(57)【要約】【課題】帯電ローラの表面に帯電粒子を強く付着して均一に担持し、像担持体の均一な帯電を行うことを可能とし、さらに、帯電ローラとの接触により帯電粒子の脱落があっても、新たな帯電粒子の帯電ローラの表面への均一担持を行って、長期間にわたって像担持体の均一帯電を可能にした帯電装置である。【解決手段】帯電器２Ａは、表面に浸透した浸透液で帯電粒子２３ａを付着して担持した帯電ローラ２１を有し、帯電粒子２３ａを介して感光ドラム１に接触して、帯電ローラ２に印加した帯電バイアスにより感光ドラム１を直接帯電する。帯電器２Ａは、さらに帯電粒子供給器２３および浸透液塗布器２４を有し、感光ドラム１との接触により帯電ローラ２１からの粒子２３ａの脱落を補うために、帯電ローラ２１の表面に液塗布器２４から浸透液２４ａを微量ずつ塗布して補給し、粒子供給器２３から帯電粒子２３ａを供給して担持させる。【選択図】        図１
2004151597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電バイアスが印加され、回動する像担持体と接触して被帯電体を帯電する帯電部材を有する帯電装置において、前記帯電部材は、表面に浸透性液体が浸透され、表面に浸透性液体による付着で体積抵抗１０１２Ωｃｍ以下の帯電粒子を担持してなり、そして前記帯電部材は、回動する像担持体と帯電粒子を介して接触して像担持体を帯電することを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記帯電部材は像担持体と速度差を持って回動する帯電ローラからなり、前記帯電ローラの像担持体との当接点を除く領域において、帯電ローラの回動方向上の一所に、帯電ローラの表面に浸透性液体を供給する液体供給器が設置され、前記液体供給器の下流側の一所に、帯電ローラの表面に帯電粒子を供給する粒子供給器が設置された請求項１の帯電装置。
【請求項３】
前記液体供給器は、帯電ローラに接離自在に設置された塗布部材を有し、塗布部材上に付着した浸透性液体を塗布部材が帯電ローラに接触することにより、帯電ローラの表面に浸透性液体を供給する請求項２の帯電装置。
【請求項４】
前記液体供給器は、帯電ローラに非接触に設置された液体噴霧部材を有し、液体噴霧部材に導かれた浸透性液体を液体噴霧部材が帯電ローラに噴霧することにより、帯電ローラの表面に浸透性液体を供給する請求項２の帯電装置。
【請求項５】
前記帯電部材は像担持体と速度差を持って回動する、発泡体で形成した帯電ローラからなり、そして、前記帯電ローラの像担持体との当接点を除く領域における帯電ローラの回動方向上の一所に、帯電ローラの表面に帯電粒子を供給する粒子供給器が設置され、また前記帯電ローラの内側に液体導入口を有する液体供給器が設置され、前記液体供給器は、液体導入口に導かれた浸透性液体を帯電ローラの内部から発泡体を通って浸透させることにより、帯電ローラの表面に浸透性液体を供給する請求項１の帯電装置。
【請求項６】
像担持体の周囲に、帯電装置、像露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置および定着装置が設置された画像形成装置において、前記帯電装置が、請求項１〜５のいずれかの項に記載の帯電装置であ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、電子写真方式を利用した複写機やプリンタ等の画像形成装置に関し、特にその帯電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中低速の電子写真方式を利用した画像形成装置、すなわち電子写真装置に使用する帯電装置としては、低オゾン、低電力であることから、接触帯電装置が多く提案され、また実用化されている。接触帯電には２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより２つの方式がある。
【０００３】
第１の方式は、接触帯電部材によるコロナ放電を利用したものである。接触帯電部材とこれを接触した被帯電体である感光体（像担持体）との間に生じるコロナ放電などの放電現象を用い、感光体の表面を帯電するコロナ帯電である。コロナ帯電は、帯電部材と感光体に一定の放電閾値を有するため、帯電電位より大きな電圧を帯電部材に印加する必要がある。またオゾンなどの放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、放電生成物による弊害は避けられない。
【０００４】
第２の方式は、接触帯電部材から、これを接触した感光体に直接電荷を注入することにより、感光体を帯電する直接帯電もしくは電荷注入帯電方式である。この直接帯電方式では、放電生成物の発生をともなわないため、放電生成物による弊害は生じない。しかし、直接帯電であるため、感光体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこで接触帯電部材をより密に形成し、また感光体との速度差を大きく持たせて、高い頻度で感光体に接触するように構成することが必要である。
