(57)【要約】【課題】低温低湿度環境においても帯電部材と被帯電部材との接触部付近で発生する異常放電による帯電むらを抑制し、高品質の画像を形成できる画像形成装置を提供する。【解決手段】ブラシ帯電装置１２は円筒形の導電性の支持体２１の外周面に合成樹脂材料に導電性材料を混合した半導電性繊維から構成された帯電ブラシ２２を巻き付けて構成された円筒状のブラシ帯電装置で、感光体１１と帯電ブラシ２２とにより形成される空隙に遮蔽部材２３が配置される。遮蔽部材２３は、帯電ブラシ２２と感光体１１との両方に接触して配置され、帯電ブラシ２２と感光体１１との空隙間隔を遮蔽部材２３の厚さにより制御して異常放電を防止する。遮蔽部材２３は絶縁性の材料で構成し、厚さは４００μｍ以下がよく、挿入位置は感光体表面の移動方向に対して上流側がよい。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ型帯電装置により被帯電部材を帯電させる画像形成装置において、
前記ブラシ型帯電装置は、被帯電部材の表面に接触する帯電ブラシと、その接触部の近傍における前記帯電ブラシと被帯電部材との間の空隙に挿入配置される遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材は、少なくとも前記被帯電部材の移動方向の上流側に配置されること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、前記帯電ブラシと被帯電部材との間の接触部近傍の４００μｍ以上の空隙を塞ぐ部材であること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電ブラシは、前記被帯電部材の回転方向と同一方向に回転し、前記被帯電部材の周速度との比率が１．５乃至４の周速度で回転する帯電ブラシであること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材は、電気絶縁材料で構成されていること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電ブラシは、合成樹脂を材料として作成された毛に導電性を与えた毛とを混入して作成された半導電性の帯電ブラシであること
を特徴とする請求項１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、電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置に関し、特にその帯電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置では、帯電装置を使用して被帯電部材（感光体）の表面を均一に帯電させ、その上に画像を露光して画像潜像を形成する。そして形成された画像潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、これを記録媒体に転写し或いは中間転写体に転写した上でさらに記録媒体に転写し、転写されたトナー像を定着装置により加熱定着処理して画像形成が行われる。
【０００３】
帯電装置には各種の方式の帯電装置があるが、従来はコロナ放電による帯電装置が広く使用されてきた。コロナ放電による帯電装置は、被帯電部材の表面を均一に、且つ所定の電位に帯電させるには有効であるが、一方で放電の際にオゾンが発生すること、帯電効率が低いため放電ワイヤに高電圧を印加しなければならないこと等の不都合が指摘されてきた。
【０００４】
これ等の不都合を解決する手段として、接触帯電方式が提案されている。これは、被帯電部材に、電圧を印加したファーブラシ、ローラ、ブレード等の接触帯電部材を接触させて帯電させるものである。
【０００５】
接触帯電部材、例えばファーブラシ（以下、帯電ブラシという）を使用するブラシ帯電装置はコロナ放電による帯電装置に比較して、オゾンの発生が少なく、帯電効率が良いという利点があるが、低温低湿度の環境においては、斑点状の帯電むらが発生するという不都合がある。
【０００６】
