JP2000035069A - 摩擦材およびそれを用いた制動装置、ならびに画像形成装置 - Google Patents

摩擦材およびそれを用いた制動装置、ならびに画像形成装置

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JP2000035069A
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登美男 菅谷
Hidenao Okamura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】摩擦材の摩擦係数を最適化し、さらに長寿命化
を図ることにより、性能・メンテナンス性ともに良好な
摩擦材およびそれを用いた制動装置、ならびに画像形成
装置を提供する。 【解決手段】摩擦材を、曲げ弾性率１００メガパスカル
（ＭＰａ）〜５００ＭＰａの範囲に規定したポリアミド
系エラストマで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦材およびそれ
を用いた制動装置、ならびに画像形成装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、適用対象を限定するものでは
ないが、以下の説明においては、レーザプリンタや複写
機などに代表される画像形成装置に適用した場合を例示
し、述べて行く事とする。
【０００３】画像形成装置において、回転体に相当する
部材としては、例えば用紙を搬送するための搬送ロー
ラ、感光体を走行させるための感光体支持部材、前記感
光体表面に所定極性の電荷を放電する帯電用あるいは転
写用ローラ、定着ローラ等が挙げられる。
【０００４】これらの回転体に関しては、モータ、プー
リ、ギア等の駆動系からの外乱に起因する回転変動等を
防止する必要がある。回転変動等の防止が図られていな
い場合には、用紙等の記録材に記録された画像が本来記
録されるべき画像よりも記録材搬送方向に伸びた画像と
して記録されてしまったり、あるいはその反対に縮んだ
画像として記録されてしまったり、あるいは記録された
画像に濃度むらを招いてしまうなど、印刷品質上、問題
を招いてしまうからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、従来よりこの
種の画像形成装置においては、回転体の一部に一定圧力
で接触する摩擦材（ブレーキパッド）を設け、駆動系か
らの外乱に起因する回転体の回転変動等を防止するよう
配慮がなされている。しかしながら、従来用いられてい
たポリアミド製のブレーキパッドでは早期摩耗が著し
く、頻繁にブレーキパッドの交換を行わなければならな
かった。
【０００６】本発明の目的は、上記の様な回転体に適用
するにあたり、長寿命化の図られた摩擦材およびそれを
用いた制動装置、ならびに画像形成装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、回転体に
接触する摩擦材を、曲げ弾性率１００メガパスカル（Ｍ
Ｐａ）〜５００ＭＰａの範囲に規定したポリアミド系エ
ラストマで構成することにより達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照しながら説明する。はじめに、図２により本発明が
適用される画像形成装置の全体構成を説明する。図２に
おいて、１は基本装置本体である。基本装置本体１は装
置フレーム２に対し引き出し可能な印写部３を備えてい
る。４は、周知の電子写真プロセスによってトナー像が
記録形成される感光ドラムであって、矢印ａの方向に一
定の速度で回転するように支軸によって支持される。
【０００９】帯電器５は感光ドラム４の表面に対向する
ように配置され、この帯電器５と対向するように通過す
る感光ドラム４の表面を均一に帯電する。均一に帯電さ
れた感光ドラム４の表面を露光するレーザ光６は、情報
処理装置から供給される印刷情報信号に従って感光ドラ
ム４の表面に静電潜像を形成する。現像装置７は、静電
潜像が形成された感光ドラム４の表面と対向するように