【０００５】
従来、接触帯電部材には、帯電ローラ、ファーブラシ、磁気ブラシなどが使用されている。このうち、帯電ローラは、導電性あるいは中抵抗のゴム材もしくは発泡体を用いて作成されており、これらを積層して所望の特性を持たせることも行われる。帯電ローラは、感光体に対し一定の接触状態を得るために弾性を持たせており、このため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、感光体に従動もしくは若干の速度差をもって駆動される。従って、感光体を直接帯電しようとしても、接触性の不足やローラ状の帯電ムラ、感光体の付着物による帯電ムラが生じるのが避けられないので、帯電ローラではコロナ帯電方式を採る。
【０００６】
図６は、接触帯電における帯電効率を表したグラフで、横軸は帯電部材に印加したバイアスを、縦軸はそのとき得られた感光体の帯電電位を示す。
【０００７】
直流電圧印加時の帯電ローラの帯電特性は、図６に直線Ａで示すようになり、おおよそ−５００Ｖの放電閾値を過ぎてから帯電が始まっている。従って、−５００Ｖに帯電する場合は−１０００Ｖの直流電圧を印加するか、−５００Ｖの直流電圧に加えて、放電閾値以上の電位差を常に持つようにピーク間電圧１２００Ｖの交流電圧を印加して、感光体電位を帯電電位に収束させる方法が一般的である。
【０００８】
ファーブラシは、中抵抗の繊維を基布に折り込み、これをパイル状にしたものを芯金に巻き付けて固定することにより作成される。繊維密度としては１００本／ｍｍ２程度のものが比較的容易に得られるが、直接帯電により十分に均一な帯電を行うには、この程度の繊維密度では接触性の点で不十分である。
【０００９】
ファーブラシの帯電特性は、図６に直線Ｂで示すようになり、従ってファーブラシの場合も多くは、高いバイアスを印加して、コロナ帯電を用いて帯電を行っている。
【００１０】
帯電に使用する磁気ブラシは、導電性磁性粒子をマグネットローラ等で磁気拘束してブラシ状に形成した帯電部材で、磁気ブラシを感光体に当接して帯電を行うものである。導電性磁性粒子は粒径５〜５０μｍのものを用い、磁気ブラシに感光体との速度差を十分に設けることにより、均一な直接帯電が可能になる。
【００１１】
この磁気ブラシの帯電特性は、図６に直線Ｃで示されるように、印加バイアスとほぼ比例した帯電電位を得ることが可能となる。しかしながら、機器構成が複雑であること、磁性粒子が脱落して感光体に付着するなどの弊害もある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電ローラあるいはファーブラシを用いた簡易な帯電部材は、直接帯電を実現することが難しく、このため放電による帯電を用いざるを得ないので、放電による弊害が避けられなかった。
【００１３】
そこで、導電性を有する帯電粒子を帯電ローラ上に担持し、帯電粒子を介した直接帯電方式が考えられている。しかし、帯電粒子は帯電への使用とともに帯電ローラから脱落し、所望の帯電特性が得られなくなるという問題があった。
【００１４】
この対策として、帯電粒子を供給する手段として、たとえばブレードを帯電ローラに当接し、ブレードと帯電ローラとの間に帯電粒子を保持して、ブレードで一定量の帯電粒子を帯電ローラ表面に供給することも考えられるが、帯電ローラに対し付着する力が弱い帯電粒子は、帯電ローラに均一に塗布することが困難であった。
【００１５】
本発明の目的は、帯電ローラの表面に帯電粒子を強く付着して均一に担持し、像担持体の均一な帯電を行うことを可能とし、さらに、帯電ローラとの接触により帯電粒子の脱落があっても、新たな帯電粒子の帯電ローラの表面への均一担持を行って、長期間にわたって像担持体の均一帯電を可能にした帯電装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にかかる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、帯電バイアスが印加され、回動する像担持体と接触して被帯電体を帯電する帯電部材を有する帯電装置において、前記帯電部材は、表面に浸透性液体が浸透され、表面に浸透性液体による付着で体積抵抗１０１２Ωｃｍ以下の帯電粒子を担持してなり、そして前記帯電部材は、回動する像担持体と帯電粒子を介して接触して像担持体を帯電することを特徴とする帯電装置である。
【００１７】
本発明によれば、前記帯電部材は像担持体と速度差を持って回動する帯電ローラからなり、前記帯電ローラの像担持体との当接点を除く領域において、帯電ローラの回動方向上の一所に、帯電ローラの表面に浸透性液体を供給する液体供給器が設置され、前記液体供給器の下流側の一所に、帯電ローラの表面に帯電粒子を供給する粒子供給器が設置される。
