(57)【要約】【課題】蓄積したトナー等を除去し，除去したトナー等を捕集することで，長期間にわたり安定した帯電を行うことができる接触帯電装置およびその帯電装置を有する画像形成装置を提供すること。【解決手段】画像形成装置は，回転可能な感光体１を有している。感光体１の周囲には，その回転方向に沿って，導電性シート６と，異物除去部材５と，帯電ブラシ２とが順次配置されている。帯電ブラシ２のブラシ繊維は，湾曲しつつ感光体１および異物除去部材５と接触している。異物除去部材５は，連泡の発泡弾性体である。そして，帯電ブラシ２が回転しつつ異物除去部材５に衝突することで，ブラシ繊維に付着したトナー等が異物除去部材５により掻き取られる。掻き取られたトナーは，帯電ブラシ２が異物除去部材５に衝突する際の振動により，異物除去部材５内部に取り込まれる。【選択図】            図２
2004184898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電物に近接または接触して，回転しつつその被帯電物の表面を帯電させる帯電部材と，
前記帯電部材に接触する発泡弾性体とを有することを特徴とする接触帯電装置。
【請求項２】
請求項１に記載する接触帯電装置において，
前記発泡弾性体の気泡は，連泡状をなしており，
前記発泡弾性体内の気泡の存在密度は，４〜４０個／ｃｍの範囲内であることを特徴とする接触帯電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する接触帯電装置において，
前記発泡弾性体の体積抵抗率は，１０３  〜１０９  Ωｃｍの範囲内であることを特徴とする接触帯電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの少なくとも１つに記載する接触帯電装置において，
前記発泡弾性体は，前記帯電部材に接触している面の反対側の面に，凸形状の部分を少なくとも１つ有していることを特徴とする接触帯電装置。
【請求項５】
像担持体と，前記像担持体に接触して前記像担持体の表面を帯電させる接触帯電装置とを有する画像形成装置において，
前記帯電装置は，
被帯電物に近接または接触して，回転しつつその被帯電物の表面を帯電させる帯電部材と，
前記帯電部材に接触する発泡弾性体とを有し，
前記発泡弾性体は，前記帯電部材より前記像担持体の移動方向の上流側に位置し，前記像担持体と接触していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，接触方式の帯電装置およびその帯電装置を有する画像形成装置に関する。さらに詳細には，帯電装置内に蓄積した異物を除去することができる接触帯電装置およびその帯電装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から，電子写真方式の画像形成装置には，回転する像担持体に接触しつつ像担持体の表面を帯電させる接触帯電器（帯電ブラシ等）を備えるものがある。接触帯電方式の帯電ブラシは，非接触帯電方式のコロナ放電器等と比較して，オゾン発生量が軽微であり，低い印加電圧で作動できるといった利点を有している。また，帯電ブラシは，感光体を帯電させる機能とともに感光体上の残留トナーを撹乱させる機能を有している。
【０００３】
しかしながら帯電ブラシは，ブラシ繊維の隙間に残留トナーや紙粉を取り込み易い。そして，残留トナー等を取り込んだ結果，帯電性能にムラが発生してしまうことがある。従って，取り込んだ残留トナー等をできる限り除去する必要がある。この帯電ブラシに取り込まれたトナーの除去に着目した技術としては，例えば特許文献１には，導電性のシートや金属グリッドを帯電ブラシに当接させることで，帯電ブラシの表面を清掃する帯電装置が記載されている。また，例えば特許文献２には，リング状の清掃具の内側に弾性材を備え，帯電ブラシの非動作時に当該弾性材を帯電ブラシに接触しつつ帯電ブラシの軸方向に移動させることで帯電ブラシの表面を清掃する帯電器クリーナが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３３２５６３６号公報
【特許文献２】
