切れることもあるが、実使用上問題となる時間ではない。
【００５０】
以上、本実施形態の詳細について説明してきたが、上記本実施形態の特徴と効果について以下にまとめる。
【００５１】
本実施形態の画像形成装置によれば、ブラシローラ芯材の周りにブラシ毛が配置されたブラシローラと、ブラシローラ芯材の中心軸上に配置され、ブラシローラを駆動するブラシローラ駆動ギヤとを有する画像形成装置（上記画像形成ユニット１０又は画像形成装置１００）であって、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤとが一体的に成型されて一部品化されていることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤとが別部品構成の場合に発生する、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材の周り止め面の間の微少なクリアランスを無くすことができる。これにより、駆動伝達がスムーズになり、ブラシローラ駆動ギヤとその駆動ギヤ（例えば像担持体フランジギヤ）のギヤ噛合いがスムーズになり、ギヤ噛合いによって発生する振動を防止することができる。また、上記特徴により、本実施形態は、ブラシローラ芯材中心とブラシローラ駆動ギヤ中心の同軸精度を高めることができる。ブラシローラ駆動ギヤとその駆動ギヤ（例えば像担持体フランジギヤ）の中心間距離は、ブラシローラ芯材を軸受などで保持して決定されているため、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの同軸精度が高いことで、ギヤ中心間距離の精度を高めることができる。これにより、中心間距離がブラシローラ１／２回転周期で変動することがなくなるため、ブラシローラ駆動ギヤとその駆動ギヤのギヤ噛合いもスムーズとなり、ギヤ噛合いによって発生する振動を防止することができる。以上のことから、本実施形態では、ギヤ噛合い振動によって発生するギヤ噛合いピッチのバンディング（濃淡ムラ）を無くすことができ、その結果として高画質化を実現できる。また、本実施形態は、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤが、樹脂の一体成型であるため安価に作製することができ、また、一部品構成であるため組立コストも削減でき、その結果として低コスト化を実現できる。
【００５２】
また、上記本実施形態の画像形成装置において、ブラシローラは、ブラシ材が導電性又は半導電性であり、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの材質が摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂製であることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、ブラシ材の帯電を防止するためのブラシ材のアース（接地）経路として、導電性樹脂のブラシローラ芯材又はブラシローラ駆動ギヤを用いることで、ブラシローラ芯材又はブラシローラ駆動ギヤにアース接点を設けるだけの簡単な構成で導通経路を確保でき、さらに摺動性樹脂とすることで、ギヤ摩耗や、軸受との摺動による摩耗が抑制され、低コストで高画質な画像形成装置を提供できる。
【００５３】
また、上記本実施形態の画像形成装置において、ブラシローラ駆動ギヤは、像坦持体の端部に圧入され摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂製であり、アース（接地）された像坦持体フランジギヤとギヤ列を成していることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、ブラシ材の帯電を防止するためのブラシ材のアース（接地）経路としてブラシローラ駆動ギヤとギヤ列を成す像坦持体フランジギヤを用いることで、ブラシローラにアース接点を設ける必要がなくなり、ブラシローラのアース（接地）を簡単な構成で実現できる。このため、低コストで高画質な画像形成装置を提供できる。像担持体の素管はアース（接地）する必要があり、この経路をブラシローラのアースにも使用する。
【００５４】
また、上記本実施形態の画像形成装置において、ブラシローラは、像担持体上に残存するトナーを回収するクリーニングブラシローラであることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、上記クリーニングブラシローラを用いることで、経時においても良好なクリーニング性を維持することが可能となる（＝画像形成装置における高画質化、高寿命化の実現）。特にクリーニング性を高めるため（＝高画質化、高寿命化）ことを目的として使用される高剛性毛のブラシローラの場合は、ギヤへの負荷トルクと変動が大きいため、ギヤ噛合いがスムーズで無い場合は、ギヤ振動によるバンディングが特に発生し易く、本実施形態による効果は大きい。
【００５５】
また、上記本実施形態の画像形成装置において、ブラシローラは、潤滑剤を像担持体上に供給する潤滑材塗布ブラシローラであることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、上記滑材塗布ブラシローラを用いることで、経時においても良好な像担持体保護性、クリーニング性を維持することが可能となる（＝画像形成装置における高画質化、高寿命化の実現）。特に潤滑材塗布効率を高める（＝高寿命化）ことを目的として使用される高剛性毛のブラシローラの場合は、ギヤへの負荷トルクと変動が大きいため、ギヤ噛合いがスムーズで無い場合は、ギヤ振動によるバンディングが特に発生し易く、本実施形態による効果は大きい。
【００５６】
本実施形態のプロセスカートリッジ（画像形成ユニット１０）によれば、像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成し、画像形成装置の本体に対し着脱自在なプロセスカートリッジであって、クリーニング手段は、上記本実施形態の画像形成装置に備えられるブラシローラを用いたことを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、像担持体と他手段とを一体のカートリッジとすることで、メンテナンス部品である像担持体と他手段を一括して画像形成装置に挿入するだけで容易に交換可能となる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 像担持体（感光体）
