(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン性導電性媒体を被帯電部材に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって帯電を行う帯電装置において、前記イオン性導電性媒体の被帯電部材の移動方向下流側に、前記イオン性導電性媒体を塞き止めるドクターブレードを、被帯電部材に当接させて配置し、前記イオン性導電性媒体に界面活性剤を混入したことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記イオン性導電性媒体を保持するイオン性導電性媒体保持部材の単位面積当たりの含水量を、１０ｍｇ／ｃｍ2 以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
イオン性導電性媒体を像担持体に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって像担持体を所定の電位に帯電させ、像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、前記イオン性導電性媒体の像担持体の移動方向下流側に、前記イオン性導電性媒体を塞き止めるドクターブレードを、像担持体に当接させて配置し、前記像担持体の表面を清掃する清掃手段を備えていないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記イオン性導電性媒体に界面活性剤を混入したことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体を帯電する帯電装置、及びかかる帯電装置を備えた電子写真複写機やレーザービームプリンター、あるいは静電記録装置等の画像形成装置に関し、特に、放電を伴わずに電荷注入により像担持体の表面を帯電する帯電装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体を帯電する帯電装置としては、従来よりコロナ放電を行って像担持体を帯電するコロトロンが広く利用されている。かかるコロトロンは、像担持体を均一に帯電する手段としては有効であるが、像担持体を所定の電位に帯電するために数ｋＶという高電圧を印加しなければならず、高圧電源を必要とする。また、コロナ放電によって発生するオゾン等の放電生成物のため、ゴム部品や像担持体の劣化を引き起こすのみならず、環境汚染にもつながる。
【０００３】
そこで、コロトロンに代わる帯電装置として、ロール状、ブラシ状、ブレード状、フィルム状やベルト状などの種々の形状の導電性部材を像担持体に接触させ、当該導電性部材に電圧を印加することで像担持体を帯電させる接触型の帯電装置が開発されており、実際に使用されていもいる。これらの接触型の帯電装置は、オゾンの発生が極めて少なく、しかもコロトロンに比べて低い電源電圧を用いればよいという長所をもつ。
【０００４】
しかしながら、これらの接触型の帯電装置は、導電性部材にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加して像担持体を帯電する場合、像担持体表面の移動速度であるプロセススピードが速いと、ＡＣ電圧に対応した帯電ムラ（所謂ＡＣリップル）が大きくなり、画質に濃度ムラとなって現れるため、ＡＣ電圧の周波数を高く設定せざるを得ない。しかし、このように、導電性部材に印加するＡＣ電圧の周波数を高く設定すると、像担持体に流れるＡＣ電流が増加するため、感光体等の像担持体がダメージを受け易く、クリーナーブレードによる感光体等の像担持体の磨耗の大きな促進要因となる。したがって、導電性部材にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加する接触型の帯電装置は、プロセススピードが速い中高速の複写機等の画像形成装置には搭載できないのが現状である。
【０００５】
また、上記接触型の帯電装置は、導電性部材にＤＣ電圧のみを印加して像担持体を帯電する場合、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加するものに比べて帯電均一性が劣り、しかも印加電圧と逆極性に帯電したトナー等が付着するなど、トナーなどによる汚染も大きく、長期間の維持性にも問題をもつ。
【０００６】
そこで、接触型の帯電装置が有するこれらの問題点を解決する帯電装置としては、水あるいは、電解質やイオン化可能な気体分子などを分散させたイオン性導電性媒体を像担持体に接触させ、このイオン性導電性媒体に電圧を印加することで像担持体を帯電させるまったく新規な帯電装置が考えられる。この種の新規な帯電装置に関する技術としては、特開平７−１４０７２９号公報や、特開平８−６２９３２号公報、あるいは特開平７−３２５４５８号公報に開示されているものが既に提案されている。
【０００７】
上記特開平７−１４０７２９号公報に係る接触帯電方法は、水を含浸した吸水性のスポンジローラを感光体表面に摩擦接触せしめ、両者の間に直流電圧を印加することにより、感光体表面の帯電を行うように構成したものである。
【０００８】
また、上記特開平８−６２９３２号公報に係る接触帯電方法は、感光体表面に帯電部材を摩擦接触せしめ、両者の間に直流電圧を印加することにより、感光体表面の帯電を行う帯電方法において、前記感光体として、感光層表面がフッ素プラズマ処理され、Ｘ線光電子スペクトルから求めた感光層表面におけるフッ素原子の面積占有率が２０％以上である感光体を使用し、前記帯電部材として、水を含浸した吸水性のスポンジローラを使用するように構成したものである。
【０００９】
