(57)【要約】【課題】  ブラシ帯電器からトナーがこぼれて印字画質を劣化させてしまうのを防止する。【解決手段】  ブラシ帯電器を用いて像担持体を帯電するとともに転写残りトナーを回収し、回収したトナーを像担持体上に吐き出すようにした画像形成装置において、少なくとも像担持体の中心を通る水平線より鉛直方向下方側にブラシ帯電器（２）を配置し、ブラシ帯電器で回収したトナーを静電気力により像担持体（１）上に吐き出す構成としたものである。【選択図】        図２
2005173186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ帯電器を用いて像担持体を帯電するとともに転写残りトナーを回収し、回収したトナーを像担持体上に吐き出すようにした画像形成装置において、
少なくとも像担持体の中心を通る水平線より鉛直方向下方側にブラシ帯電器を配置し、ブラシ帯電器で回収したトナーを静電気力により像担持体上に吐き出すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
ブラシ帯電器は、像担持体側に開口するカバーで覆わ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３】
ブラシ帯電器は帯電ブラシが回転する型の帯電器であり、帯電ブラシがカバーに接触することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
帯電ブラシは斜毛処理されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシ帯電器を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシ帯電器を用いて感光体ドラムを帯電するものが知られている。ブラシ帯電器では導電性の帯電ブラシを感光体に接触させて帯電を行うため、放電によるオゾンの発生や火花放電による感光体表面の損傷が少なく、保守も容易である。しかし、他部品との電気的短絡や安全等を考慮して帯電ブラシを絶縁性ケースで覆うと、帯電ブラシがケースに接触することにより、ケース内壁に電荷や電荷を持ったトナーが溜まり、蓄積した電荷が放電し、ノイズの原因となったり、記録媒体上に放電跡を生じさせて画像を乱す等の問題がある。この対策として、帯電ブラシを導電性カバーで覆うようにしたものも提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−１００５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に示されているように帯電ブラシを導電性カバーで覆うブラシ帯電器では、導電性カバーの開口が重力方向を向いているため、印字動作停止中に、カバー内に浮遊しているトナーやカバー側壁についているトナーが落下して感光体に付着し、印字再開時の初期印字の画質を劣化させてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記課題を解決しようとするものであり、ブラシ帯電器からトナーがこぼれて印字画質を劣化させてしまうのを防止することを目的とする。
そのために本発明は、ブラシ帯電器を用いて像担持体を帯電するとともに転写残りトナーを回収し、回収したトナーを像担持体上に吐き出すようにした画像形成装置において、少なくとも像担持体の中心を通る水平線より鉛直方向下方側にブラシ帯電器を配置し、ブラシ帯電器で回収したトナーを静電気力により像担持体上に吐き出すことを特徴とする。
また、本発明は、ブラシ帯電器が像担持体側に開口するカバーで覆われていることを特徴とする。
また、本発明は、ブラシ帯電器は帯電ブラシが回転する型の帯電器であり、帯電ブラシがカバーに接触することを特徴とする。
また、本発明は、帯電ブラシが斜毛処理されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、像担持体の中心を通る水平線より鉛直方向下方側にブラシ帯電器を配置し、ブラシ帯電器で回収したトナーを静電気力により像担持体上に吐き出すようにしたのでブラシ帯電器から像担持体上にトナーがこぼれて印字画質が劣化するのを防止することができる。このことは、像担持体側に開口するカバーでブラシ帯電器を覆うことにより一層確実にすることができる。