特開平８−１３７２０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の帯電装置等には以下のような問題があった。すなわち，特許文献１に記載された帯電装置であって導電性シートを使用した場合には，帯電ブラシへの当接力が不均一でかつ弱く，清掃が不十分になってしまう。また，金属グリッドのような剛体を使用した場合には，帯電ブラシへのストレスが大きく，耐久性に問題がある。また，特許文献２に記載された帯電器クリーナでは，リング状の清掃具を手動で操作する必要があるために手間がかかる。また，汚れを検知して自動的に清掃するようにした場合には，装置自体が複雑になってしまう。さらに，特許文献１，２ともに吐き出したトナーを捕集することができないため，画像形成装置内を汚してしまう場合がある。
【０００６】
本発明は，前記した従来の帯電装置等が有する問題点を少なくとも１つ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，蓄積したトナー等を除去し，除去したトナー等を捕集することで，長期間にわたり安定した帯電を行うことができる接触帯電装置およびその帯電装置を有する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】
この課題の解決を目的としてなされた接触帯電装置は，被帯電物に近接または接触して，回転しつつその被帯電物の表面を帯電させる帯電部材と，帯電部材に接触する発泡弾性体とを有するものである。本発明の接触帯電装置では，帯電部材と発泡弾性体とを接触させている。接触の際には，帯電部材に付着しているトナー等が発泡弾性体に掻き取られる。すなわち，発泡弾性体の気泡内に取り込まれる。これにより，帯電部材に付着しているトナーの除去を行うことができる。
【０００８】
また，本発明の接触帯電装置の発泡弾性体の気泡は，連泡状をなしており，発泡弾性体内の気泡の存在密度は，４〜４０個／ｃｍの範囲内であることとするとよりよい。発泡弾性体の気泡は連泡であるため，掻き取られたトナー等が帯電部材と発泡弾性体とが接触することで発生する振動によって発泡弾性体の内部に取り込まれる。これにより，除去したトナー等を捕集することができる。また，気泡（セル）の存在密度が４〜４０個／ｃｍの範囲内であるため，帯電部材に付着しているトナー等を効率よく除去することができる。なお，４個より少ない場合には，セル自体が非常に大きくなり耐久性を損ねてしまう。また，セルが連泡状にならず，単泡になってしまう。一方，４０個より多い場合には，セル自体が非常に小さくなる。すなわち，帯電部材を単に壁面に押し付けることと同等になってしまうため，発泡弾性体全体としての掻き取り効果が弱い。また，トナー等がセルに詰まり易い。従って，セルの存在密度は，４〜４０個／ｃｍの範囲内が適当である。
【０００９】
また，本発明の接触帯電装置の発泡弾性体の体積抵抗率は，１０３  〜１０９  Ωｃｍの範囲内であることとするとよりよい。これにより，発泡弾性体下を通過するトナーや被帯電物を適当に帯電させることができる。なお，発泡弾性体の体積低効率が１０３  Ωｃｍより小さい場合には，抵抗値が小さすぎるために過電流が流れて被帯電物を損傷させてしまう。一方，１０９  Ωｃｍより大きい場合には，抵抗値が大き過ぎるために電流が流れなくなってしまう。従って，発泡弾性体の体積低効率は，１０３  〜１０９  Ωｃｍの範囲内が適当である。
【００１０】
また，本発明の接触帯電装置の発泡弾性体は，帯電部材に接触している面の反対側の面に，凸形状の部分を少なくとも１つ有していることとするとよりよい。この凸形状の部分は，紙粉等の堆積量が多い位置に設置される。これにより，その位置に堆積する紙粉等は，まず凸形状の部分の下に堆積する。そのため，発泡弾性体と被帯電物との接触量が十分に確保される。すなわち，発泡弾性体と被帯電物との間を通過するトナー量について，軸方向の位置でのばらつきが少ない。従って，帯電性能のムラの発生が抑制される。
【００１１】
また，本発明の画像形成装置は，像担持体と，像担持体に接触して像担持体の表面を帯電させる接触帯電装置とを有する画像形成装置であって，帯電装置は，被帯電物に近接または接触して，回転しつつその被帯電物の表面を帯電させる帯電部材と，帯電部材に接触する発泡弾性体とを有し，発泡弾性体は，帯電部材より像担持体の移動方向の上流側に位置し，像担持体と接触しているものである。これにより，大径の異物が発泡弾性体にせき止められることになり，帯電部材に取り込まれることを防止することができる。また，発泡弾性体下を通過するトナーや被帯電物を確実に帯電させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