さらに、上記特開平７−３２５４５８号公報に係る画像形成部材の帯電方法は、基本的に、層状の画像形成部材を帯電させる方法であって、イオン性導電性媒体からイオンをこれに伝達することによる層状の画像形成部材を帯電するように構成したものであるが、その明細書中には、キャリア流体と電解質とを含むイオン性導電性流体は、多数の異なる方法によって層状の光受容体と接触させることができる旨が記載されており、光受容体の表面に伝達され得る水等の全ゆる液滴は、例えばワイパーブレードによって拭い取ることができる点が記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平７−１４０７２９号公報に係る接触帯電方法の場合には、水を含浸した吸水性のスポンジローラを感光体表面に摩擦接触せしめ、両者の間に直流電圧を印加することにより、感光体表面の帯電を行うように構成したものであるため、吸水性スポンジローラの含水量が多すぎると、水が感光体に付着したまま現像器に流れ込んでしまうため、画質欠陥が発生してしまうし、含水量が少なすぎると、帯電不良が発生してしまうという問題点があった。そのため、この特開平７−１４０７２９号公報に係る接触帯電方法の場合には、感光体の正常な帯電を行うことが可能な適切な含水量の範囲は非常に狭く、吸水性スポンジローラの含水量の制御が非常に難しい。したがって、吸水性スポンジローラの含水量を制御するためには、含水量を検出して制御するためのセンサー類やポンプなどが必要となり、構成が複雑でコストも高くなるという問題点を有している。
【００１１】
この点、上記特開平８−６２９３２号公報に係る接触帯電方法の場合には、感光体として、感光層表面がフッ素プラズマ処理され、Ｘ線光電子スペクトルから求めた感光層表面におけるフッ素原子の面積占有率が２０％以上である感光体を使用することにより、感光体に水が付着しにくくなるようにすることができるが、この方法でも吸水性スポンジローラの含水量が多すぎた場合には、水が感光体に付着するのを完全には防止することができないという問題点を依然として有している。
【００１２】
また、これらの方法では、たとえ適切な含水量の範囲に制御することができたとしても、帯電部材の軸方向に渡って含水量にむらがあることを考慮すると、必要最低限以上の水量が必要となるので、消費水量が多くなってしまうという問題点を有している。
【００１３】
さらに、上記特開平７−３２５４５８号公報に係る画像形成部材の帯電方法の場合には、感光体等の画像形成部材の表面に伝達され得る水等の液滴を、ワイパーブレードによって拭い取ることができるように構成する点をも含むものであるが、このように感光体等の画像形成部材の表面に供給される水等の液滴を、ワイパーブレードによって拭い取るように構成した場合には、感光体用クリーナーをすり抜けてきたトナーが水等と共にワイパーブレードに堆積してしまい、その堆積量が多くなった場合には、ワイパーブレードではすり抜けが発生しやすく、そこから水などのイオン性導電性媒体をもすり抜けてしまい、画質欠陥が発生してしまうという問題点を有している。特に、感光体用クリーナーを排除したり排トナーを出さないクリーナーレスシステムでは、帯電装置に多量の転写残留トナーが突入するため、ワイパーブレードでは転写残留トナー等を塞き止めるのが非常に困難である。このように、上記特開平７−３２５４５８号公報に開示された技術を適用した場合でも、水とトナーを画質に欠陥が出ないように同時に規制するのは難しいという問題点を依然として有している。かかる水とトナーを画質に欠陥が出ないように同時に規制する技術が確立されてない限り、水あるいは、電解質やイオン化可能な気体分子などを分散させたイオン性導電性媒体を像担持体に接触させ、このイオン性導電性媒体に電圧を印加することで像担持体を帯電させる新規な帯電装置は、製品化するのが非常に困難である。
【００１４】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、オゾンの発生をほとんど完全に抑制し、かつ、中高速の複写機等の画像形成装置でも使用することができ、像担持体の磨耗がほとんど問題にならない特徴を有する、水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子を分散させたイオン性導電性媒体を像担持体に接触させ、このイオン性導電性媒体に電圧を印加することで像担持体を帯電させる帯電装置において、その水やイオン性導電性媒体の量の制御のために複雑でコストの高い構成となることがない帯電装置を提供することにある。
【００１５】
また、この発明の他の目的とするところは、水やイオン性導電性媒体等の消費量を減らすことができる帯電装置を提供することにある。
【００１６】
さらに、この発明の他の目的とするところは、水やイオン性導電性媒体等が像担持体に付着したままになることで画質欠陥が発生するのを防止することが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、イオン性導電性媒体を被帯電部材に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって帯電を行う帯電装置において、前記イオン性導電性媒体の被帯電部材の移動方向下流側に、前記イオン性導電性媒体を塞き止めるドクターブレードを、被帯電部材に当接させて配置し、前記イオン性導電性媒体に界面活性剤を混入するように構成したものである。なお、上記イオン性導電性媒体としては、例えば、水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子等を分散させたものが用いられる。
【００２０】
また更に、請求項２に記載の発明は、前記イオン性導電性媒体を保持するイオン性導電性媒体保持部材の単位面積当たりの含水量を、１０ｍｇ／ｃｍ2 以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置である。
【００２１】