配置される。この現像装置７は、微粉トナーを前記静電
潜像の静電力で感光ドラム４の表面に付着させてトナー
像を形成する現像機能を有する。
【００１０】用紙カセット８は、前記トナー像を転写お
よび定着して画像印刷を行うためのシート状の記録材
（印刷用紙）９を積み重ねた状態で収容する。記録材搬
送手段の一部を構成する給紙ローラ機構１０は、印刷用
紙９を用紙カセット８から取り込んで感光ドラム４に向
けて送り出す。給紙ローラ機構１０から送り出された印
刷用紙９は、その表面にトナー像を転写するように感光
ドラム４の表面と接触する。転写器１１は、感光ドラム
４の表面に接触した印刷用紙９の背面にトナー像とは反
対極性の電荷を与え、感光ドラム４の表面に形成されて
いるトナー像が印刷用紙９の表面に移動（転写）するた
めの静電力を発生させる。
【００１１】用紙搬送手段の他の一部を構成する搬送ベ
ルト１２は、トナー像が転写された印刷用紙９を定着装
置１３に送り込む。互いに圧接した加熱ローラ１４ａと
加圧ローラ１４ｂとからなる一対の定着ローラ１４は、
印刷用紙９を加熱および加圧してトナー像を印刷用紙９
の表面に定着する。定着装置１３から送り出された印刷
用紙９は、そのまま上方に搬送されて排出部１７に排出
される。または、定着装置１３から送り出された印刷用
紙９を途中まで排出部１７側へ搬送し、所定のタイミン
グで搬送方向を下方に切り替えて排出部１６に排出す
る。あるいは、定着装置１３から送り出された印刷用紙
９を途中まで排出部１７側へ搬送し、所定のタイミング
で搬送方向を下方に切り替えて両面印刷用送紙路２０側
へ印刷用紙９を搬送し、表面印刷が完了した印刷用紙を
再び印写部３へ供給して該用紙の裏面に印刷が施され
る。ここで、印刷用紙９を排出部１６へ排出するか、両
面印刷用送紙路２０へ送り込むかの選択は、用紙搬送路
切り替え部材１５の位置に応じて決定される。
【００１２】なお、図２において、１８は転写器１１通
過後の感光ドラム４表面に残留するトナーや紙粉等の異
物を感光ドラム４表面から除去するための清掃装置、１
９は現像装置７へ必要に応じてトナーを補給するための
トナー補給装置である。
【００１３】次に、図１を参照しながら本発明の適用例
を詳細に説明する。図１は感光ドラムを印写部に装着し
た状態における一部断面側面図である。図１において、
３が印写部を示し、４が感光体ドラムを示している。感
光体ドラム４は、例えばアルミニウムからなる円筒状の
素管４ａと、素管４ａ表面に設けられた感光体４ｂと、
素管４ａのフロント側に設けられたフロントキャップ４
ｃと、素管４ａのリア側に設けられたリアキャップ４ｄ
と、感光ドラム４の回転支軸をなすシャフト４ｅとから
構成されている。
【００１４】また、リアキャップ４ｄの側面には、シャ
フト４ｅを軸心とする円筒状突出部４ｆが形成されてお
り、円筒状突出部４ｆの内周部にはギヤ４ｇが形成され
ている。ここで、ギヤ４ｇは、感光ドラム４を印写部３
に装着した状態、即ち図１の状態において印写部３に設
けられたギヤ（図示せず）に対し部分的に係合するよう
に配されており、ギヤ４ｇに動力が伝達されることによ
り、感光ドラム４はシャフト４ｅを中心に回転駆動され
る。
【００１５】また、印写部３を構成するフロントフレー
ム３ａと、リアフレーム３ｂとの間にはガイドシャフト
２１が固定されており、このガイドシャフト２１には、
ガイドシャフト２１に沿って摺動可能に支持された保持
部材（以下、「ドラムシャフト受け部材」と称する。）
２２が設けられている。ここで、ドラムシャフト受け部
材２２は、印写部３に対する感光ドラム４の着脱位置を
案内し、着脱作業を補助するためのものである。そし
て、このドラムシャフト受け部材２２には、円筒状突出
部４ｆの外周面に接触するように摩擦材（以下、「ブレ
ーキパッド」と称する。）２５がバネ２６によって押圧
されている。
【００１６】さらに、フロントフレーム３ａには、取っ
手２３ａが設けられたフレームキャップ２３が着脱自在
に設けられている。ここで、感光ドラムのフロントキャ
ップ４ｃに形成された円筒状突出部４ｈと、フレームキ
ャップ２３の内側に設けられた軸受部２３ｂとは嵌合し