本形態の画像形成装置は，図１に示すようにトナー像の形成および転写が行われる画像形成部１０と，転写材を保持する給紙カセット１１と，トナー像を転写材に転写する転写ローラ４と，転写されたトナー像を転写材に定着させる定着器１２とを有している。また，画像形成部１０は，図２に示すようにトナー像が形成される感光体１を有している。感光体１は，図２中の矢印方向に回転可能である。また，感光体１の周囲には，その回転方向に沿って，導電性シート６と，異物除去部材５と，帯電ブラシ２とが順次配置されている。感光体１が回転した場合には，帯電ブラシ２も感光体１の回転方向と順方向に回転する。
【００１４】
帯電ブラシ２は，感光体１の表面を均一に帯電させるものである。また，帯電ブラシ２は，導電性を有するシャフト上に導電性の繊維（例えば，ビスコースレーヨン）を９，３００本／平方ｃｍ程度の密度で植設したものである。また，繊維の太さは，０．２２〜１．１１テックスの範囲内である。また，帯電ブラシ２のブラシ繊維は，湾曲しつつ感光体１と接触している。さらに，帯電ブラシ２のブラシ繊維は，異物除去部材５とも湾曲しつつ接触している。また，導電性シート６は，体積抵抗率が１０５  〜１０７  Ωｃｍ，厚さが１００μｍ程度の荷電部材である。導電性シート６には，必要に応じてバイアスが印加される。
【００１５】
また，異物除去部材５は，発泡弾性体（例えば，モルトプレーン（登録商標））である。異物除去部材５内の気泡（セル）は，連泡をなしており，４〜４０個／ｃｍの範囲内である。ここで「個／ｃｍ」は，当該部材の任意の断面に引いた１ｃｍの線分が通過するセルの個数を表す。また，異物除去部材５の体積抵抗率は，１０３  〜１０９  Ωｃｍの範囲内である。異物除去部材５にも，必要に応じてバイアスが印加される。また，異物除去部材５の感光体１の回転方向の上流側（以下，「上流」は感光体１の回転方向の上流を意味する）の側面には，凸部５１が形成されている。この凸部５１は，紙粉等の異物が多く搬送されてくる位置に配置されている。紙粉が発生しやすい場所としては，例えば搬送ガイドリブの設置箇所が該当する。また，異物除去部材５は，感光体１に圧接されている。また，異物除去部材５は保持板５２を備え，当該保持板５２により保持されている。さらに，保持板５２は，感光体１の軸方向に移動することが可能である。なお，異物除去部材５は感光体１に圧接されているが，固定されているわけではない。そのため，異物除去部材５は，保持板５２の移動に連動して移動可能である。
【００１６】
次に，画像形成装置の画像形成処理時の動作について説明する。画像形成処理時には，帯電ブラシ２に負極性の直流電圧が印加されている。これにより，感光体１の表面が帯電される。その後，露光装置によって画像データに対応した露光が行われ，感光体１上に静電潜像が形成される。次に，現像装置によって負極性のトナーによる現像が行われ，感光体１上にトナー像が形成される。その後，転写ローラ４の位置にて，転写材に感光体１上のトナー像が転写される。トナーが転写された転写材は，定着器１２を介して機外に排出される。
【００１７】
また，感光体１上のトナーは転写ローラ４の正極性により転写材に転写されるが，一部のトナーは転写されずに感光体１上に残留する。そして，残留トナーの帯電極性は正極性にシフトしている。さらに，転写ローラ４の通過後の感光体１上に付着している紙粉の帯電極性も正極性である。残留トナー等は導電性シート６の位置に移動する。このとき，導電性シート６には負極性のバイアスが印加されている。そのため，導電性シート６を通過する際に，転写後の残留トナー等の帯電極性が負極性にシフトされる。これにより，帯電ブラシ２への残留トナー等の付着が抑制される。また，感光体１の表面も負極性に帯電されるため，導電性シート６は帯電ブラシ２による主帯電前の予備帯電としての機能も果たしている。
【００１８】
その後，残留トナー等は，図３に示すように異物除去部材５の位置に到達する。そして，紙粉等の大径の残留物は，異物除去部材５によりせき止められる。また，紙粉等の大径の残留物が多い位置では，当該紙粉等が異物除去部材５を押し上げつつ堆積する。さらには，当該紙紛等とトナー等が絡み合わせられた状態で堆積する。また，トナー等の小径の残留物の一部は，異物除去部材５と感光体１との間を通過する。このとき，異物除去部材５にも負極性のバイアスが印加されている。そのため，異物除去部材５を通過する際にも，転写後の残留トナー等の帯電極性が負極性にシフトされる。これにより，帯電ブラシ２への残留トナー等の付着がさらに抑制される。また，感光体１の表面も負極性に帯電されるため，異物除去部材５も予備帯電としての機能を果たしている。なお，異物除去部材５に到達する残留物の量は，感光体１の軸方向の位置によってばらつきがある。すなわち，異物除去部材５と感光体１との間に堆積する残留物の量は，位置によって異なる。