また、回転する帯電ブラシをカバーに接触させることにより、カバー側壁に付着したトナーを掻き取り、ブラシから離脱したトナーがカバー内に蓄積するのを防止することが可能であり、このとき帯電ブラシを斜毛処理しておき、非回転時には帯電ブラシがカバー側壁に接触しないようにしておくことにより、ブラシにくせがついて像担持体への当接力の低下、カバー側壁の付着トナーの掻き取り力の低下が起こるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は画像形成装置の全体構成を説明する概略図で、モノカラーの場合を示したもの、或いはフルカラーであるが１つの現像器を例示したものである。
像担持体（感光体）１の外周面には、ブラシ帯電器２、露光ユニット３、現像器５、転写媒体７を挟んで転写ローラ６がそれぞれ配置されている。図示の例は、ブラシ帯電器２は帯電ブラシが回転するタイプのものであり、帯電ブラシは感光体１の外周面に当接して感光体１の回転方向に対して同方向、或いは逆方向で回転し、感光体との周速度差が感光体の速度に対して０〜３倍に設定される。
【０００７】
ブラシ帯電器２はＶｔｈ（放電開始電圧）の２倍以上の振幅をもつ交流電圧に、感光体を帯電させたい電圧（−４００〜−８００Ｖ）の直流電圧を重畳して金属製の軸を通してブラシに電圧を印加し、感光体の外周面を一様に帯電させる。ブラシ帯電器により一様に帯電した感光体１の外周面には露光ユニット３によって所望の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、この露光Ｌ１によって感光体上に静電潜像が形成される。この静電潜像が現像器５によって現像剤が付与されてトナー現像される。現像されたトナー像は、転写ローラ６により感光体１に押圧される転写位置において転写媒体７に転写され、さらに２次転写位置において用紙上に転写される。
【０００８】
転写媒体７に転写されなかった残留トナー８は、ブラシ帯電器２により回収される。転写工程を経た残留トナーの多くは電気的に中性に近く、ブラシ帯電器２において機械的に掻き取られて回収され、極性を持ったトナー（過帯電トナー）は交流バイアス電圧による電気的な力で帯電ブラシ側に引きつけられて回収される。
【０００９】
ブラシ帯電器に回収されたトナーは、ブラシに保持された状態で負極性に帯電され、非印字時、ブラシ帯電器の交流バイアスをＯＦＦとすることにより感光体上に吐き出される。そして、現像バイアスにより現像器で現像同時クリーニングされるか、現像バイアスをＯＦＦすることにより現像器を通過し、転写位置で転写媒体７へ転写されて転写媒体のクリーナにより回収される。なお、図示の例ではブラシが回転するタイプの帯電器を用いているが、ブラシ帯電器２はブラシが回転しないデッキ型ブラシ帯電器であってもよい。
【００１０】
ところで、図１の構成のものでは、ブラシ帯電器２の帯電ブラシ９に回収されたトナーのうち回転するブラシから離脱するものがあり、離脱したトナーはカバー１０の側壁に付着し、付着したトナー１１が感光体１上に重力で落下し、この落下したトナー１２が印字画質の劣化の原因となる。このような不具合が生じないようにした実施の形態について次に説明する。
【００１１】
図２はブラシが回転する型のブラシ帯電器を用いた画像形成装置の例を説明する図である。
本実施形態では、ブラシ帯電器２を感光体１の中心軸を通る水平線よりも鉛直方向下方に配置する。図１の場合と同様に、ブラシ帯電器２により一様に帯電した感光体１の外周面には露光ユニット３によって所望の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、この露光Ｌ１によって感光体上に静電潜像が形成される。この静電潜像が現像器５によって現像剤が付与されてトナー現像される。現像されたトナー像は、転写ローラ６により感光体１に押圧される転写位置において転写媒体７に転写され、さらに２次転写位置において用紙上に転写される。
【００１２】
転写媒体７に転写されなかった残留トナー８は、ブラシ帯電器２により回収される。転写工程を経た残留トナーの多くは電気的に中性に近く、ブラシ帯電器２において機械的に掻き取られて回収され、極性を持ったトナー（過帯電トナー）は交流バイアス電圧による電気的な力で帯電ブラシ側に引きつけられて回収される。
【００１３】
ブラシ帯電器に回収されたトナーは、ブラシに保持された状態で負極性に帯電され、非印字時、ブラシ帯電器の交流バイアスをＯＦＦとすることにより感光体上に吐き出される。このとき、ブラシ帯電器２は感光体の中心位置を通る水平線よりも鉛直方向下方側に配置されているので、回転するブラシから離脱してカバー１０の側壁に付着したトナー１１があっても感光体１上に重力で落下することはなく、負帯電トナーは帯電ブラシからの静電的な斥力でのみ感光体上へ吐き出される。そして、現像バイアスにより現像器で現像同時クリーニングされるか、現像バイアスをＯＦＦすることにより現像器を通過し、転写位置で転写媒体７へ転写されて転写媒体のクリーナにより回収される。