【００１８】
前記液体供給器は、帯電ローラに接離自在に設置された塗布部材を有し、塗布部材上に付着した浸透性液体を塗布部材が帯電ローラに接触することにより、帯電ローラの表面に浸透性液体を供給するようにすることができる。あるいは、前記液体供給器は、帯電ローラに非接触に設置された液体噴霧部材を有し、液体噴霧部材に導かれた浸透性液体を液体噴霧部材が帯電ローラに噴霧することにより、帯電ローラの表面に浸透性液体を供給するようにすることができる。さらには、前記帯電部材は像担持体と速度差を持って回動する、発泡体で形成した帯電ローラからなり、そして、前記帯電ローラの像担持体との当接点を除く領域における帯電ローラの回動方向上の一所に、帯電ローラの表面に帯電粒子を供給する粒子供給器が設置され、また前記帯電ローラの内側に液体導入口を有する液体供給器が設置され、前記液体供給器は、液体導入口に導かれた浸透性液体を帯電ローラの内部から発泡体を通って浸透させることにより、帯電ローラの表面に浸透性液体を供給するようにすることができる。
【００１９】
また、本発明は、像担持体の周囲に、帯電装置、像露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置および定着装置が設置された画像形成装置において、前記帯電装置が、上記のいずれかの帯電装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に即して詳細に説明する。
【００２１】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図で、本実施例の画像形成装置は電子写真記録装置に構成されている。
【００２２】
画像形成装置は、図１に示すように、像担持体として感光ドラム１を有し、その周囲に、帯電器２Ａ、像露光器７、現像器３、転写ローラ４およびクリーニング部材６が配置され、クリーニング部材６の先に定着器５が配置されている。
【００２３】
画像形成するには、まず、感光ドラム１を矢印方向に回転し、その回転過程で帯電器２Ａで感光ドラム１の表面を所望の極性・電位に一様帯電する。
【００２４】
本発明によれば、帯電器２Ａは、表面に帯電粒子２３ａを担持した帯電ローラ２１を有し、帯電粒子２３ａを介して感光ドラム１に帯電ローラ２を接触して、帯電ローラ２に印加した帯電バイアスにより感光ドラム１に電荷を注入し、感光ドラム１を直接帯電するもので、帯電器２Ａは、さらに帯電粒子供給器２３および浸透液塗布器２４を有する。
【００２５】
本発明の特徴は、帯電ローラ２１の表面に水などの浸透性の液体（浸透液）を浸透して、帯電ローラ２１の表面への帯電粒子２３ａの付着力を増すとともに、帯電ローラ２１の表面に帯電粒子供給器２３から新たな帯電粒子２３ａを補充し、またそのために浸透液塗布器２４から新たな浸透液２４ａを補給するようにしたことである。帯電器２Ａについては後で詳述する。
【００２６】
本実施例において、感光ドラム１は外径３０ｍｍに形成され、５０ｍｍ／秒の一定周速で矢印方向に回転する。この感光ドラム１に対し帯電ローラ２１を直径１２ｍｍに形成して、帯電ローラ２１をカウンタ方向で同一周速となるように約８０ｒｐｍで回転した。そして、この状態で芯金２１ａに−７００Ｖの電圧を印加して、帯電ローラ２１により帯電粒子２３ａを介して、感光ドラム１の表面を印加電圧とほぼ等しい電位に帯電した。
【００２７】
ついで、感光ドラム１の表面にレーザスキャナ等の像露光器７からプリントパターンに応じて像露光を行い、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成し、その潜像を現像器３によって現像してトナー像として可視化する。
【００２８】
本実施例では、現像器３は磁性一成分現像法を採用しているが、特に現像法を限定するものではない。現像器３は、一成分現像剤の磁性トナー８を収容した現像容器３ｄ内に、感光ドラム１と所定間隔を開けて回転自在に配置した現像スリーブ３ａと、この現像スリーブ３ａ内に非回転に配置したマグネットローラ３ｂと、現像スリーブ３ａに当接した規制ブレード３ｃとを備えてなっている。
【００２９】
磁性トナー８は、結着樹脂、磁性体粒子、電荷制御剤を混合し、混練、粉砕、分級の各工程を経て作成したもので、本実施例では、トナー８の粒径を重量平均粒径（Ｄ４）で７μｍとした。
【００３０】
現像容器３ｄ内の磁性トナー８は、マグネットローラ３ｂの磁力によって現像スリーブ３ａ上に担持され、現像スリーブ３ａの回転にともない規制ブレード３ｃのところに搬送され、規制ブレード３ｃで規制されて層厚および摩擦帯電電荷を付与された後、感光ドラム１と対向した現像部位に導入される。そして図示しない現像電源から現像スリーブ３ａに印加した現像バイアスにより、トナーが感光ドラム１上に形成された静電潜像に付着して現像する。