ており、印写部３からフレームキャップ２３を取り外す
と、フレームキャップ２３と一緒に感光ドラム４も印写
部３から引き出せる構成となっている。なお、図１にお
いて、２４はアースプレートを示しており、フロントフ
レーム３ａに固定されるとともに、その先端がフレーム
キャップ２３に接触し、電気的に接地している。
【００１７】図１の状態から感光ドラム４を取り出す場
合は、フレームキャップ２３を所定角度だけ回し、フロ
ントフレーム３ａに対しフレームキャップ２３をフリー
にする。フレームキャップ２３がフリーになると、感光
ドラム４は、スプリング２７の復元力によりフロント側
へ押し出されるドラムシャフト受け部材２２によって押
し出され、印写部３の外に取り出されることとなる。
【００１８】感光ドラム４のリアキャップ４ｄに形成さ
れた円筒状突出部４ｆは、例えばＳ４５Ｃ材等の鋼材か
らなり、リアキャップ４ｄの外周面には、樹脂製のブレ
ーキパッド２５がバネ２６の弾性力によって押圧されて
おり、これによって感光ドラム４の回転方向に対する制
動力を得、感光ドラムの駆動系（モータ、プーリ、ギヤ
等）からの外乱に起因する感光ドラム４の回転変動が発
生しないように構成されている。
【００１９】ブレーキパッド２５は、ポリアミド系エラ
ストマによって形成されており、そのハードセグメント
とソフトセグメントの比率を適切に選定し、曲げ弾性率
が制動特性上、希望の値に合わせ込まれている。なお、
ポリアミド系エラストマにおいては、曲げ弾性率と摩擦
係数とが略反比例の関係となる。本発明においては、測
定の容易性を考慮し、曲げ弾性率を用いている。
【００２０】本発明においては、ポリアミド系エラスト
マの曲げ弾性率を１００メガパスカル（ＭＰａ）〜５０
０ＭＰａの範囲で設定することにより摩擦係数０.４〜
０.５程度の高い値を得、感光ドラムの制動装置として
使用するにあたり十分な制動力が得られることを確認し
た。ここで、摩擦係数が高いためバネ２６の弾性力を約
１キロパスカル（ＫＰａ）程度の小さい値に設定しても
所定の制動力を得ることができた。このため、バネ２６
を介してブレーキパッド２５を円筒状突出部４ｆの外周
面に押圧させた時のブレーキの鳴きを防止することがで
きるという効果をも得られる。
【００２１】ポリアミド系エラストマは、ハードセグメ
ントとソフトセグメントの共重合により製造されて組織
が安定しており、樹脂のむしれ等がなく磨耗量は小さ
く、ブレーキパッド２５を長期間にわたり使用できると
いう効果をも得られる。本実施例においては、１２ナイ
ロン等の硬質のポリアミドをハードセグメントとし、柔
軟なポリエーテルをソフトセグメントとし、これらが鎖
状分子構造でつながり共重合体のエラストマを構成して
いる。
【００２２】以下、実験例に基づき曲げ弾性率、摩擦係
数およびその他の制動特性の関係を説明する。表１は各
種曲げ弾性率を有するポリアミド製ブレーキパッドを用
いた場合の制動特性の実験結果を示したものであり、そ
れぞれ１００万頁の印刷を行った場合の結果を示したも
のである。
【００２３】
【表１】
【００２４】ポリアミド系エラストマとは言っても、そ
の曲げ弾性率が８０ＭＰａのエラストマＡにおいては、
表１に示す様に、ブレーキパッドのびびり音（鳴き）が
発生してしまい好ましくなかった。そして、上記の鳴き
現象は、曲げ弾性率１００ＭＰａ未満のポリアミド系エ
ラストマにおいて確認された。
【００２５】また、曲げ弾性率が５００ＭＰａを越えた
場合には、摩擦係数が０.３以下と低く、感光ドラムの
制動装置として使用するには十分な制動力を得ることが
できなかった。摩擦係数が低い分、バネ２６の弾性力を
増加させて補い、所定の制動力を得ることも考えられる
が、ある限度を越えた弾性力によるブレーキパッド２５
の押圧は、ブレーキの鳴きが発生して制動装置として好
ましくない結果であった。
【００２６】また、ブレーキパッド２５の磨耗量に関し
ては、エラストマ構造を持たず軟化剤が添加されたポリ
アミド製のブレーキパッド（比較例Ｂ）に比べ約１／１
０と少なく、極めて良好な結果が得られた。
【００２７】なお、ポリアミド系エラストマをブレーキ
パッド２５に設けるにあたっては、ブレーキパッド２５