又、請求項３に記載の発明は、イオン性導電性媒体を像担持体に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって像担持体を所定の電位に帯電させ、像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、前記イオン性導電性媒体の像担持体の移動方向下流側に、前記イオン性導電性媒体を塞き止めるドクターブレードを、像担持体に当接させて配置し、前記像担持体の表面を清掃する清掃手段を備えていないことを特徴とする画像形成装置である。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明は、前記イオン性導電性媒体に界面活性剤を混入したことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。
【００２４】
【作用】
前記請求項１乃至４のように、イオン性導電性媒体を被帯電部材あるいは像担持体に接触させ、このイオン性導電性媒体に電圧を印加することで、被帯電部材あるいは像担持体を帯電させる帯電装置において、前記イオン性導電性媒体の被帯電部材あるいは像担持体の移動方向下流側に、前記イオン性導電性媒体を塞き止めるドクターブレードを、被帯電部材等に当接させて配置することにより、その水等のイオン性導電性媒体の量の制御のために複雑でコストの高い構成をとらずにすみ、そして、その水等のイオン性導電性媒体の消費量を減らすことができ、さらにそれらが被帯電部材に付着したままになることで発生する画質欠陥を防止することができる。
【００２５】
また、請求項１や４におけるように、ドクターブレード使用時にしばしば問題となる像担持体とブレードの摩擦が大きくなったときに発生する異音やめくれも、前記水等のイオン性導電性媒体に界面活性剤を混入させることにより、被帯電部材や像担持体とブレードの摩擦を下げることで防止することができ、めくれによる前記水等のイオン性導電性媒体が流出するために発生する画質欠陥とすり抜けトナーによる筋状の画質欠陥を防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２７】
図１はこの発明に係る帯電装置を適用した画像形成装置の一実施の形態を示すものである。
【００２８】
図１において、１は像担持体としての感光体ドラムを示すものであり、この感光体ドラム１は、紙面に垂直な方向に軸線を有し、図示の矢印方向に沿って図示しない駆動手段により、所定の回転速度で回転駆動されるようになっている。上記感光体ドラム１の表面は、この発明の一実施の形態に係る帯電装置２によって、所定の電位に一様に帯電された後、露光装置３によって画像が露光され、当該感光体ドラム１の表面には、画像に応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像器４によって現像されてトナー像となり、この感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、当該トナー像と同期して感光体ドラム１の表面の転写位置へと搬送される転写用紙５上に、転写ロール６が形成する転写電界と押圧力によって転写される。上記のごとくトナー像が転写された転写用紙５は、感光体ドラム１の表面から分離され、図示しない定着装置へと搬送されて、この定着装置によりトナー像が定着されて、装置の外部に排出される。
【００２９】
なお、トナー像が転写用紙５上に転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置７のディスターバーブラシ８とクリーナーブレード９によって、残留したトナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成工程に備えるようになっている。
【００３０】
図２はこの発明に係る帯電装置の一実施の形態を示すものである。
【００３１】
この発明の一実施の形態に係る帯電装置２は、水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子などを分散させたイオン性導電性媒体を、像担持体としての感光体ドラム１の表面に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって、このイオン性導電性媒体である分散された水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子などを電離させイオン化させて、所定の極性のイオンを感光体ドラム１の表面に静電気的に付着させることにより、感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電するものである。
【００３２】
上記帯電装置２は、図２に示すように、水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子などを分散させたイオン性導電性媒体を保持する保持部材として、含水した帯電用部材１０を備えており、この含水した帯電用部材１０は、押圧部材１１によって感光体ドラム１の表面に接触するように配置されている。また、上記含水した帯電用部材１０には、直流電圧が帯電装置用電源１２により給電されるようになっている。
【００３３】
上記帯電用部材１０は、親水性のあるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）スポンジやウレタンスポンジなどの吸水性をもつ材料の中から適宜選択された材料によって形成される。この帯電用部材１０の形状は、パッド状、ロール状、ブレード状など様々な形状のものを使用することができる。
【００３４】
さらに、上記帯電用部材１０には、純水、蒸留水、水道水などの水、もしくは水、アルコールなどの溶剤に電解質やイオン化可能な気体分子などを溶解させたイオン性導電性媒体としての液体などが含浸される。また、上記水やアルコールなどの溶剤に溶解される電解質としては、ＬｉＣｌＯ4 、Ｎａ2 ＳＯ4 、Ｎａ2 ＣＯ3 、ＮａＨＣＯ3 、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ2 、ＣａＣｌ3 ，（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 などさまざまな電解質を用いることができる。一方、イオン化可能な気体分子などとしては、ＣＯ2 などが挙げられる。このＣＯ2 などのイオン化可能な気体分子は、水等の中に自然に溶解したものを用いてもよいし、積極的に溶解させたものを用いても勿論よい。