図５は、従来の帯電ブラシの構成の一例を示す断面図で、帯電ブラシ１００は、多数の毛１０２を植え込んだ生地１０３を回転軸１０１に螺旋状に巻き付けて構成されている。このため、生地１０３の各捲回部の間に隙間が生じ、また、各捲回部の間に隙間が生じないように捲回しても、毛１０２は生地１０３の幅方向の端まで一杯に植毛されていないため、各捲回部の境界に沿って螺旋状の隙間１０４が生じる。このため、被帯電部材に帯電ブラシを接触させて帯電させるとき毛が接触しない部分が生じ、帯電むらが発生する。
【０００７】
この対策として、帯電ブラシに接近して帯電制御部材を設け、被帯電部材に帯電ブラシが接触する部分で帯電制御部材により帯電ブラシの毛の移動を抑えて部分的に毛の密度を高め、帯電むらの発生を抑制するものが提案されている（特許文献１参照）。これは帯電制御部材により帯電ブラシ上の毛の密度を部分的に異ならせて帯電むらの発生を抑制しようとするものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−７５３３４号公報。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低温低湿度環境においては、接触帯電部材と被帯電部材との接触部付近の空隙間距離が広い部分で異常放電が発生し、帯電むらが発生する。
【００１０】
図６は、接触帯電部材と被帯電部材との接触部付近で発生する異常放電の発生領域を説明する図で、接触帯電部材ＣＨと被帯電部材ＰＤとが、接触点Ａにおいて接触しているものとすると、被帯電部材ＰＤへの電荷は、接触点Ａにおける電荷注入と、接触帯電部材ＣＨと被帯電部材ＰＤとの間の微小空隙Ｓでの放電により行われる。
【００１１】
帯電ブラシのようなブラシ帯電装置においては、主として微小空隙Ｓでの放電により電荷が被帯電部材に与えられるが、低温低湿度環境においては空隙間隔の広い部分から不安定な異常放電が起こり、帯電むらが発生する。このため、画像の背景部にドット状の斑点が形成されてしまい画像品質を低下させるという不都合が生じる。この発明は上記課題の解決を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、ブラシ型帯電装置により被帯電部材を帯電させる画像形成装置において、前記ブラシ型帯電装置は、被帯電部材の表面に接触する帯電ブラシと、その接触部の近傍における前記帯電ブラシと被帯電部材との間の空隙に挿入配置される遮蔽部材とを備え、前記遮蔽部材は、少なくとも前記被帯電部材の移動方向の上流側に配置されることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
そして、前記遮蔽部材は、前記帯電ブラシと被帯電部材との間の接触部近傍の４００μｍ以上の空隙を塞ぐ部材である。
【００１４】
また、前記帯電ブラシは、前記被帯電部材の回転方向と同一方向に回転し、前記被帯電部材の周速度との比率が１．５乃至４の周速度で回転する帯電ブラシである。
【００１５】
そして、前記遮蔽部材は、電気絶縁材料で構成された部材である。
【００１６】
また、前記帯電ブラシは、合成樹脂を材料として作成された毛に導電性を与えた毛とを混入して作成された半導電性の帯電ブラシである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施の形態の画像形成装置１０の構成を説明する図である。図１において、１１は被帯電部材である感光体であり、矢印ａ方向に一定の速度で回転する。感光体１１の回りには、接触帯電部材であるブラシ帯電装置１２、レーザ露光装置１３、現像装置１４、中間転写装置１７が配置されている。帯電ブラシ帯電装置１２については、後で詳細に説明する。
【００１８】
また、感光体１１の近傍には中間転写体を構成する転写ベルト１５が駆動ローラ１６ａと従動ローラ１６ｂとの間に架設され、矢印ｂ方向に一定の速度で移動する。転写ベルト１６は中間転写装置１７を挟んで配置された補助ローラ１６ｃと１６ｄにより感光体１１に接触するように構成されている。なお、駆動ローラと従動ローラとを入れ替えてもよいことは言うまでもない。
【００１９】
また、転写ローラ１８は転写ベルト１５に対向する位置に配置され、駆動ローラ１６ａと補助ローラ１６ｅとで転写ベルト１５が転写ローラ１８に接触するように構成され、転写ベルト１５と転写ローラ１８との間に搬送される記録媒体Ｐへ、転写ベルト１５上のトナー像を転写するように構成されている。