全体をポリアミド系エラストマで形成してもよいし、ま
た、金属や樹脂等の所定材料からなる保持部材の一部
に、円筒状突出部４ｆ外周面との当接部位に対応させて
所定厚さのポリアミド系エラストマ層を設けて構成して
もよい。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、摩擦
材の摩擦係数を最適化し、さらに長寿命化を図ることに
より、性能・メンテナンス性ともに良好な摩擦材および
それを用いた制動装置、ならびに画像形成装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す一部断面側面図。
【図２】画像形成装置の全体正面図。
【符号の説明】
３…印写部、４…感光ドラム、２１…ガイドシャフト、
２２…保持部材（ドラムシャフト受け部材）、２３…フ
レームキャップ、２４…アースプレート、２５…摩擦材
（ブレーキパッド）、２６…バネ、２７…スプリング。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】曲げ弾性率を１００メガパスカル（ＭＰ
    ａ）〜５００ＭＰａの範囲に規定したポリアミド系エラ
    ストマからなることを特徴とする摩擦材。
  2. 【請求項２】前記ポリアミド系エラストマは、ポリアミ
    ドをハードセグメントとし、ポリエーテルをソフトセグ
    メントとすることを特徴とする請求項１記載の摩擦材。
  3. 【請求項３】請求項１または２記載の摩擦材を、回転体
    の一部に接触可能に設けたことを特徴とする制動装置。
  4. 【請求項４】前記回転体が画像形成装置用感光体の支持
    部材であることを特徴とする請求項３記載の制動装置。
  5. 【請求項５】フロントフレームと、前記フロントフレー
    ムに対し所定間隔を離して設けられたリアフレームと、
    前記フロントフレームおよびリアフレームに軸支された
    感光ドラムとを有する画像形成装置において、 少なくとも前記感光ドラムの軸方向一端部に、曲げ弾性
    率を１００メガパスカル（ＭＰａ）〜５００ＭＰａの範
    囲に規定したポリアミド系エラストマからなる摩擦材を
    圧接させたことを特徴とする画像形成装置。
  6. 【請求項６】フロントフレームと、前記フロントフレー
    ムに対し所定間隔を離して設けられたリアフレームと、
    前記フロントフレームおよびリアフレームに軸支された
    感光ドラムとを有する画像形成装置において、 少なくとも前記感光ドラムの軸方向一端部に、感光ドラ
    ムの回転軸を軸心として形成された円筒状突出部を設
    け、前記円筒状突出部の外周面に、曲げ弾性率を１００
    メガパスカル（ＭＰａ）〜５００ＭＰａの範囲に規定し
    たポリアミド系エラストマからなる摩擦材を圧接させた
    ことを特徴とする画像形成装置。
  7. 【請求項７】フロントフレームと、 前記フロントフレームに対し所定間隔を離して設けられ
    たリアフレームと、 前記フロントフレームとリアフレームとによって支持さ
    れたガイドシャフトと、 前記ガイドシャフトに対し回転軸が平行をなすように、
    前記フロントフレームとリアフレームとの間に収容され
    た感光ドラムと、 前記ガイドシャフトの軸方向に対し摺動可能に設けら
    れ、前記感光ドラムの軸方向後端部を保持する保持部材
    と、 前記フロントフレームに対し着脱可能に設けられ、前記
    感光ドラムの軸方向前端部を支持するフレームキャップ
    とを有する画像形成装置であって、 前記感光ドラムの軸方向後端部に、感光ドラムの回転軸
    を軸心として形成された円筒状突出部を設け、 前記保持部材に、曲げ弾性率を１００メガパスカル（Ｍ
    Ｐａ）〜５００ＭＰａの範囲に規定したポリアミド系エ
    ラストマからなる摩擦材を設け、 前記摩擦材を前記円筒状突出部の外周面に圧接させたこ
    とを特徴とする画像形成装置。
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