２ 帯電手段（帯電装置）
２ａ 帯電ローラ
２ｂ 帯電ローラクリーニング部材
３ 露光手段（露光装置）
４ 現像手段（現像装置）
４ａ 現像剤担持体
４ｂ トナー供給室
４ｃ トナー搬送スクリュー１
４ｄ トナー搬送スクリュー２
５ 転写手段（転写装置）
６ クリーニング装置
８ 定着手段
１０ 画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）
１１ 像担持体フランジギヤ
１２ 像担持体軸
１３ 像担持体軸受
１４ 像担持体素管
５０ 中間転写ベルト
５１ １次転写手段
６１ クリーニングブレード
６２ クリーニングブラシローラ
６２ａ クリーニングブラシローラ芯材
６２１ａ クリーニングブラシローラ芯材外層
６２２ａ クリーニングブラシローラ芯材内層
６２ｂ クリーニングブラシローラ駆動ギヤ
６２ｃ クリーニングブラシ
６３ 潤滑材塗布ブラシローラ
６３ａ 潤滑材塗布ブラシローラ芯材
６３１ａ 潤滑材塗布ブラシローラ芯材外層
６３２ａ 潤滑材塗布ブラシローラ芯材内層
６３ｂ 潤滑材塗布ブラシローラ駆動ギヤ
６３ｃ 潤滑材塗布ブラシ
６４ 固形潤滑剤
６５ フリッカー
６６ 搬送スクリュー
６７ アイドラギヤ
１００ 画像形成装置
１０１ プロセスカートリッジ枠体
１０２ ブラシローラ軸受
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】特開２００２−１２３１３０号公報
【特許文献２】特開２００８−２０８２５号公報
【特許文献３】特開２００３−２６２９９８号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体表面に当接し回転するブラシローラを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する画像形成装置として、電子写真プロセスを用いたものがある。この画像形成装置は、像担持体として感光体を備えており、感光体の表面に放電によって電荷を与え帯電させ、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを供給して可視像化し、形成された感光体表面の可視像を転写紙表面に転写した後、定着して排出する。可視像を転写した後の感光体表面には未転写のトナー等が残留するため、これらが次の画像形成に悪影響を与えないように、感光体表面はクリーニング部材（クリーニング装置）によりクリーニングされて次の画像形成プロセスに備えられる。クリーニング部材としては、例えば、ゴム等の弾性体からなるクリーニングブレードがある。このクリーニングブレードを感光体表面に摺擦させることで、未転写トナー等の付着物を除去することが一般的に知られている。
【０００３】
クリーニング部材の摺擦により感光体表面が摩耗するため、寿命が短くなる。そこで、感光体とクリーニング部材との間に働く摩擦抵抗を低減して、クリーニング部材と感光体の摩耗等の不具合を解消するために、感光体表面に潤滑剤を塗布するなどの手法がとられている。感光体表面に潤滑剤を塗布すると、感光体表面の摩擦係数が低下するため、トナーに外添される流動化剤や帯電制御剤等がクリーニング部材との当接圧で感光体表面に膜状に固着する、いわゆるフィルミングの発生を防止することができる。また、感光体上に現像されたトナーも感光体表面との付着力が低減するため、転写性が向上する。
【０００４】
このように感光体表面に潤滑剤を塗布する手段として、例えば、脂肪酸金属塩等の潤滑剤を棒状に成型した固形潤滑剤を設置し、この固形潤滑剤と感光体の両方に当接するようにブラシローラを備えるものがある。この塗布手段によれば、ブラシローラが回転駆動することにより、固形潤滑剤がブラシローラの摺擦により削られて粉体となってブラシローラのブラシ繊維に付着し、そのブラシローラに付着した粉体状の潤滑剤が感光体の表面に塗布されるようになっている。
【０００５】
また、感光体表面に潤滑剤を塗布するブラシローラ（潤滑材塗布ブラシローラ）を効率よく機能させるために、塗布ブラシローラの上流側に感光体表面の未転写トナーを掻き落とすためのクリーニングブラシローラを備えるものがある。このクリーニングブラシローラの表面には未転写トナーが付着するため、この付着トナーを廃トナー経路に掻き落すためのフリッカーがクリーニングブラシローラに当接され設置されている。
【０００６】
近年では、上述したようなブラシローラを１つ又は２つを併用して備え、クリーニング性を向上させる方式が取られている。そして、上記どちらのブラシローラ（潤滑材塗布ブラシローラ及びクリーニングブラシローラ）も像担持体に当接、回転していることから、その駆動手段は像担時体の駆動源と同じとなっている。中にはブラシローラ専用の駆動源を持つ場合もあるが、低コストや小型化の事情により、像担時体と共通の駆動源である場合が多い。よって、上記潤滑材塗布ブラシローラ及びクリーニングブラシローラは、例えば、像担持体の端部の像担持体フランジギヤの駆動により、ブラシローラ芯材に設置されたブラシローラ駆動ギヤを介して回転駆動されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ブラシローラ駆動ギヤと像担持体フランジギヤのギヤ噛合いがスムーズでないと、ギヤ振動が発生し、この振動が像担持体に伝わることで像担持体の回転ムラとなり、ギヤ噛合いピッチの濃淡ムラ、いわゆるバンディングが発生する。このバンディングを防止するために、像担持体の駆動軸や駆動源近傍にフライホイールを備えたり（例えば特許文献１参照）、ギヤの歯面精度を向上したりするなどの様々な試みがされている。
【０００８】
しかし、フライホイールを備えることは画像形成装置の大型化とコストアップにつながってしまっていた。また、一般的に用いられる樹脂成型ギヤの歯面精度には限界があるため、振動のレベルによってはバンディングを抑えることができない場合も多かった。特にクリーニング性や潤滑材塗布効率を高めることを目的とした高密度のブラシローラを使用する場合は駆動トルクも高くなるため、ギヤ噛合い振動が大きくなり、バンディングが発生しやすいという問題がある。