【００２０】
その動作を簡単に説明する。まず、電源の投入により感光体１１は、図示しない駆動源により矢印ａ方向に一定の速度で回転を開始し、転写ベルト１５も図示しない駆動源に接続された駆動ローラ１６ａの回転により矢印ｂ方向に一定の速度で移動を開始する。
【００２１】
感光体１１に接触するブラシ帯電装置１２が矢印ｃ方向に回転し、均一に電荷が付与された感光体１１の表面にレーザ露光装置１３から画像信号により変調されたレーザ光が投射され、画像の静電潜像が形成される。感光体１１の表面の静電潜像は、現像装置１４に装填されているトナーにより現像され、トナー像が形成される。
【００２２】
感光体１１の矢印ａ方向の回転により、感光体１１の表面のトナー像が中間転写装置１７の位置にくると、トナー像は転写ベルト１５の上に転写される。転写ベルト１５の上のトナー像が転写ローラ１８の位置にくるタイミングに合わせて図示しない給紙装置から記録媒体Ｐが転写ベルト１５と転写ローラ１８との間に搬送され、転写ベルト１５の上のトナー像は転写ローラ１８の動作により記録媒体Ｐの上に転写される。この後、記録媒体Ｐは図示しない定着装置に搬送されて記録媒体Ｐ上のトナー像の定着処理が行われ、画像形成動作が完了する。
【００２３】
図２はブラシ帯電装置の構成の一例を説明する横断面図である。図２に示すように、ブラシ帯電装置１２は、円筒形の導電性の支持体２１の外周面に、合成樹脂材料に導電性材料を混合した半導電性繊維から構成された帯電ブラシ２２を巻き付けて構成された円筒状のブラシ帯電装置で、感光体１１と帯電ブラシ２２とにより形成される空隙に遮蔽部材２３が配置されている。
【００２４】
支持体２１の材料は、ステンレススチール、アルミニウム等の金属材料がよいが、導電性の材料であればこれに限られるものではない。
【００２５】
帯電ブラシ２２の材料のうち、合成樹脂材料はポリアミド（ナイロン）、レーヨン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカーボネイト、ポリウレタン、アクリル系樹脂等が挙げられるが、好ましくはポリアミド（ナイロン）がよい。
【００２６】
また、帯電ブラシ２２の材料のうち導電性材料は導電性カーボン、金属粉体、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ等が使用できるが、前記した合成樹脂材料の中に均一に混合できるものであれば特に限定されない。
【００２７】
帯電ブラシ２２を構成する半導電性繊維の太さは、１．５〜４デニール、繊維の植毛密度は１５００００〜６０００００フィラメント／平方インチ、ブラシの毛の長さは２〜６ｍｍが好ましい。さらに、支持体２１の外周面に帯電ブラシ２２を巻き付けた後は、ブラシの毛の長さを均一に揃えただけの直毛状態であってもよいが、ブラシの毛の先端が一定の方向に傾斜又は湾曲させて斜毛状態にするとさらによい。斜毛状態にする方法は、熱によるカール、通電による方法などいずれであってもよい。
【００２８】
支持体２１の外周面に帯電ブラシ２２を巻き付けるには、帯電ブラシ２２を帯状に裁断し、帯状部材を支持体２１の外周面にスパイラル状に巻き付けるが、隣接する帯電ブラシの帯状部材の間に隙間なく巻き付けることができれば適宜の手段で巻き付けてよい。帯電ブラシの帯状部材の間に隙間が大きいと巻き目のムラが生じ、巻き目部分の半導電性繊維の密度が低下して帯電不良を起こし、好ましくない。
【００２９】
帯電ブラシ２２は感光体１１に接触するように配置され、感光体１１の押し込み量（ブラシの毛の先端が感光体１１に接触した後、さらに帯電ブラシ２２を感光体１１に接近させる寸法）は、０．２〜０．８ｍｍが好ましいが、帯電ブラシ２２から感光体１１への帯電が均一に行われるのであれば、これに限定されるものではない。
【００３０】
帯電ブラシ２２の回転方向は感光体１１の回転方向と同一方向（ウイズ方向）とし、回転速度は感光体１１の周速に対する周速比を１．５〜４の範囲に設定するのが好ましいが、これと反対方向（カウンター方向）に回転させてもよい。感光体１１との周速比、即ち感光体１１の周速に対する帯電ブラシ２２の周速を１より大きくすることで、感光体１１に対する帯電均一性を向上させることができる。