【００３５】
また、上記した物質を含浸した状態の帯電用部材１０の体積抵抗率は、例えば、１０2 〜１０9 Ωｃｍ程度の範囲内で適宜設定される。
【００３６】
この実施の形態で用いた帯電用部材１０は、図２に示すように、ＰＶＡからなる厚さ１．５ｍｍのパッド状の部材に形成されており、この帯電用パッド１０には、通常のイオン交換水として得られた純水が含浸されている。また、上記帯電用パッド１０は、感光体ドラム１の表面と、当該感光体ドラム１の移動方向に沿って５ｍｍの接触幅で、当該感光体ドラム１の軸方向の略全長に渡って接触するように配置されている。さらに、上記帯電用パッド１０は、感光体ドラム１の移動方向に沿った両端部が上方に向けて数ｍｍほど折り曲げられている。なお、この含水した状態での帯電用パッド１０の抵抗値は、約１０6 Ωであった。
【００３７】
また、上記帯電用パッド１０は、図２に示すように、下向きに開口した断面矩形状の細長い箱体状の押圧部材１１によって、感光体ドラム１の表面に所定の押圧力で接触するように配置されている。上記押圧部材１１には、帯電用パッド１０に通常のイオン交換水として得られた純水を供給するための供給口１３が開口されている。
なお、上記帯電用パッド１０には、図１に示すように、帯電装置用電源１２によって所定の直流電圧が給電されるようになっているが、この直流電圧の給電の仕方は、帯電装置用電源１２に接続されたリード線などを、帯電用パッド１０の一部に接触させれば十分であり、帯電用パッド１０の長手方向に沿って設けた電極に通電するように構成しても勿論よい。
【００３８】
ところで、この実施の形態では、イオン性導電性媒体の像担持体の移動方向下流側に、前記水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子等を分散させたイオン性導電性媒体を塞き止めるドクターブレードを、像担持体に当接させて配置するように構成されている。
【００３９】
すなわち、この実施の形態に係る帯電装置２は、図１に示すように、帯電用パッド１０の感光体ドラム１の回転方向の下流側に、当該帯電用パッド１０から流出する水等の液体などを塞き止め、水等の液体などが下流側へ流出するのを防止するためのドクターブレード１４が配設されている。ここで、ドクターブレード１４とは、図３に示すように、当該ブレード１４の先端部が感光体ドラム１の回転方向上流側に圧接し、当該ブレード１４の後端部側が感光体ドラム１の回転方向下流側に位置し、尚かつ当該ブレード１４の後端部側が感光体ドラム１の表面に対して傾斜した状態に配置されているブレードを意味する。このドクターブレード１４は、弾性材料によって形成される場合には、図３（ｂ）に示すように、その先端部が感光体ドラム１の表面に圧接した状態で、上向きにカーブするように湾曲した形状となる。
【００４０】
この実施の形態では、図３に示すように、ドクターブレード１４がポリウレタン製のブレードとなっており、このブレード１４は、厚さｔ＝２ｍｍ、幅ｌ＝１５ｍｍ、長さが感光体ドラム１の略全長に形成され、そのセッテイングアングル（以下、「ＳＡ」という）は２０°、感光体ドラム１への食い込み量（以下、「ニップ量」という）は、０．６ｍｍに設定されている。ただし、ドクターブレード１４のＳＡやニップ量は、他の値に設定しても良いことは勿論である。また、上記ドクターブレード１４の基端部の表面側には、ステンレスやアルミニウム等からなる板金１５が接着等の手段により固着されており、当該ドクターブレード１４は、この板金１４を図示しない支持フレームに取り付けることによって、上述したセッテイングアングルＳＡに設定されている。
【００４１】
以上の構成において、この実施の形態に係る帯電装置を適用した画像形成装置では、次のようにして、オゾンの発生をほとんど完全に抑制し、かつ、中高速の複写機等の画像形成装置でも使用することができ、像担持体の磨耗がほとんど問題にならず、水やイオン性導電性媒体の量の制御のために複雑でコストの高い構成となることがなく、しかも、水やイオン性導電性媒体等の消費量を減らすことができ、更に、水やイオン性導電性媒体等が像担持体に付着したままになることで画質欠陥が発生するのを防止することが可能となっている。
【００４２】
すなわち、この実施の形態に係る帯電装置を適用した画像形成装置では、図１に示すように、感光体ドラム１が矢印の方向に沿って所定の回転速度で回転駆動されており、この感光体ドラム１の表面は、帯電装置用電源１２によって含水した帯電用パッド１０にマイナスの直流電圧を印加することにより、所定の電位にマイナス帯電される。このとき、上記帯電用パッド１０の含水量によっては、水がパッド１０から感光体ドラム１上に転移し、感光体ドラム１の回転に伴って、感光体ドラム１と帯電用パッド１０の接触部より下流側に流出していく場合がある。
【００４３】
ところが、この実施の形態に係る帯電装置２は、帯電用パッド１０の感光体ドラム１の回転方向下流側に、水等を規制するためのドクターブレード１４が配設されているため、帯電用パッド１０の接触部より下流側に流出した感光体ドラム１上の水は、当該水等を規制するためのドクターブレード１４により塞き止められ、それ以上、感光体ドラム１の回転方向下流側に流出することはない。
【００４４】
その後、上記のごとく帯電装置２によって所定の電位にマイナス帯電された感光体ドラム１の表面には、露光装置３によって画像が露光され、静電潜像が形成される。この感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、続いて、現像器４から供給されるマイナスのトナーによって反転現像され、感光体ドラム１上に可視像化される。その後、上記感光体ドラム１上の可視像化されたトナー像は、転写ロール６により転写用紙５上に転写される。なお、トナー像が転写された後、感光体ドラム１上に残留したトナーは、ディスターバーブラシ８とクリーナーブレード９により掻き取られ、感光体ドラム１の表面は清掃され、次の画像形成に備える。