【０００９】
また、例えば特許文献２、３に開示されているように、ブラシローラ芯材は単体の部品である。よって、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤは別々の部品となっているので、組立の必要がある。しかし、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの組立後には、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの周り止め面の間に、微小なクリアランスが発生することがある（組立性を向上するために設計上のクリアランスがある場合）。又は、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの組立直後にクリアランスが無い場合（組立性を損なわない程度に設計上のクリアランスがない場合）でも、繰り返しの画像形成（＝経時）により、微少なクリアランスが発生することがある。
【００１０】
このような微少なクリアランスにより、特にブラシローラに負荷変動が発生すると、像担持体フランジギヤからブラシローラ駆動ギヤへの駆動伝達がスムーズではなくなり、ギヤ振動が発生し、バンディングが発生してしまう。経時においては、微少なクリアランスが発生しないように、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの組立に圧入治具を用いて、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの周り止め面に十分な圧入シロも設けて一体化することもできるが、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤが別部品であるため、一体化したとしてもブラシローラ芯材中心とブラシローラ駆動ギヤ中心の同軸精度には限界がある。同軸精度が高くないと、ブラシローラ１／２回転周期毎にギヤ中心距離が大小を繰り返して変動するため、ブラシローラ駆動ギヤと像担持体フランジギヤのギヤ噛合いはスムーズではなくなり、この周期毎にギヤ振動が発生し、結果的に、ギヤ噛合いピッチのバンディングが発生してしまう。なお、圧入治具を用いると、組立工数が増大し、コストアップにもつながってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤにおける微小なクリアランスや同軸のズレが原因で発生する、ギヤ噛合いピッチのバンディングを防止できる画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、ブラシローラ芯材の周りにブラシ毛が配置されたブラシローラと、ブラシローラ芯材の中心軸上に配置され、ブラシローラを駆動するブラシローラ駆動ギヤと、を有する画像形成装置であって、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤとが一体的に成型されて一部品化されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置において、ブラシローラは、ブラシ材が導電性又は半導電性であり、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの材質が摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置において、ブラシローラ駆動ギヤは、像坦持体の端部に圧入され摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂製であり、アース（接地）された像坦持体フランジギヤとギヤ列を成していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置において、ブラシローラは、像担持体上に残存するトナーを回収するクリーニングブラシローラであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置において、ブラシローラは、潤滑剤を像担持体上に供給する潤滑剤塗布ブラシローラであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の画像形成装置において、画像形成装置の本体に対して、像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成したプロセスカートリッジが着脱可能であり、ブラシローラは、クリーニング手段の一部として備えられることを特徴とする。
【００１８】
本発明のプロセスカートリッジは、像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成し、画像形成装置の本体に対し着脱自在なプロセスカートリッジであって、クリーニング手段は、上記本発明の画像形成装置に備えられるブラシローラを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な構成により、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤにおける微小なクリアランスや同軸のズレが原因で発生する、ギヤ噛合いピッチのバンディングを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成ユニットの構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る感光体、クリーニングブラシローラ、潤滑剤塗布ブラシローラ、ギヤ列の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るクリーニングブラシローラ、潤滑剤塗布ブラシローラの側面の断面を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤを一体成型により１部品化した構成の正面及び側面の断面を示す図である。