【００３１】
遮蔽部材２３は、帯電ブラシ２２と感光体１１との両方に接触するように配置され、帯電ブラシ２２と感光体１１との空隙間隔を調整して異常放電を防止するものである。帯電ブラシ２２と感光体１１との空隙間隔は、遮蔽部材２３の厚さにより制御するもので、挿入した遮蔽部材２３の厚さよりも広い距離からの放電を制限することができる。
【００３２】
遮蔽部材２３は、帯電ブラシ２２による感光体１１への帯電性能を損なわないため、絶縁性の材料で構成されるのが好ましい。具体的には、ＰＥＴシート、ウレタンシート、ポリエチレンシート、ポリプロンシート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
遮蔽部材２３の厚さは、４００μｍ以下が好ましく、より好ましくは５０〜２００μｍである。遮蔽部材２３の厚さが５０μｍ以下になると異常放電を抑えることは可能であるが、帯電ブラシ２２からの放電可能領域が狭くなるため、帯電不足となり画像かぶりが発生する。遮蔽部材２３の厚さが４００μｍ以上では異常放電を抑えるには十分でない。
【００３４】
遮蔽部材２３の挿入位置は、感光体１１の表面の移動方向に対して上流側が好ましく、下流位置では異常放電を十分に抑えることはできない。
【００３５】
帯電用電源から帯電ブラシ２２に印加する電圧は、−１６００Ｖ〜−８００Ｖの直流電圧が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。また、直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスでもよい。しかし、トナー像を中間転写体に転写した後、感光体１１がクリーニング処理されるが、クリーニング処理後の残滓トナーが帯電ブラシ２２に付着しやすくなる場合があるため、直流電圧のみを印加するのが好ましい。また、直流電源のみを使用するほうが製作コストの面でも有利である。
【００３６】
次に、ブラシ帯電装置における遮蔽部材の挿入位置を変更した複数の実施例と比較例についての評価結果を説明する。
【００３７】
（１）帯電ブラシ
ポリアミド（ナイロン）樹脂に導電性カーボンを分散させた材料で作成した半導電性繊維で帯電ブラシを製作した。繊維の太さ２デニール、植毛密度３０００００フィラメント／平方インチの帯電ブラシを直径６ｍｍのステンレススチールのシャフトにスイパイラル状に巻き付け、ブラシ直径が１５ｍｍに均一になるように毛をカットし、ブラシの毛の先端は外径が１２．５ｍｍになるように熱処理してカールさせた。
【００３８】
（２）遮蔽部材
ＰＥＴシートを使用し、厚み１０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、４００μｍ、１００μｍのものを作成した。遮蔽部材の挿入位置は、感光体の表面の移動方向に対して上流側に設置する場合は、図３の（ａ）に示すように、感光体と帯電ブラシとの接触圧が最も高い位置Ｍから１ｍｍ上流側にＰＥＴシートの先端が位置するように設置した。また、感光体の表面の移動方向に対して下流側に設置する場合は、図３の（ｂ）に示すように、感光体と帯電ブラシとの接触圧が最も高い位置Ｍから５ｍｍ下流側にＰＥＴシートの先端が位置するように設置した。
【００３９】
（３）画像形成条件
図１に示す構成のプリンタを使用して画像形成を行った。設定条件は；
帯電ブラシ印加電圧：−１１００Ｖ
帯電ブラシ回転方向：ウイズ方向で周速比２
押し込み量：０．５ｍｍ
現像バイアス：−３５０Ｖ
現像Ｖｐｐ：１．５ｋＶ
システムスピード：１６０ｍｍ／秒
画像形成環境を、温度１０℃、相対湿度１５％に設定した。
【００４０】
図４は、遮蔽部材の挿入位置に関する評価結果を示す図である。
【００４１】
異常放電による帯電均一性の評価は、Ｂ／Ｗ（黒／白）比５％のモノクロ画像を１０００枚出力した後、２ドット×２ドットのハーフトーン画像を出力し、目視観察で画像品質を評価し、画像品質が優れているものには「◎」、若干のドット状のむらが認められるが実用上支障のないものには「○」、ドット状のむらが著しく使用上支障があるものには「×」を付し、「◎」、「○」を合格とした。