【００３１】
現像によりトナー像が得られたら、感光ドラム１に所定のタイミングで記録材３０を供給し、図示しない転写電源から転写バイアスを印加した転写ローラ４の作用により、トナー像を記録材３０に転写する。この転写ローラ４は、芯金４ａ上に中抵抗の発泡層４ｂを形成してなっている。本実施例では、発泡層４ｂの抵抗値が５×１０８Ωで、芯金４ａに＋２．０ｋＶの転写バイアスを印加して転写を行わせた。
【００３２】
ついで、トナー像が転写された記録材３０を定着器５に送って、そこでトナー像を記録材３０に定着することにより、画像形成が終了する。トナー像の転写が終了した感光ドラム１は、クリーニング部材６により転写残りのトナーを清掃除去して、つぎの画像形成に備えられる。
【００３３】
帯電器２Ａについてさらに説明する。帯電器２Ａの帯電ローラ２１は、芯金２１ａ上にゴムあるいは発泡体などの弾性体による中抵抗層２１ｂを形成してなっている。たとえばウレタンなどの樹脂中にカーボンブラックなどの導電性粒子、硫化剤、発泡剤等を配合した処方の材料を用いて、芯金２１ａ上に中抵抗層２１ｂをローラ状に形成する。その後、必要に応じてローラ表面を研磨して、所望の長さ、直径に仕上げる。
【００３４】
本実施例では、ＥＰＤＭゴム１００重量部に対し、酸化亜鉛５重量部、ステアリン酸２重量部、カーボンブラック６５重量部、パラフィンオイル５５重量部、アゾジカルボンアミド２４重量部を配合し、オープンロールを用いて、混練してできたゴムを押し出し成形によりチューブ状に成形し、１６０℃で３０分の一次加硫を行い発泡体とし、更に１６０℃で３０分の二次加硫を行った。
【００３５】
こうして得られた材料を中抵抗層２１ｂとして、帯電ローラ２１を長さ２００ｍｍ、直径１２ｍｍに作成した。この帯電ローラの抵抗を測定したところ、１００ｋΩ（１０６Ω）であった。測定は、帯電ローラ２１の芯金２１ａに総圧１ｋｇの加重がかかるように、帯電ローラ２１を直径３０ｍｍのアルミニウムドラムに圧着した状態で、芯金２１ａとアルミニウムドラムとの間に１００Ｖを印加して行った。
【００３６】
帯電ローラ２１は、電極として機能することが重要である。従って、帯電ローラ２１は、移動する感光ドラム１との間に十分な接触状態を得ることができる弾性を有すると同時に、この感光ドラム１に電荷を付与するのに十分な低い抵抗を有することが必要がある。その一方で、感光ドラム１にピンホールなどの欠陥部位が存在した場合に、電圧のリークを防止する必要がある。このようなことから、帯電ローラ２１は、十分な帯電性と耐リーク性を持たせるために、１０４〜１０７Ω程度の抵抗とすることが好ましい。
【００３７】
なお、帯電ローラ２１の他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形態の帯電部材の使用も可能である。これらを積層することにより、より適切な弾性と導電性を得るようにすれば、一層効果的である。
【００３８】
本発明では、上述したように、帯電ローラ２１の表面に浸透液２４ａを浸透させて、帯電ローラ２１の表面への帯電粒子２３ａの付着力を増しているが、それでも、帯電粒子２３ａは感光ドラム１との接触により帯電ローラ２１から脱落する。そこで、これを補うために、帯電ローラ２１の表面に液塗布器２４から浸透液２４ａを微量ずつ塗布して補給し、粒子供給器２３から帯電粒子２３ａを供給して補充するようにした。
【００３９】
帯電粒子２３ａには数μｍ以下の導電性微粒子が用いられる。このような帯電粒子によれば、粒子自体の凝集力がある一方、帯電ローラ２１のような弾性ローラに対しては、物質間のたとえばファンデルワールス力程度の付着力しか存在しておらず、帯電ローラ２１上に均一に塗布することが難しいが、上記のように、液塗布器２４から浸透液２４ａを塗布して、粒子供給器２３から帯電粒子２３ａを十分に供給し、その後、過剰に担持された帯電粒子２３ａを規制すれば、帯電粒子２３ａを帯電ローラ２１の表面に均一な層に形成することができる。その結果、常に、帯電ローラ２１上に均一な帯電粒子２３ａの層を維持でき、帯電粒子２３ａを介して感光ドラム１と均一に接触して、感光ドラム１の均一な直接帯電を安定して行うことが可能となる。
【００４０】
帯電装置２Ａの帯電粒子供給器２３は、帯電粒子２３ａを収容した下端が開放した容器２３ｃ内に、撹拌部材２３ｂと規制部材２３ｄとを設置してなっている。規制部材２３ｄは、容器２３ｃからの帯電粒子２３ｄの飛散防止と、帯電ローラ２１の表面に過剰に塗布された帯電粒子２３ａの量を規制するためのもので、容器２３ｃの感光ドラム１の回転方向の下流側の部分に設けられ、感光ドラム１の表面に当接されている。
【００４１】