【図６】従来技術に係る別部品のブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤを組み立てて一体化した構成の正面及び側面の断面を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る構成及び従来技術に係る構成の実験結果を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係る感光体と感光体軸の側面の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態（実施形態）について詳細に説明する。まず、本実施形態の概要について説明する。従来、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材を一体成型により１部品化したものはなく、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤは別々の部品であった。よって、従来では、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材を組立により一体化していた。しかし、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材の組立後には、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材の間に微少なクリアランスが発生し、この微妙なクリアランスによりギヤ噛合い振動が発生し、ギヤ噛合いピッチのバンディング（濃淡ムラ）となるという問題があった。また、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材の組立後にクリアランスがゼロの場合でも、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの同軸ズレが原因となり、ブラシローラ１／２回転周期毎にギヤ噛合い振動が発生し、この周期でギヤ噛合いピッチのバンディング（濃淡ムラ）となるという問題があった。
【００２２】
そこで、本実施形態では、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材を一体成型により一部品化することで、上記ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材における微少なクリアランスや同軸ズレを防止する。これにより、微少なクリアランスや同軸ズレが原因で発生していたギヤ振動を無くし（防止でき）、ギヤ噛合いピッチのバンディングを無くす（防止する）ことができる。特に駆動トルクが大きくなりがちな、高クリーニング性、高潤滑材塗布効率なブラシローラではギヤ振動が発生し易いため、本実施形態による効果は大きくなる。以下、本実施形態の具体例について添付図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。ここでは、タンデム型のフルカラー複写機を例に挙げて説明する。
【００２４】
本実施形態の画像形成装置１００は、その要部として、画像形成部３００、給紙部２００、原稿読み取り部（スキャナ部）４００、原稿搬送部（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）５００を有する。また、画像形成装置１００は、両面反転ユニット９や排紙トレイ８等を備える。画像形成部３００は、画像形成ユニット１０、露光手段３、転写手段５、定着手段７を有する。なお、画像形成装置１００において、画像形成ユニット１０以外の詳細な構成は、一般的な従来のタンデム型電子写真装置と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００２５】
画像形成ユニット１０は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する４つのユニットを並列して備える。各画像形成ユニット１０の中央には、感光体１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙがそれぞれ備えられている。また、感光体１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙの周囲には、帯電手段、現像手段、クリーニング手段がそれぞれ備えられている。
【００２６】
露光手段３は、原稿読み取り部４００で読み取った画像データ、又は、図示しないＰＣ（Personal Computer）等の外部より送られてきた画像信号を変換し、ポリゴンモータでレーザー光をスキャンさせ、ミラーを通して画像データ又は画像信号を基に感光体１上に静電潜像を形成する。
【００２７】
転写手段５は、各感光体１上に形成されたトナー像を順次重ね合わせて保持する中間転写ベルト５０を含んで構成されており、中間転写ベルト５０上に形成されたカラートナー像を記録紙（記録部材の一例）に転写する構成となっている。なお、これ以外の例として、転写搬送ベルトによって記録紙を搬送し、各感光体１上に形成されたトナー像を直接記録紙に転写する構成であってもよい。
【００２８】
定着手段７は、内部にハロゲンヒータ等を有するローラに張架されたベルトと、加圧ローラとから構成されており、それら両者によって形成されるニップ部にて記録紙上のトナーに熱と圧を加えてトナー像を記録紙に定着させる。なお、これ以外の例として、一対のローラ、又は、一対のベルトを用いるものであってもよい。
【００２９】
図２は、図１の画像形成ユニット１０の構成を拡大して示す図である。
【００３０】
感光体１は、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、あるいは、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いた感光体が好ましい。
【００３１】
帯電手段２は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここでは、ローラ方式の帯電手段２を示す。帯電手段２は、帯電ローラ２ａ、帯電ローラ２ａを清掃するために当接されている帯電ローラクリーニング部材２ｂ、帯電ローラ２ａに接続される図示しない電源を備える。帯電手段２は、帯電ローラ２ａに高電圧を印加することで、感光体１との間でコロナ放電を発生させ、感光体１の表面を一様に帯電するものである。
