(57)【要約】【課題】接触帯電器汚染に起因する異常放電による過剰帯電部も平滑化することができ、また感光体が摩耗して行っても、上記の平滑化能力が影響を受けないので、長期に渡って安定した帯電性が維持でき、また、負帯電感光体の場合に、オゾン発生量が従来に比べて低減できる画像形成装置の帯電装置を提供する。【解決手段】画像形成装置の感光体１を帯電させる帯電装置において、帯電装置が、直流電圧が印加された接触帯電手段２と、接触帯電手段２の下流に設けられた、放電電極３ａと制御電極３ｂからなる非接触帯電手段３からなり、接触帯電手段通過後の被帯電体電位Ｖｐｒと、非接触帯電手段の制御電極の印加電圧Ｖｇが│Ｖｐｒ│＞│Ｖｇ│であり、かつ被帯電体電位Ｖｐｒと制御電極の印加電圧Ｖｇが逆極性である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の感光体を帯電させる帯電装置において、帯電装置が、直流電圧が印加された接触帯電手段と、接触帯電手段の下流に設けられた、放電電極と制御電極からなる非接触帯電手段からなり、
接触帯電手段通過後の被帯電体電位Ｖｐｒと、制御電極の印加電圧Ｖｇが
│Ｖｐｒ│＞│Ｖｇ│
であり、かつ被帯電体電位Ｖｐｒと制御電極の印加電圧Ｖｇが逆極性であることを特徴とする画像形成装置の帯電装置。
【請求項２】
感光体が負帯電であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の感光体を帯電させる帯電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機などの画像形成装置において、感光体を帯電させる帯電器としてスコロトロンや接触帯電器が利用されている。近年、画像形成装置の小型化、高速化、長寿命化が求められているが、従来の帯電器では次の課題があった。すなわち、コロナ放電を利用するスコロトロンでは高速化にともない必要スロープが大きくなるため、帯電器、感光体サイズの小型化が困難であるだけでなく、オゾン生成量が増えるために大容量の空気清浄用フィルタが必要になる。また接触帯電器では、交流接触帯電器は感光体へのストレスが大きく、長寿命化が困難であり、直流接触帯電器は帯電環境安定性、帯電均一性が悪く、高画質が得られないという課題があった。
【０００３】
これらの課題を改善するために、特許文献１には、導電剤分散弾性体による直流接触帯電器で略所望の帯電電位に帯電したあと、スコロトロンで平滑化して、オゾン発生量を小さくし、帯電電位を安定させ、しかも感光体の長寿命化を図ることが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１０７８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、直流接触帯電器による帯電では、特に汚染した場合などに、過剰帯電による帯電ムラにより筋状あるいは点状の画質欠陥が発生することが知られている。表４の比較例で示す特性を有するスコトロンでは、このような過剰帯電した部分を除電することができないため、過剰帯電部で帯電ムラにより反転現像の場合に白抜け画像欠陥が発生する。
【０００５】
また、ファーブラシ帯電器のような電位ムラが大きな帯電器を使用する場合、やはり過剰に帯電した部分を除電することができず、帯電ムラが発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、帯電装置を備えた画像形成装置において、接触帯電器汚染に起因する異常放電による過剰帯電部も平滑化することができ、また感光体が摩耗して行っても、上記の平滑化能力が影響を受けないので、長期に渡って安定した帯電性が維持でき、また、負帯電感光体の場合に、オゾン発生量が従来に比べて低減できる画像形成装置の帯電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、画像形成装置の感光体を帯電させる帯電装置において、帯電装置が、直流電圧が印加された接触帯電手段と、接触帯電手段の下流に設けられた、放電電極と制御電極からなる非接触帯電手段からなり、接触帯電手段通過後の被帯電体電位Ｖｐｒと、非接触帯電手段の制御電極の印加電圧Ｖｇが