帯電ローラ２１と感光ドラム１とは、両者の間に帯電粒子２３ａが介在するので、速度差を設けることが可能になり、速度差を設けることにより高い接触性を得ることができる。速度差は、帯電ローラ２１を回転駆動した状態で感光ドラム１との間に設けることになる。感光ドラム１とのより高い接触性を得、従って感光ドラム１の帯電を促進するためには、帯電ローラ２１を回転駆動し、さらにその回転方向を感光ドラム１との対向部で感光ドラム１の移動方向と逆方向となるカウンター方向にすることが好ましい。
【００４２】
帯電粒子２３ａには、導電性を有する金属酸化物粉末などの導電性無機粒子や、これと有機物との混合物、あるいはこれらの粒子の表面処理を施した各種の導電性粒子が使用可能である。本実施例では、帯電粒子２３ａとして、比抵抗が１０６Ωｃｍ、平均粒径が３μｍの導電性酸化亜鉛粉末を用いた。帯電粒子２３ａを介して帯電ローラ２１と感光ドラム１との間で電荷の授受を行うためには、帯電粒子の比抵抗は１０１２Ωｃｍ以下であることが好ましい。帯電粒子の比抵抗の下限は１０−１Ωｃｍ以上、好ましくは１０２Ωｃｍ以上が望ましい。抵抗が低すぎると、ドラムにピンホールがあるときにリーク跡を生じる。
【００４３】
本発明では、帯電粒子２３ａの比抵抗の測定を錠剤法により行った。具体的には、底面積２．２６ｃｍ２の円筒内に約０．５ｇの帯電粒子の測定試料を充填し、その粒子充填層を上下から電極で挟んで１５ｋｇの加圧を加えた状態で、電極に１００Ｖの電圧を印加し、そのとき流れる電流値から充填層の抵抗値を求め、その後、これを正規化して帯電粒子の比抵抗を求めた。
【００４４】
帯電粒子２３ａの粒径は、良好な帯電の均一性を得るためには、５０μｍ以下が好ましい。より好ましくは、画像露光時の帯電粒子による光散乱を防止する観点から、画像の画素サイズ以下がよい。帯電粒子の粒径の下限は０．０１μｍ程度である。小さい場合、トナーに付着した時トナーの劣化が著しい。
【００４５】
本発明では、粒径の測定は、光学顕微鏡もしくは電子顕微鏡により帯電粒子を観察して、粒子を１００個以上抽出し、その粒子の水平方向最大弦長を持って粒子の体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径を粒径として決定することにより行った。帯電粒子が凝集体を形成している場合は、その凝集体の平均粒径を帯電粒子の粒径とした。
【００４６】
帯電粒子２３ａは、より好ましくは、感光ドラム１に付着したときに、画像露光を妨げる恐れがない無色あるいは白色の粒子であることがよい。さらに、カラー画像を考えた場合、画像の記録材への転写時に、帯電粒子が感光ドラムから記録材に一部転写したときに、画像の劣化が目立つので、この点からも、帯電粒子は無色あるいは白色のものが好ましい。
【００４７】
帯電器２Ａの浸透液塗布器２４は、帯電粒子２３ａの帯電ローラ２１への付着力を補うために、供給器２３からの帯電粒子２３ａの供給に先立って、帯電ローラ２１の表面に浸透液を供給する。
【００４８】
浸透液塗布器２４は、浸透液２４ａを収容した容器２４ｄに塗布ローラ２４ｂの下端を浸漬し、その塗布ローラ２４ｂの周面の一所にスキージ２４ｃを当接配置してなっており、塗布ローラ２４ｂは、帯電ローラ２１と一定の押圧力で当接されている。浸透液２４ａとしては、帯電ローラ２１表面への帯電粒子２４ａの付着を促す浸透性の液体が使用され、本実施例では、上述したように水を使用した。
【００４９】
浸透液２４ａに浸漬した塗布ローラ２４ｂを回転駆動して、塗布ローラ２４ｂの表面に浸透液２４ａを担持させ、その後、余分な浸透液をスキージ２４ｃにより除去することにより、塗布ローラ２４ｂから微小量の適量な浸透液２４ａを帯電ローラ２１の表面に供給、塗布することができる。帯電ローラ２１は弾性を有するので、その表面に微小な凹凸が存在していても、表面全面に浸透液を塗布可能である。
【００５０】
浸透液塗布器２４による塗布でわずかな浸透液２４ａを帯びた帯電ローラ２１の表面は、帯電粒子供給器２３に導入される。粒子供給器２３では、撹拌部材２３ｂを回転して、帯電粒子２３ａを感光ドラム１の表面に供給して付着させ、過剰に付着した帯電粒子を規制部材２３ｄにより除去することにより、感光ドラム１の表面に帯電粒子２３ａに均一に塗布することができる。
【００５１】
従来の浸透液を介さず粒子を担持する場合においては、その付着力が弱いため、付着量が当接条件に敏感であり、又、面内にムラを生じやすい。しかしながら本例においては、帯電ローラ２１の表面に近い部分では、帯電粒子２３ａに浸透液２４ａによる付着力が強く働いて、粒子が帯電ローラ２１の表面に強く吸着し、帯電ローラ２１の表面から離れて、浸透液２４ａによる吸着力が十分に及ばない部分では、粒子の帯電ローラ２１の表面への付着力が弱いので、その帯電ローラ２１の表面からの遠近を堺にして、帯電粒子の塗布量が定まるからである。
【００５２】