【００４２】
「画像かぶり」の評価は、Ｂ／Ｗ（黒／白）比５％のモノクロ画像を１０００枚出力した後、Ｂ／Ｗ（黒／白）比０％のモノクロ画像を出力し、目視観察で画像品質を評価し、画像かぶりのなかったものには「○」、若干の画像かぶりが発生したが実用上支障のないものには「△」、画像かぶりが著しく使用上支障があるものには「×」を付し、「○」、「△」を合格とした。
【００４３】
評価結果をみると、遮蔽部材の厚みが４００μｍ以下の場合は、斑点むらが形成されることなく、良好な結果が得られることが分かる。また、遮蔽部材がなかったり、感光体の表面の移動方向に対して下流側に設置した場合は斑点むらが形成され、画像品質が低下してしまうことが分かる。
【００４４】
上記した実施の形態では、回転型の円筒状のブラシ帯電装置について説明したが、帯電ブラシを回転させずに固定配置することもできる。
【００４５】
上記したこの発明の実施の形態には、以下に記載する発明も含まれる。
【００４６】
（１）請求項１記載の画像形成装置において、前記帯電ブラシは、ポリアミド樹脂からなるブラシ繊維で構成されることを特徴とする画像形成装置。
【００４７】
（２）請求項１記載の画像形成装置において、前記帯電ブラシを構成するブラシ繊維は、太さ１．５乃至４デニールであることを特徴とする画像形成装置。
【００４８】
（３）請求項１記載の画像形成装置において、前記帯電ブラシは、ブラシを構成する毛の密度が１５００００乃至６０００００フィラメント／平方インチであることを特徴とする画像形成装置。
【００４９】
（４）請求項１記載の画像形成装置において、前記帯電ブラシは、ブラシを構成する毛の長さが２乃至６ｍｍであることを特徴とする画像形成装置。
【００５０】
（５）請求項１記載の画像形成装置において、前記帯電ブラシは、ブラシを構成する毛の先端がカールされていることを特徴とする画像形成装置。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明は、ブラシ型帯電装置により被帯電部材を帯電させる画像形成装置において、ブラシ型帯電装置を、被帯電部材の表面に接触する帯電ブラシと、その接触部の近傍における前記帯電ブラシと被帯電部材との間の空隙に挿入配置される遮蔽部材で構成し、遮蔽部材を少なくとも被帯電部材の移動方向の上流側に配置したものである。
【００５２】
この構成により、特に、低温低湿度環境においても帯電部材と被帯電部材との接触部付近で発生する異常放電の発生を抑制できるから、不安定な異常放電による帯電むらがなくなり、高品質の画像を形成できる画像形成装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の画像形成装置の構成を説明する図。
【図２】ブラシ帯電装置の構成の一例を説明する横断面図。
【図３】ブラシ帯電装置における遮蔽部材の挿入位置を説明する図。
【図４】遮蔽部材の挿入位置に関する評価結果を示す図。
【図５】従来の帯電ブラシの構成の一例を示す断面図。
【図６】接触帯電部材と被帯電部材との接触部付近で発生する異常放電の発生領域を説明する図。
【符号の説明】
１０  画像形成装置
１１  感光体（被帯電部材）
１２  ブラシ帯電装置（接触帯電部材）
１３  レーザ露光装置
１４  現像装置
１５  転写ベルト（中間転写体）
１６ａ  駆動ローラ
１６ｂ  従動ローラ
１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ  補助ローラ
１７  中間転写装置
１８  転写ローラ
２１  支持体
２２  帯電ブラシ
２３  遮蔽部材
【図１】
2004246037.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004246037.tif 000006
【図５】
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【図６】
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