│Ｖｐｒ│＞│Ｖｇ│
であり、かつ被帯電体電位Ｖｐｒと制御電極の印加電圧Ｖｇが逆極性であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、次の効果が得られる。
【０００９】
１．接触帯電器汚染などにより微小な過剰帯電領域が生じても、平滑化することができ画質欠陥が発生しない。
【００１０】
２．摩耗による感光体膜減りなどによる接触帯電器通過後の感光体電位の変動に対して平滑化能力が影響を受けないので、長期に渡って安定した帯電性が維持できる。
【００１１】
３．接触帯電器として、ブラシ状の部材なども使用できる。
【００１２】
４．負帯電時のオゾン発生量を著しく抑制でき、特に負帯電感光体の場合に、オゾン発生量が従来例の１／７程度に低減させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図面と表を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の実施例１に使用する帯電装置の説明図である。図１において、移動する感光体１に接触して感光体１を負帯電させる接触帯電手段である直流接触帯電器（ＢＣＲ）２と、この直流接触帯電器２の下流にコロナ放電により感光体１に所定電位を付与する放電電極となるコロナワイヤ３ａとコロナワイヤ３ａの放電ムラを調整する制御電極であるグリットワイヤ３ｂとをシールド部材３ｃに備えた非接触耐電手段であるスコロトロン３を配置している。直流接触帯電器とスコロトロンはいずれも周知のものである。
【００１５】
この発明に用いられる、直流帯電器について図２を基に説明する。上記の画像形成装置に用いた接触帯電器２としては、図２（ａ）に示すように、金属性の芯金２１１に導電弾性層２１２、半導電抵抗層２１３、表面層２１４をこの順に積層した外径１０〜２０ｍｍのロールを使用することができる。
【００１６】
導電弾性層としては、ウレタン、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレン共重合体）、シリコーン、クロロプレン、エピクロルヒドリンなどのゴム材または、それらを発泡させたスポンジ材に、ＣＢ（カーボンブラック）、金属酸化物などの導電材を含有させて導電性を持たせた、厚さ２ｍｍ〜１０ｍｍのものを用いることができる．また、その抵抗としては、図２（ｂ）に示すように、板金に対して片側３５０ｇの荷重で押し付け、芯金と板金の間に５０Ｖの電圧を印加したときの抵抗が１０３〜１０６Ωとなるように導電剤の量を調整したものを用いることができる。
【００１７】
また、半導電性抵抗層としては、ウレタン、ＥＰＤＭ、シリコーン、クロロプレン、エピクロルヒドリンなどのゴム材に、４級アンモニウム塩などの有機電解質を含有させ、抵抗を半導電性に制御した、厚さ０．１〜３ｍｍのものや、ＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)、ＰＦＡ(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、ＥＴＦＥ(エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体)、ＰＡ(ポリアミド)などの樹脂にＣＢを分散させて抵抗を半導電性に制御した厚さ３０〜１００μｍのものを用いた。この半導電層として内部の導電弾性層と同種のものを使う場合などは、二層押し出しにより一体に成型することが可能である。また半導電層として半導電樹脂チューブを使用する場合など、予め成型しておいた導電弾性層に液状導電性接着剤を塗布し、その上に前記樹脂チューブを被服させても良い。また、ＰＶＤＦやＰＦＡなどのフッ素系樹脂チューブを用いる場合、予めチューブの内面を苛性ソーダなどでエッチング処理すると内部の導電弾性層との接着強度が上がり、使用時のチューブの浮きを防止することができる。また、半導電層の電気抵抗としては、弾性層上に形成した状態で、板金に片側３５０ｇの荷重で押し付け、電圧を１００Ｖ印加したときの抵抗が１０６〜１０８Ωとなるように、導電剤の含有量を調整することが望ましい。