【００３２】
現像手段４は、現像剤を担持して感光体１に供給する現像剤担持体４ａと、トナー供給室４ｂ等を備える。現像剤担持体４ａは、回転可能に支持された中空円筒状の現像剤担持体４ａと、現像剤担持体４ａの内部にこれと同軸に固設されたマグネットロールとを備えており、現像剤担持体４ａの外周面に現像剤を磁気的に吸着して搬送するようになっている。現像剤担持体４ａは導電性で、非磁性部材で構成されており、現像バイアスを印加するための図示しない電源が接続されている。現像剤担持体４ａと感光体１との間には、電源から電圧が印加され、現像領域に電界が形成される。
【００３３】
中間転写ベルト５０を挟んで感光体１に対向する位置には、１次転写手段５１が備えられている。１次転写手段５１は、図示しない電源が接続されていて、感光体１上のトナー像を中間転写ベルト５０に転写する際に電圧が印加される。これにより、感光体１と中間転写ベルト５０の間に電界が形成され、静電気的にトナー像の中間転写ベルト５０への転写が行われる。
【００３４】
ここで、本実施形態の特徴であるブラシローラについて説明する。図２において、ブラシローラは、クリーニングブラシローラ６２、潤滑材塗布ブラシローラ６３であり、クリーニング装置６の一部として備えられている。また、クリーニング装置６は、感光体１に当接するクリーニングブレード６１を備える。潤滑材塗布ブラシローラ６３は、固形潤滑剤６４を削り取り感光体１上に供給する。クリーニングブラシローラ６２は、一次転写を終えた後の感光体１上に残存するトナーを、感光体１上から回収する。潤滑材塗布ブラシローラ６３により感光体１上に固形潤滑剤６４の微粒子が供給され、感光体１上に残存するトナーやフィルミング等が最終的にクリーニングブレード６１によって掻き取られる。トナー除去手段としては、感光体１表面にダメージを与えることなく、効率よくトナーを除去する手段として、クリーニングブラシローラ６２の表面に付着したトナーを掻き落とすフリッカー６５を備えた構成とする。クリーニングブラシローラ６２と潤滑材途布ブラシローラ６３は直毛ブラシであり、感光体１に対して1mm食込みして当接されている。クリーニングブラシローラ６２の回転方向は、感光体１表面の転写残トナー及びフィルミングを効率良く除去できる回転方向（感光体１の回転方向と逆回転方向）である。また、潤滑材塗布ブラシローラ６３の回転方向は、感光体１表面に効率良く潤滑材を塗布できる回転方向（感光体１の回転方向と同一回転方向）である。
【００３５】
なお、図２の画像形成ユニット１０は、クリーニング装置６、像担持体１、帯電手段２、現像手段４を一体に構成したプロセスカートリッジとなっている。この構成により、メンテナンス部品としての像担持体１、現像手段４、帯電手段２及びクリーニング装置６を一括して容易に交換できるため、メンテナンス性が向上する。
【００３６】
図３は、感光体１、クリーニングブラシローラ６２、潤滑剤塗布ブラシローラ６３、ギヤ列の斜視図であり、図４は、クリーニングブラシローラ６２、潤滑剤塗布ブラシローラ６３の断面図である。
【００３７】
図３及び図４に示すように、クリーニングブラシローラ６２及び潤滑剤塗布ブラシローラ６３はそれぞれ、ブラシ毛６２ｃ、６３ｃが植毛された基布が螺旋状にブラシローラ芯材６２ａ、６３ａ周辺に巻きつけられた構成となっている。ブラシ毛６２ｃ、６３ｃは、材質：半導電ＰＥＴ繊維、原糸比抵抗：1000Ω・cm（DC2000V印可時）、太さ：400T/24F、毛足長さ3mmであり、基布は基布幅：8ｍｍ、植毛密度：100000本/inch^2、植毛ピッチ：0.5mmである。
【００３８】
ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａは、図４に示すように、図２のプロセスカートリッジ枠体１０１に設置されたブラシローラ軸受１０２により両端を支持されている。また、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａは、直径６mmの２層構造となっており、図４において、芯材内層６２２ａ、６３２ａは直径３mm、材質：鋼材SUM24の丸棒であり、芯材外層６２１ａ、６３１ａは厚み１．５mmの導電性摺動ポリカーボネート材となっている。
【００３９】
図３及び図４に示すブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂは、芯材外層６２２ａ、６３２ａと同一材質であり、芯材外層６２２ａ、６３２ａ及び芯材内層６２２ａ、６３２ａと共に同一金型にて射出成型により一体的に製造されている。芯材内層を鋼材やステンレス材などの金属にすることで、ブラシローラの撓みによる当接圧ムラを防止できる。このように、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂは同一金型での射出成型により製造されているため、芯材中心軸線とギヤ中心軸線の同軸誤差はほとんど発生しない構成となっている。２層構造としなくてもブラシローラの撓みが問題とならない場合は、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａ全てを導電性摺動ポリカーボネート材としても構わない。
【００４０】
図５は、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂを一体成型により１部品化した構成（上記本実施形態における構成）を示す図であり、図６は、別々の部品であるブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤを組み立てて一体化した構成（従来における構成）を示す図である。図５及び図６において、左図は、ブラシローラ芯材及びブラシローラ駆動ギヤの正面の断面を示しており、右図は、ブラシローラ芯材及びブラシローラ駆動ギヤの側面の断面を示している。
【００４１】