【００１９】
ここで，図４および図５に残留物の堆積状態を感光体側から見て表したものを示す。図４は，比較例として，異物除去部材５がフラットな形状である場合，すなわち凸部５１が形成されていない場合についての残留物の蓄積状態を示している。一方，図５は，本形態の異物除去部材５の場合，すなわち凸部５１が形成されている場合についての残留物の蓄積状態を示している。両図中の異物除去部材５内の網掛け部分は，大径の残留物が堆積して異物除去部材５を押し上げている部分（以下，「異物堆積部分５３」とする）を示している。また，それ以外の部分は，異物除去部材５と感光体１とが接触している部分（以下，「ニップ部分５４」とする）を示している。異物除去部材５がフラットな形状である場合には，図４に示したようにニップ部分５４の回転方向の幅が，軸方向の位置によって大きく異なる。特に，堆積物が多い場所ではニップ部分５４の回転方向への幅が狭く，最小幅Ｌ１は非常に狭い。そのため，残留トナーの通過量に偏りが生じ，結果として帯電性能にムラが発生してしまう。しかしながら，紙粉等が多い部分に凸部５１を設けた本形態の場合には，図５に示したようにまず凸部５１に紙粉等が堆積する。そのため，異物堆積部５３の総面積が図４の異物堆積部５３の総面積と同等であっても，ニップ部分５４の回転方向の幅は広い。そして，最小幅Ｌ２も広い。そのため，残留トナーの通過量の偏りは小さく，帯電性能のムラも小さい。
【００２０】
その後，帯電ブラシ２にて，異物除去部材５を通過したトナー等が撹乱されるとともに一部のトナーが帯電ブラシ２に掻き取られる。なお，掻き取られたトナーの一部は，その後に帯電ブラシ２に印加された負極性のバイアスにより再度感光体１上に吐き出される。さらに，吐き出されたトナーと帯電ブラシ２に掻き取られず通過したトナーとが現像装置により回収される。
【００２１】
また，帯電ブラシ２は，回転しつつ異物除去部材５に接触する。その際，帯電ブラシ２のブラシ繊維に付着しているトナーは，異物除去部材５に掻き取られる。なお，異物除去部材５は連泡の発泡弾性体であるため，掻き取られたトナーはセル間を自由に移動できる。また，帯電ブラシ２のブラシ繊維が異物除去部材５に衝突する際には，異物除去部材５が振動する。さらに，帯電ブラシ２が回転することで次々にブラシ繊維が衝突するため，帯電ブラシ２が回転中であれば異物除去部材５は振動し続ける。これにより，掻き取られたトナーは，セル間を移動しつつ異物除去部材５内部に取り込まれる。なお，セル間を移動したトナーは，最終的に感光体１上に落ちることで現像装置により回収される。また，適当な振動により掻き取られたトナーの凝集を防止している。これにより，凝集したトナーが帯電ブラシ２に回収されることがないため，帯電ブラシ２の劣化が抑制されている。
【００２２】
また，ブラシ繊維の衝突による振動は，異物除去部材５全体に伝わる。すなわち，異物除去部材５の上流側にも振動が伝えられる。この振動により，紙紛とトナー等が絡み合わせられた状態で堆積している残留物が，紙粉等の大径の残留物とトナー等の小径の残留物とに分別される。そして，小径の残留物のみが異物除去部材５と感光体１との間を通過して現像装置に回収される。一方，大径の残留物は異物除去部材５にせき止められたままである。これにより，凝集した状態の残留物から選択的にトナー等を捕集することができる。
【００２３】
次に，画像形成処理の非画像形成時の動作について説明する。画像形成処理の終了後，保持板５２を感光体１の軸方向に移動させる。この保持板５２の移動に連動して，異物除去部材５が軸方向に移動する。具体的には，保持板５２とともに異物除去部材５は往復移動し，画像形成処理時には元の位置に戻される。これにより，凸部５１等に堆積している大径の残留物（紙粉や凝集したトナー等）が異物除去部材５から離脱する。離脱した残留物は，拡散されつつ再度異物除去部材５に到達する。これにより，残留物の集中を防止することができている。
【００２４】
次に，帯電ブラシ２の異物蓄積量の推移を図６のグラフを基に説明する。図６のグラフは，帯電ブラシ２に異物除去部材５を接触させた場合と，接触させていない場合との２パターンの異物蓄積量の推移を示している。接触させていない場合には，帯電ブラシ２の異物蓄積量は印刷時間（枚数）の経過とともに増加し，４時間を経過した段階で許容ラインをオーバーする。帯電ブラシ２は，一定値以上（図６中の許容ライン以上）の異物が蓄積すると帯電性が極端に低下してしまう。一方，接触させた場合には，接触させていない場合と比較して異物蓄積量が飛躍的に少ない。この結果から，本発明のように異物除去部材５を接触させた場合には，一定値までに十分な余裕を確保することができるため，長期間にわたり安定した帯電を行うことができることが認められる。