【００４５】
このように、上記実施の形態に係る帯電装置を適用した画像形成装置では、帯電装置２の帯電用パッド１０に所定の電圧を印加することにより、当該帯電用パッド１０に含浸された通常のイオン交換水として得られた純水、及びこの純水に溶解しているイオン化可能な気体であるＣＯ2 等が、次に示すように電離してイオン化し、マイナスに電離したイオンを帯電用パッド１０にマイナス極性の電圧を印加することにより、図４に示すように、感光体ドラム１の表面に静電気的に付着させ、当該感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電するようになっている。
Ｈ2 Ｏ⇔Ｈ+ ＋ＯＨ- 
ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ⇔Ｈ2 ＣＯ3 
Ｈ2 ＣＯ3 ⇔Ｈ+ ＋ＨＣＯ3 - 
ＨＣＯ3 ⇔Ｈ+ ＋ＣＯ3 - 
【００４６】
そのため、上記帯電装置２の帯電用パッド１０には、感光体ドラム１の帯電電位と等しい直流電圧を印加すればよく、コロナ放電等は基本的には生じないので、オゾンの発生をほとんど完全に抑制することができる。また、上記帯電用パッド１０には、イオンを発生させる通常のイオン交換水として得られた純水や、この純水に溶解しているイオン化可能な気体であるＣＯ2 等を含浸させれば、これらの純水等が電離してイオン化することにより、直ちに感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電することができるので、中高速の複写機等の画像形成装置でも十分使用することが可能である。さらに、上記帯電用パッド１０に印加する電圧は、感光体ドラム１の帯電電位と等しい直流電圧でよいので、接触型の帯電部材にＡＣ電圧を重畳させたＤＣ電圧を印加する必要がないので、ＡＣ電圧を印加することによって感光体ドラム１の表面を損傷させる虞れがなく、感光体ドラム１の磨耗がほとんど問題となることはない。また更に、仮に、上記帯電用パッド１０から感光体ドラム１上に水等が流出してしまった場合でも、当該帯電用パッド１０の感光体ドラム１回転方向下流側には、水等の液体などが下流側へ流出するのを防止するためのドクターブレード１４が配設されているので、帯電用パッド１０の下流側に流出した水等の液体などは、ドクターブレード１４によって確実に塞き止めて、それより下流側に流出するのを防止することができるので、ある程度余分に帯電用パッド１０に水等を供給した場合でも、水等の液体などが現像器４側へ流れ込んで、画像に欠陥を生じることがなく、水等の液体などを供給するシステムの構成が複雑となりコスト高となるのを回避することができるばかりか、水やイオン性導電性媒体等の消費量を減らすことができ、更に、水やイオン性導電性媒体等が感光体ドラム１上に付着したままになることで画質欠陥が発生するのを防止することが可能となっている。
【００４７】
実験例１
次に、本発明者らは、以上の構成において、帯電用パッド１０の含水量を変化させたときに、感光体ドラム１の表面電位の測定と画質欠陥の有無を調べる実験を行った。
【００４８】
また、比較のために、帯電用パッド１０の感光体ドラム１の回転方向下流側の水規制用ドクターブレード１４を取り除いた構成でも同様の実験を行った。そのほかの構成と動作は、水規制用ドクターブレード有りの構成の場合と同様であるので省略する。
【００４９】
この実験例における感光体ドラム１のプロセススピード（周速）は、３００ｍｍ／ｓであり、帯電用パッド１０には−７５０Ｖの直流電圧を印加した。
【００５０】
図５に帯電用パッド１０の含水量と感光体ドラム１の表面電位との関係を示す。
【００５１】
この図５から明らかなように、水規制用ブレード１４の有無にかかわらず、帯電用パッド１０の単位面積当たりの含水量が１０ｍｇ／ｃｍ2 以上であれば、感光体ドラム１の表面電位は、印加電圧（−７５０Ｖ）と略同一の値を示すことがわかる。
【００５２】
一方、図６に示した帯電用パッド１０の含水量と画質欠陥の有無の関係をみると、帯電用パッドの単位面積当たりの含水量が３０ｍｇ／ｃｍ2 未満であると、水規制用ブレードの有無にかかわらず、低帯電によるカブリが発生しているが、帯電用パッドの単位面積当たりの含水量が３０ｍｇ／ｃｍ2 以上であると、水規制用ブレードが有りの場合と無しの場合ともに、感光体ドラム１の帯電量も十分となり、画質欠陥が発生しなくなる。その後、水規制用ブレード１４が有りの場合には、帯電用パッドの単位面積当たりの含水量が、７０ｍｇ／ｃｍ2 の手前まで増加しても、画質欠陥が発生しなかった。これに対して、水規制用ブレード１４が無しの場合には、帯電用パッドの単位面積当たりの含水量が３５ｍｇ／ｃｍ2 以上であると、まだら状の画質欠陥が発生した。これは、水規制用ブレード１４が無しの場合で、帯電用パッドの単位面積当たりの含水量が３５ｍｇ／ｃｍ2 以上であると、水が感光体ドラム１上に付着してしまい、この水が現像器４に流入したためであると考えられる。水規制用ブレード１４が無しの場合、目視では、３５ｍｇ／ｃｍ2 以上６０ｍｇ／ｃｍ2 未満の範囲では、一見感光体ドラム１上に水が付着していないように見えるが、実際は画質欠陥として現れている。また、６０ｍｇ／ｃｍ2 以上では、目視でも感光体ドラム１上に水が流出しているのがわかる状態であった。
【００５３】
これに対して、帯電用パッド１０の単位面積当たりの含水量が３５ｍｇ／ｃｍ2 以上の場合でも、水規制用ブレード１４が有りの構成では、上述したように、現像器０４に水が流入したために発生したと考えられる画質欠陥は観察されなかった。
【００５４】
以上の結果より、水規制用ブレード１４が無しの構成では、帯電用パッド１０の単位面積当たりの含水量が３５ｍｇ／ｃｍ2 未満では、低帯電によるカブリが、３５ｍｇ／ｃｍ2 以上では、水の流出に起因する画質欠陥が発生するため、良好な感光体ドラム１の表面電位、及び画質が可能な含水量は３０ｍｇ／ｃｍ2 以上３５ｍｇ／ｃｍ2 未満の非常に狭い範囲であることがわかった。したがって、この狭い範囲で帯電用パッド１０の含水量を長期にわたって制御するためには、帯電用パッド１０の含水量を検知するセンサーや、水の供給を制御するポンプなどが必要となる。