別部品としてのブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂを組み立てた場合では、図６に示すように、芯材回り止め面（Ｄカット面）とギヤ回り止め面（Ｄカット面）の間にクリアランス（組立性向上のために意図的にクリアランスを設けている）が発生し、また、芯材中心軸とギヤ中心軸のズレ（同軸ズレ=同軸度）が発生する。クリアランスがあると、ブラシローラに負荷変動があった場合に、ギヤからブラシ芯材への回転伝達に遅れが生じ、ギヤ歯面が衝突することでギヤ振動が発生する。ブラシローラは、ブラシ毛が感光体やフリッカーと常に摺動しているため、負荷変動も常に発生している。また、同軸ズレが大きいと、ブラシローラギヤと感光体フランジギヤの中心間距離がブラシローラ回転周期で変動するため、ギヤ噛合いがスムーズでは無くなり、ブラシローラ１回転のうち２回（中心間距離の大と小にて）ギヤ噛合い振動が発生する。このようなギヤの振動によって、ギヤ噛合いピッチのバンディングが発生する。これに対して、本実施形態の構成では、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂを一体で成型し１部品化しているため、図５に示すように、図６で示したクリアランスや同軸ズレを無くすことができる。よって、上記ギヤ振動の発生を防止できるので、ギヤ噛合いピッチのバンディングの発生を防止できる。
【００４２】
このように、本実施形態の構成では、ブラシローラ芯材６２ａ、６３ａとブラシローラ駆動ギヤ６２ｂ、６３ｂを１つの金型で一体成型して１部品化することによって、上述した回り止めが不要となるためクリアランスは無くなり、同軸ズレも高精度化できる。従来技術のようにブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤが別部品構成の場合は、圧入治具などで同軸ズレを高精度化することも可能だが、別部品構成であるために高精度化には限界があり、また圧入治具を使用するため組立性が悪化し、コスト高にもなっていた。
【００４３】
上述した本実施形態の効果を確認した実験結果を図７に示す。図７において、従来技術による別部品構成のケースは実験No.１〜４、また、本実施形態による一体成型の１部品構成のケースは実験No.５である。実験は（株）リコー製のImagio MP C7500を改造して行った。バンディングの評価は、2x2dotのハーフトーン画像を目視によるランク付けを行い、ランク５がバンディングの発生が無く、ランク４はバンディングの発生のあるものの実使用上許容されるレベル、ランク４未満は実使用でクレームが発生するレベルとした。初期と経時（A4Y換算１０万枚通紙後）にて評価した。
【００４４】
実験No.１、２：組立性向上のためクリアランスを大き目に設定した。このためバンディングは初期、経時ともにクレームとなるレベル（ランク２〜３．５）となった。
【００４５】
実験No.３：手作業でギヤを芯材に圧入してクリアランスをゼロとした。同軸度は２部品構成であるため、初期でも０．０５未満にすることはできなかった。また、圧入シロが少ないため、経時でクリアランスが発生し、初期では実使用上許容されるレベル（ランク４）だったものが、経時 （ランク３．５）となり、実使用上クレームが発生するレベル（ランク３．５）となった。
【００４６】
実験No.４：圧入治具にてギヤを芯材に圧入してクリアランスをゼロとした。実験No.３と同様に、同軸度は２部品構成であるため、初期でも０．０５未満にすることはできなかった。圧入シロを十分に確保できたため、初期、経時とものは実使用上許容されるレベル（ランク４）となったがバンディングの発生を完全に無くすことはできなかった。また、圧入治具を使用するため組立性は大幅に悪化し、またコスト高となる。
【００４７】
実験No.５：本発明の構成であり、クリアランスをゼロ、同軸度を０．０２と２部品構成よりも大幅に高精度化できたため、初期、経時とものバンディングは発生しなかった（ランク５）。１部品構成であるため、組立性が良く、低コストである。
【００４８】
以上のことから、本実施形態では、特にクリーニング性と潤滑材塗布効率を向上させるためにブラシローラのコシを強めた（太さ、毛密度などをアップさせる）構成でもバンディングは発生しないため、プロセスカートリッジ、画像形成装置の高画質化、高寿命化が可能である。
【００４９】
〔ブラシローラの駆動方法とアース経路〕
図３、図８を用いて、ブラシローラの駆動方法とアース経路について説明する。図８は感光体１と感光体軸１２の断面図である。図３において、感光体軸感光体フランジギヤ１１は、潤滑材塗布ブラシローラ駆動ギヤ６３ｂと噛合っており、潤滑材塗布ブラシローラ駆動ギヤ６３ｂとクリーニングブラシローラ駆動ギヤ６２ｂは、２つのアイドラギヤ６７を介してギヤ列を成しており、感光体１が回転することで、各ブラシローラ６２、６３は所定の方向に回転する構成となっている。感光体フランジギヤ１１とアイドラギヤ６７はブラシローラ芯材６２ａ、６３ａと同一材料の導電性樹脂であるため、それぞれのギヤは導通している。一方で、図８に示すように、感光体フランジギヤ１１は、感光体素管１４と感光体軸１２と導通されており、感光体軸１２は導電性の感光体軸受１３に支持されており、感光体軸受１３は画像形成装置本体１００にアース（接地）されている。これにより、各ブラシローラ６２、６３（クリーニングブラシローラ、潤滑剤塗布ブラシローラ）は、画像形成装置本体１００にアース（接地）される構成である。このように、ブラシローラ６２、６３のアースを容易かつ低コストで実現可能である。ブラシローラ６２、６３をアースしない場合は、感光体１やフリッカー６５との摺擦によりブラシ６２ｃ、６３ｃが帯電し、クリーニング性や潤滑材塗布性が低下してしまう。また、ギヤ噛合いによっては数[msec]の間にブラシローラと画像形成装置のアース導通が途切れることもあるが、実使用上問題となる時間ではない。
【００５０】
以上、本実施形態の詳細について説明してきたが、上記本実施形態の特徴と効果について以下にまとめる。
【００５１】