【００１８】
最後に表面層としては、例えば、エムラロン(日本アチソン(株))、ルミフロン(旭硝子(株))、ゼッフル(ダイキン工業(株))などのフッ素樹脂や、ＡＱナイロン(東レ(株))などのナイロン樹脂、コータックス(東レ(株))などのアクリル系樹脂などの塗料にＣＢ、金属酸化物などの導電剤を分散させた導電性コート剤を用いて、厚さ５〜５０μｍのコート層を形成した。コート層の抵抗としては、弾性層／抵抗層上に形成した状態で、図２（ｃ）に示すような電極を銀ペースト或いはカーボンペーストで形成し、１００Ｖ印加したときの抵抗Ｒから、下記の式で表面抵抗率ρＳを計算したときに、１０５〜１０９Ω／□になる導電剤の含有量を調整するのが望ましい。
【００１９】
ρＳ＝Ｒ・（２πｒ／Ｌ）
ただし、見かけ抵抗：Ｒ（Ω）
ロール半径：ｒ（ｍｍ）
ロールの表面層の長手方向長さ：Ｌ
また、この発明に用いられる、スコロトロン帯電器としては、シールド部材として厚さ０．８ｍｍのステンレス合金（ＳＵＳ３０４）を用いた。また、感光体対向側に設けられた制御電極たるグリッド部材としては、厚さ１００μｍのステンレス合金ＳＵＳ３０４ＣＳＰにエッチング加工により、開口率８５％の開口パターンを設けたものを用いた。さらに放電電極たるコロトロンワイヤーとしては、直径３０μｍのタングステンワイヤーにＡＣ電解研磨処理したものを用いた。
【００２０】
表１は、比較例の結果で、図１において、下流側のスコロトロン３を放電させず、直流接触帯電器２だけで感光体１を負帯電させたときの直流接触帯電器２の印可電圧（Ｖ）と感光体１の電位（Ｖｐｒ）の関係を示す。
【表１】
2005266354.tif 000003
【００２１】
表１より、例えば、直流接触帯電器２に−１．１ｋＶ印加すると感光体１は約−４８０Ｖ、直流接触帯電器２に−１．３ｋＶ印加すると約−６７５Ｖに帯電することがわかる。この状態で、帯電した感光体に露光、現像、転写を行い、面積率３０％のハーフトーン画像を作成して、帯電ムラの評価を行った。ただし、現像ポイントでの感光体帯電電位によって像濃度が著しく変わるため、現像ポイントにおける未露光時の感光体帯電電位を測定し、その電位より１５０Ｖ小さい直流電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を現像ロールに印加した。
【００２２】
このようにしてハーフトーンサンプルを採取したところ、サンプル中に筋状の過剰帯電部に筋状の白抜けが観察された。この筋状の白抜けは、直流接触帯電器２をキムワイプなどでキレイに清掃すると一時的に消失するが、サンプルを取っていると再び発生し始めるもので、感光体クリーナーをすり抜けた僅かなトナーや外添剤が直流接触帯電器２に付着することで発生すると考えられる。
【００２３】
次に、表２は、比較例として、直流接触帯電器２とスコロトロン３を併用して同様のテストを行った結果を示したものである。
【表２】
2005266354.tif 000004
【００２４】
表２に示す比較例は、直流接触帯電器に−１．１ｋＶを印加し、スコロトロンのグリッドの印可電圧（Ｖｇ）として−５６０Ｖを印加してある。スコロトロンのコロナワイヤに流す全電流を−３００〜−５００μＡと変えながら、未露光部の帯電電位、現像バイアス、帯電ムラ、白抜け発生の有無を評価した結果を一覧にしたものである。表２よりわかるとおり、全電流を−３００〜−４００μＡ以上流すことで、安定した帯電性は得られるものの、筋状の白抜けの発生があり改善されなかった。
【００２５】
表３は、直流接触帯電器２とスコロトロン３を併用してテストを行った本実施例の結果を示したものである。
【表３】
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【００２６】