本実施例は、以上のように構成され、帯電器２Ａは、表面に帯電粒子２３ａを浸透液で付着して担持した帯電ローラ２１を使用するので、帯電ローラ２１による感光ドラム１の直接帯電で、従来のローラ帯電方式で生えられなかった高い帯電効率が得られ、先の図６の直線Ｃで示した磁気ブラシの帯電特性と同様、容易に帯電ローラ２１に印加したバイアスの電位と同等の電位を感光ドラム１に与えることができる。また帯電に必要なバイアスは感光ドラム１に必要な電位相当の電圧でよいので、放電現象のない安定かつ安全な帯電を実現することができる。さらに、感光ドラム１との接触により帯電ローラ２１からの帯電粒子２３ａの脱落があっても、帯電ローラ２１の表面に浸透液塗布器２４から新たに浸透液２４ａを塗布し、帯電粒子供給器２３から新たな帯電粒子２３ａを補充するので、長期間にわたって感光ドラム１を安定して帯電することができる。
【００５３】
実施例２
図２は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【００５４】
本実施例では、帯電器２Ｂの浸透液塗布器２４に対し、塗布ローラ２４ｂを帯電ローラ２１に接離する接離手段２４ｅを設置したことが特徴である。本実施例のその他の構成は実施例１と実質的に同じ、図２において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００５５】
帯電ローラ２１上に担持された帯電粒子２３ａは、感光ドラム１との接触により脱落するが、帯電ローラ２１の回転の度に毎回供給を要するほどには脱落はしない。そこで、本実施例では、塗布ローラ２４ｂの帯電ローラ２１への接触、離間により帯電ローラ２１への浸透液２４ａの塗布量を制御して、帯電粒子供給器２３からの帯電粒子２３ａの帯電ローラ２１への供給量を制御するようにした。これにより、帯電ローラ２１の表面に帯電粒子粒子２３ａの層をより均一に形成することができる。
【００５６】
本実施例では、以上のように、塗布ローラ２４ｂを帯電ローラ２１に常時接触させておかないので、塗布ローラ２４ｂが感光ドラム１からの帯電粒子や転写残りトナーにより汚染されるのを防止することが可能になる。塗布ローラ２４ｂが帯電粒子２３ａ等により汚染されると、塗布ローラ２４ｂにより帯電ローラ２１に適量の浸透液２４ａを供給することが困難になって、帯電ローラ２１への帯電粒子２３ａの均一担持ができなくなり、また感光ドラム１からのトナーによる帯電ローラ２１の汚染も生じる。
【００５７】
本実施例でも、感光ドラム１に対してクリーニング部材６を装備するが、クリーニング部材６により感光ドラム１上の転写残りトナーを完全に清掃除去することは難しく、帯電器２Ｂにわずかではあるがトナーが混入する。しかし、本実施例では、塗布ローラ２４ｂの帯電ローラ２１への接離を制御するので、トナーが塗布ローラ２４ｂに付着するのを低減できる。
【００５８】
また、トナーの塗布ローラ２４ｂに対する付着が抑えられたとしても、帯電ローラ２１への付着は避けられない。従って、粒子供給器内に蓄えられた帯電粒子２３ａのトナーによる汚染を引き起こす可能性があるが、粒子供給器２３内の帯電粒子２３ａの量は混入したトナーに比べて十分多量にあるので、トナーによる汚染は問題ない。
【００５９】
塗布ローラ２４ｂの帯電ローラ２１への接触、浸透液２４ａの塗布は、非画像形成時、もしくは感光ドラム１の非画像領域内に当接する帯電ローラ２１の表面に対して行う。たとえば画像形成装置の起動時または画像形成動作終了時の空回転の際に行うことができる。連続画像形成の際には、記録材とつぎの記録材との間のいわゆる紙間時に、塗布ローラ２４ｂの帯電ローラ２１への接触、浸透液２４ａの塗布を行うことができる。
【００６０】
これは、帯電ローラ２１上に担持した帯電粒子２４ａの分布状態により帯電効率が異なり、感光ドラム１の画像形成領域内に当接する帯電ローラ２１の表面に浸透液２４ａを塗布し、帯電粒子２４ａの供給を行ったのでは、その前後で画像ムラが生じるからである。
【００６１】
塗布ローラ２４ｂの接離制御は、画像形成装置全体の動作の中で、必要に応じて入力される塗布信号により、接離手段２４ｅで塗布ローラ２４ｂを感光ドラム１に接触するようにする。また、この塗布信号により帯電粒子供給器２３の撹拌部材２３ｂの回転を開始して、塗布ローラ２４ｂで浸透液２４ａが塗布された帯電ローラ２１の表面に対し帯電粒子２３ａの供給をする。
【００６２】
本実施例は、以上のように構成され、塗布ローラ２４ｂの帯電ローラ２１への接触、離間により帯電ローラ２１への浸透液２４ａの塗布量を制御して、帯電ローラ２１上に担持する帯電粒子２３ａの量を制御するようにしたので、帯電ローラ２１上に帯電粒子２３ａの層をより均一に形成することができ、長期間にわたって感光ドラム１の安定帯電を一層確実にすることができる。
【００６３】
実施例３