【００５５】
これに対して、水規制用ブレード１４が有りの構成では、帯電用パッド１０の単位面積当たりの含水量が３０ｍｇ／ｃｍ2 未満では、低帯電によるカブリが発生するものの、３０ｍｇ／ｃｍ2 以上であれば、所望の感光体ドラム１の表面電位が得られ、また現像器４への水の流出に起因する画質欠陥も発生しないことがわかる。これは、水規制用ブレード１４無しの構成に比べて非常に広い含水量の範囲であり、帯電用パッド１０の単位面積当たりの含水量を３０ｍｇ／ｃｍ2 以上に設定すればよく、含水量コントロールのためのポンプやセンサー類などの複雑な構成を必要とせずに済み、構成が簡単であってしかも低コストに抑えることができる。
本実験例の所望の表面電位は−７５０Ｖであり、印加電圧も同一の−７５０Ｖを印加した。しかし、含水量が５ｍｇ／ｃｍ2 程度であっても、約−７１０Ｖの表面電位を得ることができることを考えると、印加電圧を−７６０Ｖにすれば、所望の表面電位−７５０Ｖを得ることができ、低帯電によるカブリも防止できる。しかし、実際上、水量に応じて表面電位が大きく変化しない含水量の範囲で使用するのが好ましい。そこで、本実験例の結果では、含水量が約１０ｍｇ／ｃｍ2 以上で表面電位が飽和し始めるので、その範囲で使用するのが好ましいと考えられる。
【００５６】
上記のように、実際に複写機やプリンターなどの画像形成装置に、含水した帯電用パッド１０を備えた帯電装置２を搭載することを考えると、水規制用のドクターブレード１４を設けるだけで、それが無い場合に比べて、長期に渡り安定した帯電電位と良好な画質を、単純な構成で得ることができる。
【００５７】
実験例２
次に、本発明者らは、水規制用のドクターブレード１４ニップ量を変えた場合に、水規制用のドクターブレード１４の下流側にすり抜けた水量を確認する実験を行った。
【００５８】
図７はこの実験例２の構成を示すものである。帯電用パッド１０には、濃度が既に分かっている染料を溶解した溶液（以下、「色水」という）を３５ｍｇ／ｃｍ2 含浸させ、この帯電用パッド１０の下流側には、水規制用のドクターブレード１４を配置した。さらに、上記水規制用のドクターブレード１４の下流側には、当該水規制用のドクターブレード１４をすり抜けた色水を検出することを目的に、色水検出用の紙２０をスポンジ２１によって一定の圧力で感光体ドラム１の表面に押圧するように配置した。
【００５９】
この構成で、水規制用のドクターブレード１４のニップ量を変え、それぞれに対して、感光体ドラム１を６５０回転させ、その後、色水検出用の紙２０に付着した色水の濃度を目視で評価した。
【００６０】
なお、感光体ドラム１のプロセススピードは、３００ｍｍ／ｓに設定した。また、水規制用のドクターブレード１４は、実施の形態の図３に示したものと同一の構成のブレードを用い、この構成でニップ量のみを変化させた。
【００６１】
図８及び図９は上記実験例２の実験結果をそれぞれ示すものである。
【００６２】
その結果、図８からわかるように、水規制用ドクターブレード１４のニップ量が０．３ｍｍ未満であると、すり抜けた色水の濃度は濃いが、ニップ量を０．３ｍｍ以上に設定すると、色水はほとんど検出されないくらいの濃度で、ニップ量にかかわらずにほぼ一定となった。このときの濃度は、１μｌの色水を検出用の紙に滴下したときの濃度よりも極めて薄く、これは、図９に示すように、感光体ドラム１の百万回転当たり、すり抜け量は１．５３ｍｌ以下と計算され、すり抜けによる水の消費量はほとんど完全に抑えられていることがわかる。なお、図８における縦軸の検出された色水の濃度のグレードは、グレード５が、感光体ドラム１の百万回転当たりの色水のすり抜け量が、７６．９ｍｌに相当し、グレード１が、感光体ドラム１の百万回転当たりの色水のすり抜け量が、１．５３ｍｌ以下に相当し、グレード２〜４は、その間の色水のすり抜け量を当分した量に相当するものである。
【００６３】
また、比較のために、同一の条件で水規制用のドクターブレード１４を取り外した場合の実験を行った。水規制用のドクターブレード１４がない場合の色水の濃度は、感光体ドラム１の６５０回転あたり５０μｌの色水を検出用の紙に滴下したときの濃度と同等であり、これは感光体ドラム１の百万回転当たり、すり抜け量は７６．９ｍｌと計算される。結果は図９に示した通りである。
【００６４】
以上のように、水規制用ドクターブレード１４を用いることで、そのすり抜け消費量は、約５０分の１（７６．９÷１．５３≒５０．３）ですむ。また、水規制用ドクターブレード１４は、図１０に示すように、帯電用パッド１０のごく近傍に設けることによって、ブレード１４のエッジに溜まった水のほとんどは、同図に示すように、帯電用パッド１０に再び吸収されるので、水の消費量はブレード１４が無い場合に比べて極めて少なくて済むという効果が得られる。
【００６５】
実験例３
さらに、本発明者らは、プリント枚数と画質欠陥との関係を調べる実験を行った。この実験例３では、前記実施の形態の図１に示した構成と同じ構成の装置で実験を行った。また、この実験例３でも、感光体ドラム１のプロセススピードは３００ｍｍ／ｓであり、帯電用パッド１０には−７５０Ｖの直流電圧を印加した。
【００６６】
上記の条件で、１０枚プリントして１秒休止する画像形成動作を繰り返す方式で、耐久試験通紙テストを行った。
【００６７】
なお、本実施例では、定期的に、手動で帯電用パッド１０に水を供給した。
【００６８】
また、比較のために水規制用ドクターブレード１４に代えて水規制用のワイパーブレードを設けた構成でも、同様の耐久試験通紙テストを行った。ここで、ワイパーブレードとは、ドクターブレード１４とは逆に、当該ブレードの先端部が感光体ドラム１の回転方向下流側に圧接し、当該ブレードの先端部側が感光体ドラム１の回転方向上流側に位置し、尚かつ当該ブレードの後端部側が感光体ドラム１の表面に対して傾斜した状態に配置されているブレードを意味するものである。
【００６９】