【００２５】
次に，帯電ブラシ２の吐き出し性能を図７のグラフを基に説明する。図７のグラフは，電気的に異物を吐き出す場合と，ブラシ繊維を異物除去部材５に衝突させることにより物理的に異物を吐き出す場合との２パターンの吐き出し性能を示している。電気的に吐き出す場合には，６０時間経過した時点で，異物の蓄積量がスタート時の５０％程度になっている。一方，物理的に吐き出す場合には，同じように６０時間経過した時点で，スタート時の蓄積量の１５％程度になっている。この結果から，本発明のように物理的に吐き出させる方が，効率よく異物を吐き出すことが認められる。
【００２６】
以上詳細に説明したように本形態の画像形成装置は，回転可能な帯電ブラシ２と，その帯電ブラシに接触する発泡弾性体の異物除去部材５とを有することとしている。そして，帯電ブラシ２が回転しつつ異物除去部材５に衝突することで，帯電ブラシ２のブラシ繊維に付着したトナー等は異物除去部材５により掻き取られる。これにより，帯電ブラシ２に蓄積したトナー等を除去することができる接触帯電装置およびその帯電装置を有する画像形成装置が実現されている。
【００２７】
また，異物除去部材６は，連泡の発泡弾性体であることとしている。そのため，掻き取られたトナーは，帯電ブラシ２が異物除去部材５に衝突する際の振動等により，異物除去部材５内部に取り込まれる。これにより，確実にトナー等を捕集することができている。
【００２８】
また，異物除去部材６は，帯電ブラシ２より上流側に配置されており，感光体１に圧接されていることとしている。また，上流側の側面には，凸部５１が形成されていることとしている。そして，紙粉等の大径の残留物が堆積し易い位置に，凸部５１を配置することとしている。これにより，残留物が異物除去部材５を押し上げつつ堆積したとしても，ニップ部分５４については感光体１の回転方向に十分な幅を確保することができている。よって，異物除去部材５と感光体１との間を通過するトナー量について軸方向の位置のばらつきが少なく，帯電性能のムラの発生を抑制することができている。
【００２９】
なお，本実施の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。すなわち，実施例では接触方式の帯電装置としてブラシタイプのものを使用しているが，これに限るものではない。例えば，ローラタイプの帯電装置を使用してもよい。
【００３０】
また，画像形成装置としては，プリンタ，複写機，スキャナ，ＦＡＸ等であって電子写真方式にて画像を形成するものであれば適用可能である。また，カラー画像を形成するものであってもモノクロ画像専用のものであってもよい。また，タンデム方式であっても４サイクル方式であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，蓄積したトナー等を除去し，除去したトナー等を捕集することで，長期間にわたり安定した帯電を行うことができる接触帯電装置およびその帯電装置を有する画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図２】実施の形態に係る画像形成部を示す構成図である。
【図３】感光体上の異物の堆積状態を示す断面図である。
【図４】フラット形状の異物除去部材の汚れ状態を感光体側から示す図である。
【図５】凸部を有する異物除去部材の汚れ状態を感光体側から示す図である。
【図６】耐久印字時の帯電ブラシの異物蓄積量を示すグラフである。
【図７】帯電ブラシの異物吐出量の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１      感光体（像担持体）
２      帯電ブラシ（帯電部材）
５      異物除去部材（発泡弾性体）
５１    凸部（凸形状の部分）
５２    保持板
【図１】
2004184898.tif 000003
【図２】
2004184898.tif 000004
【図３】
2004184898.tif 000005
【図４】
2004184898.tif 000006
【図５】
2004184898.tif 000007
【図６】
2004184898.tif 000008
【図７】
2004184898.tif 000009