本実施例では、図３に示すように、帯電器２Ｃの浸透液塗布器２４は、噴出ノズル２４ｈにより浸透液２４ａを帯電ローラ２１に直接噴出して塗布するタイプにしたことが特徴である。本実施例のその他の構成は、実施例１と同様で、図３において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００６４】
浸透液塗布器２４は、浸透液２４ａを収容した密閉容器２４ｄと、容器２４ｄに装着した液搬送管２４ｇと、その先端に取り付けた前記の噴出ノズル２４ｈと、浸透液２４ａを液搬送管２４ｇに送り込む、容器２４ｄに設置したポンプ２４ｆとを備えてなっている。
【００６５】
ポンプ２４ｆは、容器２４ｄ内に必要に応じて外気を送り込むことにより、容器２４ｄ内の空域の圧力を高めて浸透液２４ａに圧を加えるもので、圧を加えられた浸透液２４ａは、液搬送管２４ｇを通って噴出ノズル２４ｈに導かれ、噴出ノズル２４ｈから帯電ローラ２１の表面に向けて噴出し、帯電ローラ２１の表面に塗布される。浸透液２４ａの塗布量は、ポンプ２４ｆの動作速度や動作時間により調整可能である。噴出の状態により均一な塗布が行えない場合には、帯電ローラ２１に対しノズル２４ｈの下流に図示しない均しローラを設けて、帯電ローラ２１の表面に塗布した浸透液２４ａを均一に均すようにすることができる。
【００６６】
ポンプ２４ｆの動作による帯電ローラ２１への浸透液２４ａの塗布は、実施例２の塗布ローラの帯電ローラへの接触、塗布液塗布に準じて、指定したタイミングで塗布信号により制御することができる。同様に、これと同時に、帯電粒子供給器２３では、撹拌部材２３ｂを回転して帯電ローラ２１に帯電粒子２３ａの供給を開始する。
【００６７】
本実施例によれば、浸透液２４ａを帯電ローラ２１と非接触のノズル２４ｈから噴出して塗布するので、浸透液塗布器２４が帯電ローラ２１を介して帯電粒子２３ａやトナーに汚染されことがない利点がある。またポンプ２４ｆの動作を制御することにより、帯電ローラ２１への浸透液２４ａ、帯電粒子２３ａの塗布量、担持量およびそれらのタイミングを容易に制御することができる利点もある。
【００６８】
実施例４
本実施例では、図４に示すように、帯電器２Ｄの浸透液塗布器２４は、液搬送管２４ｇの先端に噴出ノズルを設けず、この液搬送管２４ｇの先端の液導入口２４ｇ′を帯電ローラ２１の芯金２１ａの円筒内に取り付け、浸透液２４ａを帯電ローラ２１の内部から導入して、帯電ローラ２１の表面に供給するようにした。
【００６９】
帯電ローラ２１は、それに応じて、芯金２１ａ上の中抵抗層２１ｂを発泡体で形成することが好ましい。本実施例では、実施例１で使用したのと同じ、ウレタン樹脂中にカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を配合した材料で中抵抗層２１ｂを形成した、１００ｋΩの抵抗を有する長さ２００ｍｍ、直径１２ｍｍの帯電ローラ２１を用いた。ただし、芯金２１ａ内に導入した浸透液２４ａが中抵抗層２１ｂに浸透するように、芯金２１ａには所々に浸透液２４ａの供給孔があけられている。
【００７０】
中抵抗層２１ｂは、より好ましくは、連続気泡を有する発泡体からなることがよい。使用可能な連続気泡材料の代表的な例を示せば、トーヨーポリマー（株）製のルビセル（商品名）、ローレン（商品名）などが挙げられる。この連続気泡とは、連通気泡、オープンセルなどとも称し、発泡体のセルがセル膜で完全に囲まれておらず、隣接するセル同士が連絡しているものをいう。
【００７１】
本実施例のその他の構成は、実施例３と同様であり、図４において図３に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００７２】
本実施例では、帯電ローラ２１の表面に浸透液２４ａを内部から浸透して供給するので、帯電ローラ２１表面への浸透液２４ａの供給は、タイミングを正確に制御することが難しい。しかし、芯金２１ａ内に導入した浸透液２４ａが帯電ローラ２１の表面に到達する時間は早くなく、中抵抗層２１ｂ内に徐々に浸透して十分に拡散するので、画像形成装置の前回転、後回転あるいは画像形成中など、随時の時点で浸透液２４ａの供給を行っても、帯電ローラ２１の表面を浸透液２４ａで覆うことができる。
【００７３】
比較例１
比較例１の画像形成装置を図５に示す。
【００７４】
この比較例１の帯電器２では、帯電ローラ２１の表面への浸透液の浸透はなく、また浸透液塗布器を有せず、帯電ローラ２１表面への新たな浸透液の塗布もない。従って、比較例１では、帯電ローラ２１の表面に帯電粒子供給器２３により帯電粒子２３ａを供給して担持させるのみである。帯電ローラ２１は、この帯電粒子２３ａを介して帯電ローラ２１を感光ドラム１と接触して、帯電ローラ２１に印加した帯電バイアスにより、感光ドラム１を直接帯電する。
【００７５】