さらに、この実験例３では、実施の形態の図３に示したのと同一の構成のブレード１４を用い、水規制用ブレード１４のニップ量のみをドクター、ワイパーにかかわらず、１．０ｍｍに変更して実験を行った。
【００７０】
図１１にプリント枚数と水規制用ブレードをトナーおよび水がすりぬけてしまったために発生した画質欠陥の有無の関係を示した。図中、縦軸の「０」は上記画質欠陥が発生していない状態を、「１」は上記画質欠陥が発生した状態をそれぞれ示す。
【００７１】
水規制用ブレードがワイパー方式の場合には、１０，０００枚でトナーと水のすり抜けが発生した。これは、ワイパーブレードのエッジ部に堆積したトナーが、その量が多くなったときに、感光体ドラムとブレードエッジ部に挟み込まれる部分が生じ、そこからすり抜けが発生したと考えられる。いったんすり抜けが発生すると、その部分を中心にすり抜けは横に広がっていく現象が観察された。また、ワイパーブレードのエッジ部に堆積しているトナーは、水を含んだいわばどろどろの状態であり、いったんトナーのすり抜けが発生すると、トナーといっしょに水もすり抜けてしまうことが判明した。このように、ワイパーブレード方式の場合には、トナーのすり抜けが水のすり抜けをも誘発することになり、水を塞き止める点において非常に信頼性が低いことがわかった。
【００７２】
これに対して、水規制用ブレード１４にドクター方式を用いた場合は、５０，０００枚を通じてトナー、水ともにすり抜けは発生しなかった。なお、図１１では５０，０００枚までしか図示していないが、１００，０００枚を通じてトナー、水ともにすり抜けは発生しなかった。
【００７３】
以上にように、トナーや異物などがブレードのエッジ部と感光体ドラム１の間に挟まれ易い構成の水規制部材、特にワイパー方式の水規制ブレードでは、それらが挟まれた部分を中心に水もれが発生しやすく、現像器に水が流出して画質欠陥を発生させてしまうことがわかる。したがって、トナーや異物などがエッジ部と感光体ドラムの間に挟まれにくい構成の水規制部材、特にドクター方式の水規制ブレード１４の方が、水を塞き止めるのに高い信頼性があり、流出による画質欠陥の防止とともに水量の消費をより少なくできることがわかる。
【００７４】
実験例４
また更に、本発明者らは、図１２に示すように、実施の形態の図１に示した構成から、感光体清掃用のディスターバーブラシ８とクリーナーブレード９を取り除いた構成（以下、クリーナーレスシステムという）において、プリント枚数と画質欠陥の関係を調べる実験を行った。その他の構成は、前記実施の形態にかかる図１と同様である。
【００７５】
近年特に、環境保護の観点から、従来なら廃棄していたトナーを、再利用する構成（廃トナーレスと呼ぶ）の画像形成装置が要求されるようになってきている。それらを実現するためには、いったん感光体上の清掃手段により回収された廃トナーを回収機構によって現像器に戻す方式（リクレーム方式）や、特開平８−１３７１７４号公報などに開示されているように、感光体ドラム上の清掃手段をなくした構成（以下、クリーナーレスと呼ぶ）で、転写後の感光体ドラム上の残留トナーを現像器で回収する方式（現像同時クリーニング方式）も提案されてきている。この実験例４では、そのクリーナーレスシステムにおいて、この発明の帯電装置を適用したものである。当然ながら、クリーナーレスシステムにおいては、水規制用のブレードに入ってくるトナーの量が、クリーナー有りの通常のシステムよりも多くなる。
【００７６】
なお、この実験例４での感光体ドラム１のプロセススピードは３００ｍｍ／ｓであり、帯電用パッド１０には−７５０Ｖの直流電圧を印加した。
【００７７】
上記の条件で、１０枚プリントで１秒休止する画像形成動作を繰り返す方式で、５万枚の耐久試験通紙テストを行った。
【００７８】
また、この実験例４でも、定期的に、手動で帯電用パッドに水を供給した。
【００７９】
さらに、比較のために水規制用ドクターブレード１４に代えて、水規制用ワイパーブレードを設けた構成でも同様の耐久試験通紙テストを行った。
【００８０】
なお、この実験例４では、前記実施の形態の図３に示したものと同一の構成のブレード１４を用い、水規制用ブレードのニップ量のみをドクター、ワイパーにかかわらず、１．０ｍｍに変更して実験を行った。
【００８１】
図１３にプリント枚数と水規制用ブレード１４をトナーおよび水がすり抜けてしまったために発生した画質欠陥の有無の関係を示した。図中、縦軸の「０」は上記画質欠陥が発生していない状態を、「１」は上記画質欠陥が発生した状態をそれぞれ示す。
【００８２】
水規制用ブレードがワイパー方式の場合、１，０００枚でトナーと水のすり抜けが発生した。このトナーと水のすり抜けが発生する枚数は、実験例３の場合と比較して、その十分の一の枚数である。これは、クリーナーレスシステムのため、感光体ドラム１上の残留トナーがすべて帯電用パッド、更には水規制用ブレードに突入するため、その突入量が実験例３に比べてはるかに大きいためと考えられる。なお、この実験例４では、１，０００枚で感光体ドラム１の軸方向１ｃｍ幅当たり約１５．２ｍｇの転写残留トナーが、感光体ドラム１上に残る計算になり、それが含水した帯電用パッドおよび水規制用ブレードに突入したことになる。この値は、クリーナー有りの構成での水規制用ブレードへのトナー突入量の１０倍以上の値である。
【００８３】
これに対して、水規制用ブレード１４にドクター方式を用いた場合には、５０，０００枚を通じてトナー、水ともにすり抜けは、実験例３と同様に、発生しなかった。
【００８４】
以上のように、クリーナーレスシステムのようにトナーの水規制部材への突入量がはるかに多いシステムにおいて、トナーや異物などがブレードのエッジ部と感光体ドラムの間に挟まれ易い構成の水規制部材、特にワイパー方式の水規制ブレードでは、それらが直ちにエッジと感光体ドラムの間に挟まれ易く、そこを中心に水もれが発生し、現像器に水が流出して画質欠陥を発生させてしまうことがわかった。したがって、クリーナーレスシステムのようにトナーの水規制部材への突入量がはるかに多いシステムにおいては、特に、トナーや異物などがブレードのエッジ部と感光体ドラム１の間に挟まれにくい構成の水規制部材、特にドクター方式の水規制ブレード１４が水などを塞き止めるのに高い信頼性があり、水等の流出による画質欠陥の防止とともに水量の消費をより少なくできることがわかった。