本実施形態の画像形成装置によれば、ブラシローラ芯材の周りにブラシ毛が配置されたブラシローラと、ブラシローラ芯材の中心軸上に配置され、ブラシローラを駆動するブラシローラ駆動ギヤとを有する画像形成装置（上記画像形成ユニット１０又は画像形成装置１００）であって、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤとが一体的に成型されて一部品化されていることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤとが別部品構成の場合に発生する、ブラシローラ駆動ギヤとブラシローラ芯材の周り止め面の間の微少なクリアランスを無くすことができる。これにより、駆動伝達がスムーズになり、ブラシローラ駆動ギヤとその駆動ギヤ（例えば像担持体フランジギヤ）のギヤ噛合いがスムーズになり、ギヤ噛合いによって発生する振動を防止することができる。また、上記特徴により、本実施形態は、ブラシローラ芯材中心とブラシローラ駆動ギヤ中心の同軸精度を高めることができる。ブラシローラ駆動ギヤとその駆動ギヤ（例えば像担持体フランジギヤ）の中心間距離は、ブラシローラ芯材を軸受などで保持して決定されているため、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの同軸精度が高いことで、ギヤ中心間距離の精度を高めることができる。これにより、中心間距離がブラシローラ１／２回転周期で変動することがなくなるため、ブラシローラ駆動ギヤとその駆動ギヤのギヤ噛合いもスムーズとなり、ギヤ噛合いによって発生する振動を防止することができる。以上のことから、本実施形態では、ギヤ噛合い振動によって発生するギヤ噛合いピッチのバンディング（濃淡ムラ）を無くすことができ、その結果として高画質化を実現できる。また、本実施形態は、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤが、樹脂の一体成型であるため安価に作製することができ、また、一部品構成であるため組立コストも削減でき、その結果として低コスト化を実現できる。
【００５２】
また、上記本実施形態の画像形成装置において、ブラシローラは、ブラシ材が導電性又は半導電性であり、ブラシローラ芯材とブラシローラ駆動ギヤの材質が摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂製であることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、ブラシ材の帯電を防止するためのブラシ材のアース（接地）経路として、導電性樹脂のブラシローラ芯材又はブラシローラ駆動ギヤを用いることで、ブラシローラ芯材又はブラシローラ駆動ギヤにアース接点を設けるだけの簡単な構成で導通経路を確保でき、さらに摺動性樹脂とすることで、ギヤ摩耗や、軸受との摺動による摩耗が抑制され、低コストで高画質な画像形成装置を提供できる。
【００５３】
また、上記本実施形態の画像形成装置において、ブラシローラ駆動ギヤは、像坦持体の端部に圧入され摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂製であり、アース（接地）された像坦持体フランジギヤとギヤ列を成していることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、ブラシ材の帯電を防止するためのブラシ材のアース（接地）経路としてブラシローラ駆動ギヤとギヤ列を成す像坦持体フランジギヤを用いることで、ブラシローラにアース接点を設ける必要がなくなり、ブラシローラのアース（接地）を簡単な構成で実現できる。このため、低コストで高画質な画像形成装置を提供できる。像担持体の素管はアース（接地）する必要があり、この経路をブラシローラのアースにも使用する。
【００５４】
また、上記本実施形態の画像形成装置において、ブラシローラは、像担持体上に残存するトナーを回収するクリーニングブラシローラであることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、上記クリーニングブラシローラを用いることで、経時においても良好なクリーニング性を維持することが可能となる（＝画像形成装置における高画質化、高寿命化の実現）。特にクリーニング性を高めるため（＝高画質化、高寿命化）ことを目的として使用される高剛性毛のブラシローラの場合は、ギヤへの負荷トルクと変動が大きいため、ギヤ噛合いがスムーズで無い場合は、ギヤ振動によるバンディングが特に発生し易く、本実施形態による効果は大きい。
【００５５】
また、上記本実施形態の画像形成装置において、ブラシローラは、潤滑剤を像担持体上に供給する潤滑材塗布ブラシローラであることを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、上記滑材塗布ブラシローラを用いることで、経時においても良好な像担持体保護性、クリーニング性を維持することが可能となる（＝画像形成装置における高画質化、高寿命化の実現）。特に潤滑材塗布効率を高める（＝高寿命化）ことを目的として使用される高剛性毛のブラシローラの場合は、ギヤへの負荷トルクと変動が大きいため、ギヤ噛合いがスムーズで無い場合は、ギヤ振動によるバンディングが特に発生し易く、本実施形態による効果は大きい。
【００５６】
本実施形態のプロセスカートリッジ（画像形成ユニット１０）によれば、像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成し、画像形成装置の本体に対し着脱自在なプロセスカートリッジであって、クリーニング手段は、上記本実施形態の画像形成装置に備えられるブラシローラを用いたことを特徴とする。この特徴により、本実施形態は、像担持体と他手段とを一体のカートリッジとすることで、メンテナンス部品である像担持体と他手段を一括して画像形成装置に挿入するだけで容易に交換可能となる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 像担持体（感光体）
２ 帯電手段（帯電装置）
２ａ 帯電ローラ
２ｂ 帯電ローラクリーニング部材
３ 露光手段（露光装置）
４ 現像手段（現像装置）
４ａ 現像剤担持体
４ｂ トナー供給室
４ｃ トナー搬送スクリュー１
４ｄ トナー搬送スクリュー２
５ 転写手段（転写装置）
６ クリーニング装置
８ 定着手段
１０ 画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）