表３に示す本実施例では、直流接触帯電器に−１．３ｋＶ、グリッドワイヤに−５４０Ｖの印可電圧（Ｖｇ）を印加し、コロナワイヤに＋３００〜５００μＡの全電流を流している。表３よりわかるとおり、３００〜４００μＡ以上の全電流を流すことで、安定した感光体電位（Ｖｐｒ）が得られ、さらに筋状の白抜けの発生も改善することができた。  このように、本発明では、被帯電体電位Ｖｐｒと制御電極を│Ｖｐｒ│＞│Ｖｇ│とし、かつ被帯電体電位Ｖｐｒと制御電極の印加電圧Ｖｇが逆極性とすることにより白抜けによる画像欠陥の発生を防止できる。
【００２７】
また、本発明により、次に述べるとおり、感光体の摩耗に対して安定した帯電性が維持できる効果を奏することができる。
【００２８】
実施例と比較例において、１００万枚程度のプリントを採取することを想定して、感光体の膜厚が１０μｍ薄い１４μｍのものに交換して、先ほどと同様の評価を行った結果を表４に示す。
【表４】
2005266354.tif 000006
【００２９】
表４よりわかるとおり、比較例ではスコロトロン全電流によらず帯電ムラにより濃度低下部あるいは白抜け部が発生していることがわかる。一方、実施例においては先の例と変わらず良好な画像が得られた。
【００３０】
したがって、本実施例においては、経時変化があっても印加する電圧を変更せずに、良好な画像を得ることができるが、比較例においては、感光体の膜減りを検知する手段を設け、これに応じてＢＣＲ印加電圧を制御しなければならない。
【００３１】
このような結果が得られた理由としては、比較例の場合表４に示した全電流＝０μＡ時の感光体電位を見るとわかるように、スコロトロン突入前の感光体電位がスコロトロンのグリッド電位に近く（ΔＶ＜２０Ｖ程度）になっており、部分的に微小範囲でグリッド電圧以上に高帯電した部分が発生し、この部分が負放電のスコロトロンで平滑化されないためと考えている。
【００３２】
さらに、本発明では、次に述べるとおりオゾン濃度を低減させる効果を奏することができる。
【００３３】
本実施例と比較例において、発生するオゾン量の測定を行った。測定にあたっては、Ｄｙｌｅｃ社製オゾン濃度計（ＤａｓｉｂｅＤＹ１５００）を用いた。スコロトロンシールド背面部の軸方向中央付近に、管径８ｍｍのチューブを取り付けて、この部分のオゾン濃度を１０分間計測した。結果を表５に示す。
【表５】
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【００３４】
表５よりわかるとおり、本実施例の場合、比較例の１／５程度まで、オゾン量を低減することができた。
【実施例２】
【００３５】
実施例１の構成で、直流接触帯電器のかわりに、導電性ロールブラシに直流電圧を印加したものを用いた。このロールブラシだけを使ったときの本実施例で実施例１と同様の評価を行った結果を表６に示す。
【表６】
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【００３６】
表６より例えば、ブラシに−１．０ｋＶ印加すると感光体は約−６２０Ｖに帯電することがわかる。ここではブラシには−１．０〜−１．３ｋＶの電圧を印加し、グリッドには−５４０Ｖのバイアスを印加した。また、スコロトロンワイヤーには＋３００〜＋５００μＡの全電流を流した。
【００３７】
表６よりわかるとおり、ブラシに−１．０〜−１．１ｋＶ印加した時はスコロトロン電流によらず帯電ムラ（黒筋）が発生したが、−１．２〜−１．３ｋＶ印加では帯電ムラによる白筋のない良好な画像が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１に使用する帯電装置の説明図である。
【図２】本発明に使用する直流帯電記の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：感光体
２：直流接触帯電器
３：スコロトロン
３ａ：コロナワイヤ
３ｂ：グリットワイヤ
３ｃ：シールド部材
【図１】
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【図２】
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