【００８５】
実験例５
この実験例５では、前記実施の形態と同様の構成で、帯電用パッドに界面活性材を少量解かした水を含水させた場合に、ドクターブレードのめくれや擦れによる異音の発生（以下、なきという）の有無を調べた。
【００８６】
通常の感光体ドラム用のドクター方式のクリーニングブレードは、微粒径のトナーやトナーに外添された微粒径の物質などにより、その感光体ドラムとの摩擦力が低減されるため、ブレードのなきやめくれが発生しにくくなっていることが知られている。
【００８７】
この実施の形態に係る水規制用ドクターブレード１４では、水がその役割を果たし、感光体ドラム１との摩擦力を低減されており、めくれやなきの発生を防止しており、ほとんどめくれやなきが発生することはない。
【００８８】
しかしながら、帯電用パッド１０の含水量が少なくなったときには、突発的になきやめくれが発生する虞れがあり、帯電用パッド１０の含水量が約２０ｍｇ／ｃｍ2 以下のときは、突発的ななきやめくれの頻度が増すことが判明した。
【００８９】
したがって、この実験例５では、界面活性材を水に溶かすことで水規制用ドクターブレード１４と感光体ドラム１の摩擦力を低減させることにより、ブレード１４のなきやめくれを確実に防止することを目的に実験を行った。
【００９０】
なお、この実験例５での感光体ドラム１のプロセススピードは３００ｍｍ／ｓであり、帯電用パッド１０には−７５０Ｖの直流電圧を印加した。
【００９１】
また、水規制用ドクターブレード１４は、前記実施の形態の図３と同一のものを用い、ニップ量のみを１．５ｍｍにして実験を行った。めくれが発生しやすくするために、感光体ドラム１とブレード１４の圧接力をより大きい条件にした。また、帯電用パッド１０の界面活性剤を溶かした水の量もめくれやなきが発生しやくするために、約２０ｍｇ／ｃｍ2 と少なめに維持した。
【００９２】
上記の条件で、通紙はせずに５万枚相当耐久テストを行った。
【００９３】
なお、この実験例５でも、定期的に、手動で帯電用パッド１０に界面活性剤を溶かした水を供給した。
【００９４】
その結果、最後までブレード１４のなきやめくれは観察されなく、帯電電位も良好であった。
【００９５】
以上のように、帯電用パッド１０が十分な含水量を維持している状態では、ブレード１４のなきやめくれは発生しないが、何らかの故障などで帯電用パッド１０の含水量が少なくなった場合でも、界面活性剤を使用することで、ブレード１４の突発的なめくれやなきをより確実に防止することが可能になることがわかった。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１乃至４のように、イオン性導電性媒体を被帯電部材あるいは像担持体に接触させ、このイオン性導電性媒体に電圧を印加することで、被帯電部材あるいは像担持体を帯電させる帯電装置において、前記イオン性導電性媒体の被帯電部材あるいは像担持体の移動方向下流側に、前記イオン性導電性媒体を塞き止めるドクターブレードを、被帯電部材等に当接させて配置することにより、その水等のイオン性導電性媒体の量の制御のために複雑でコストの高い構成をとらずにすみ、そして、その水等のイオン性導電性媒体の消費量を減らすことができ、さらにそれらが被帯電部材に付着したままになることで発生する画質欠陥を防止することができる。
【００９７】
また、請求項１や４におけるように、ドクターブレード使用時にしばしば問題となる像担持体とブレードの摩擦が大きくなったときに発生する異音やめくれも、前記水等のイオン性導電性媒体に界面活性剤を混入させることにより、被帯電部材や像担持体とブレードの摩擦を下げることで防止することができ、めくれによる前記水等のイオン性導電性媒体が流出するために発生する画質欠陥とすり抜けトナーによる筋状の画質欠陥を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    図１はこの発明に係る帯電装置を適用した画像形成装置の一実施の形態を示すものである。
【図２】  図２はこの発明の一実施の形態に係る帯電装置を示す構成図である。
【図３】  図３はドクタブレードを示す構成図である。
【図４】  図４は帯電装置の帯電の原理を示す説明図である。
【図５】  図５は実験例１の実験結果を示すグラフである。
【図６】  図６は実験例１の実験結果を示すグラフである。
【図７】  図７は実験例２の実験装置を示す構成図である。
【図８】  図８は実験例２の実験結果を示すグラフである。
【図９】  図９は実験例２の実験結果を示す図表である。
【図１０】  図１０は実験例２の他の実験装置を示す構成図である。
【図１１】  図１１は実験例３の実験結果を示すグラフである。
【図１２】  図１２は実験例４の実験装置を示す構成図である。
【図１３】  図１３は実験例４の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１：感光体ドラム（像担持体）、２：帯電装置、１０：帯電用部材、１１：押圧部材、１２：帯電装置用電源。
【図１】
0003648962.tif 000002
【図２】
0003648962.tif 000003
【図３】
0003648962.tif 000004
【図４】
0003648962.tif 000005
【図５】
0003648962.tif 000006
【図６】
0003648962.tif 000007
【図７】
0003648962.tif 000008
【図８】
0003648962.tif 000009
【図９】
0003648962.tif 000010
【図１０】
0003648962.tif 000011
【図１１】
0003648962.tif 000012
【図１２】
0003648962.tif 000013
【図１３】
0003648962.tif 000014