１１ 像担持体フランジギヤ
１２ 像担持体軸
１３ 像担持体軸受
１４ 像担持体素管
５０ 中間転写ベルト
５１ １次転写手段
６１ クリーニングブレード
６２ クリーニングブラシローラ
６２ａ クリーニングブラシローラ芯材
６２１ａ クリーニングブラシローラ芯材外層
６２２ａ クリーニングブラシローラ芯材内層
６２ｂ クリーニングブラシローラ駆動ギヤ
６２ｃ クリーニングブラシ
６３ 潤滑材塗布ブラシローラ
６３ａ 潤滑材塗布ブラシローラ芯材
６３１ａ 潤滑材塗布ブラシローラ芯材外層
６３２ａ 潤滑材塗布ブラシローラ芯材内層
６３ｂ 潤滑材塗布ブラシローラ駆動ギヤ
６３ｃ 潤滑材塗布ブラシ
６４ 固形潤滑剤
６５ フリッカー
６６ 搬送スクリュー
６７ アイドラギヤ
１００ 画像形成装置
１０１ プロセスカートリッジ枠体
１０２ ブラシローラ軸受
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】特開２００２−１２３１３０号公報
【特許文献２】特開２００８−２０８２５号公報
【特許文献３】特開２００３−２６２９９８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシローラ芯材の周りにブラシ毛が配置されたブラシローラと、前記ブラシローラ芯材の中心軸上に配置され、前記ブラシローラを駆動するブラシローラ駆動ギヤと、を有する画像形成装置であって、
前記ブラシローラ芯材と前記ブラシローラ駆動ギヤとが一体的に成型されて一部品化されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ブラシローラは、ブラシ材が導電性又は半導電性であり、
前記ブラシローラ芯材と前記ブラシローラ駆動ギヤの材質が摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ブラシローラ駆動ギヤは、像坦持体の端部に圧入され摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂製であり、アース（接地）された像坦持体フランジギヤとギヤ列を成していることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ブラシローラは、像担持体上に残存するトナーを回収するクリーニングブラシローラであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ブラシローラは、潤滑剤を像担持体上に供給する潤滑剤塗布ブラシローラであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成装置の本体に対して、像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成したプロセスカートリッジが着脱可能であり、
前記ブラシローラは、前記クリーニング手段の一部として備えられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成し、画像形成装置の本体に対し着脱自在なプロセスカートリッジであって、
前記クリーニング手段は、
請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置に備えられるブラシローラを用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１】
ブラシローラ芯材の周りにブラシ毛が配置されたブラシローラと、前記ブラシローラ芯材の中心軸上に配置され、前記ブラシローラを駆動するブラシローラ駆動ギヤと、を有する画像形成装置であって、
前記ブラシローラ芯材と前記ブラシローラ駆動ギヤとが一体的に成型されて一部品化されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ブラシローラは、ブラシ材が導電性又は半導電性であり、
前記ブラシローラ芯材と前記ブラシローラ駆動ギヤの材質が摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ブラシローラ駆動ギヤは、像坦持体の端部に圧入され摺動性樹脂をベースとした導電性樹脂製であり、アース（接地）された像坦持体フランジギヤとギヤ列を成していることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ブラシローラは、像担持体上に残存するトナーを回収するクリーニングブラシローラであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ブラシローラは、潤滑剤を像担持体上に供給する潤滑剤塗布ブラシローラであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成装置の本体に対して、像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成したプロセスカートリッジが着脱可能であり、
前記ブラシローラは、前記クリーニング手段の一部として備えられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
像担持体と、現像手段、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成し、画像形成装置の本体に対し着脱自在なプロセスカートリッジであって、
前記クリーニング手段は、
請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置に備えられるブラシローラを用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４２４６７（Ｐ２０１１−２４２４６７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２３８２（Ｐ２０１０−１１２３８２）
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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