比較例１のその他の構成は、実施例１と同じで、感光ドラム１の外径は３０ｍｍ、周速は５０ｍｍ／秒で、これに対し、帯電ローラ２１は外径が１２ｍｍ、カウンター方向に等速駆動（約８０ｒｐｍ）で、芯金２１ａに−７００Ｖの直流電圧を印加して、感光ドラム１の表面をほぼ同電位に帯電するようにした。
【００７６】
比較例１では、帯電ローラ２１表面への浸透液の浸透および新たな浸透液の塗布を行っていないので、帯電ローラ２１表面への帯電粒子２３ａの付着力に劣り、帯電ローラ２１表面に担持した帯電粒子２３ａの不足および不均一な担持が生じ、感光ドラム１を均一に帯電できなかった。
【００７７】
以上の実施例１〜４および比較例１を総括して表１に示す。
【００７８】
【表１】
2004151597.tif 000003
【００７９】
表１に示されるように、比較例１は、帯電ローラ２１の表面への帯電粒子２３ａの供給はあるが、帯電粒子の循環が悪く、適切量の帯電粒子を帯電ローラ２１上に確保できないために、感光ドラム１の帯電が良好に行われず、画像の中濃度部において前回の像露光パターンがゴーストとなって現れた。また帯電粒子２３ａの担持にムラがあり、その担持した帯電粒子の規制を粒子供給器２３の規制ブレード２３ｄで行っているので、規制ブレードの長手方向にスジムラが現れることがあった。
【００８０】
実施例１は、帯電ローラ２１の浸透液を浸透した表面に帯電粒子２３ａを担持するので、帯電ローラ２１の表面に帯電粒子を均一に担持することができ、また感光ドラム１との接触により帯電粒子が脱落しても、帯電ローラ２１の表面に液塗布器２４により浸透液２４ａを塗布し、粒子供給器２３により新たな帯電粒子を供給して担持させるので、帯電ローラの表面に常に帯電粒子を均一に担持して、感光ドラムを均一に担持することができた。
【００８１】
実施例２は、液塗布器２４の塗布ローラ２４ｃを帯電ローラ２１に接離自在としたので、浸透液２４ａの塗布量、塗布タイミング、従って帯電粒子２３ａの供給量、供給タイミングを容易に制御でき、また実施例１で生じることがある塗布ローラの感光ドラムからのトナー等による汚染を軽減することができる。
【００８２】
実施例３は、液搬送管２４ｇ先端の噴出ノズル２４ｈから浸透液２４ａを噴出して、帯電ローラ２１に直接塗布するので、液塗布器２４の汚染防止を確実にすることができ、実施例４は、帯電ローラ２１の芯金２１ａ内に取り付けた液搬送管２４ｇにより、浸透液２４ａを帯電ローラの内部から浸透させて表面に供給するので、同様に、液塗布器２４の汚染防止を確実にすることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、帯電器の帯電ローラは、表面に水などの浸透性の液体（浸透液）を浸透して、その表面への帯電粒子の付着力を増しており、さらに、帯電ローラの表面に帯電粒子供給器から新たな帯電粒子を補充し、またそのために浸透液塗布器から新たな浸透液を補給するようにした。その結果、帯電ローラの表面に帯電粒子を安定して均一に担持することができ、帯電バイアスを印加した帯電ローラを帯電粒子を介して像担持体と接触することにより、像担持体を均一に帯電することができ、特に中間濃度部の均一性に優れた濃度の均一な画像を得ることができる。また、浸透液塗布器の塗布ローラを帯電ローラと接離可能に設置した場合には、浸透液の塗布量、塗布タイミング、帯電粒子の供給量、供給タイミングを容易に制御でき、塗布ローラのトナー等による汚染も低減する。浸透液塗布器を、液搬送管先端の噴出ノズルから浸透液を帯電ローラに直接塗布するようにした場合には、浸透液の塗布量、塗布タイミング、帯電粒子の供給量、供給タイミングの制御がさらに容易になり、また塗布ローラのトナー等による汚染も確実に防止される。同様に、浸透液塗布器の液搬送管により浸透液を帯電ローラの内部から浸透させて表面に供給するようにした場合にも、浸透液塗布器の汚染防止を確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の他の一実施例を示す概略図である。
【図３】本発明のさらに他の一実施例を示す概略図である。
【図４】本発明のさらに他の一実施例を示す概略図である。
【図５】本は発明における比較例を示す概略図である。
【図６】各種接触帯電における帯電効率を示すグラフである。
【符号の説明】
１      感光ドラム
２Ａ〜２Ｄ  帯電装置
２１    帯電ローラ
２３ａ  帯電粒子
２３ｂ  撹拌部材
２３ｄ  規制ブレード
２４    浸透液塗布器
２４ａ  浸透液
２４ｃ  塗布ローラ
２４ｅ  接離手段
２４ｇ  液搬送管
２４ｈ  噴出ノズル
【図１】
2004151597.tif 000004
【図２】
2004151597.tif 000005
【図３】
2004151597.tif 000006
【図４】
2004151597.tif 000007
【図５】
2004151597.tif 000008
【図６】
2004151597.tif 000009