【００１４】
なお、本実施形態において、カバー側壁に付着したトナーが感光体上に重力で落下するのは防止することができるが、その反面、トナーがカバー内に蓄積してしまう可能性がある。そこで、帯電ブラシ９がカバー１０の側壁に接触して回転するようにブラシの回転径（回転軸からブラシ先端までの距離）を長くするか、カバーサイズを小さくし、カバー側壁に付着ないし堆積するトナーをブラシで掻き落としたり、掻き出してブラシに付着させるようにするのが好ましい。ブラシに付着させることができれば負帯電させて感光体上に吐き出すことができ、トナーがカバー内に蓄積するのを防止することができる。
【００１５】
図３はデッキ型ブラシ帯電器を用いた画像形成装置の例を説明する図である。
本実施形態は、帯電器としてデッキ型ブラシ帯電器を用いた以外は図２の場合と同様で、デッキ型ブラシ帯電器２０を感光体１の中心軸を通る水平線よりも鉛直方向下方側に配置する。デッキ型ブラシ帯電器２により一様に帯電した感光体１の外周面には露光ユニット３によって所望の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、この露光Ｌ１によって感光体上に静電潜像が形成される。この静電潜像が現像器５によって現像剤が付与されてトナー現像される。現像されたトナー像は、転写ローラ６により感光体１に押圧される転写位置において転写媒体７に転写され、さらに２次転写位置において用紙上に転写される。
【００１６】
転写媒体７に転写されなかった残留トナー８は、デッキ型ブラシ帯電器２０により回収される。転写工程を経た残留トナーの多くは電気的に中性に近く、デッキ型ブラシ帯電器２０において機械的に掻き取られて回収され、極性を持ったトナー（過帯電トナー）は交流バイアス電圧による電気的な力で帯電ブラシ側に引きつけられて回収される。
【００１７】
デッキ型ブラシ帯電器に回収されたトナーは、ブラシに保持された状態で負極性に帯電され、非印字時、ブラシ帯電器の交流バイアスをＯＦＦとすることにより感光体上に吐き出される。このとき、デッキ型ブラシ帯電器２０は感光体の中心位置を通る水平線よりも鉛直方向下方側に配置されているので、ブラシ２１から離脱してカバー２２の側壁に付着したトナー２３があっても感光体１上に重力で落下することはなく、負帯電トナーはブラシ２１との静電的な斥力でのみ感光体上へ吐き出される。そして、現像バイアスにより現像器で現像同時クリーニングされるか、現像バイアスをＯＦＦすることにより現像器を通過し、転写位置で転写媒体７へ転写されて転写媒体のクリーナにより回収される。
【００１８】
図４はブラシが回転する型のブラシ帯電器を用いた画像形成装置の他の例を説明する図である。
前述したように、図２の例において、帯電ブラシをカバーの側壁に接触させて回転するように構成することが望ましいが、その場合、帯電動作をする前からブラシはカバーに接触していることになる。特に、カートリッジ（感光体、帯電器、クリーナ（クリーナレスの場合はなし）をセット）を画像形成装置に装着する前の段階から、帯電ブラシはカバー、或いは感光体に押圧力をもって当接したままの状態であり、特にカートリッジ輸送時の環境が高温、高湿の場合、ブラシにくせ（クリープ）がついてしまう。そのため、カバー側壁のトナーの掻き落としが十分でなくなるとともに、帯電動作時に感光体との接触状態が局部的に変わり、ブラシの回転周期で感光体の帯電が不十分な区間が生じ、これによって画質の劣化を招いてしまう。
【００１９】
そこで、帯電ブラシを斜毛処理することにより、ブラシ帯電器を画像形成装置へ装着し、帯電動作を始めるまではカバー側壁や感光体と接触させない状態とし（図４（ａ））、帯電動作開始時には遠心力または静電吸着力によってブラシがカバー側壁、感光体と接触するようにする（図４（ｂ））。ブラシの斜毛処理は、例えば、回転軸に直線状のブラシの毛を放射状に植毛して形成した直毛形のブラシを、斜毛後の径の内径をもつパイプに回転させながら挿入して放置し、くせ付けする方法、同様に直毛形のブラシを、斜毛後の径の内径をもつパイプに回転させながら挿入したあと熱を加えブラシにくせ付けする方法、あらかじめ角度を持たせて斜めに植毛したシートを回転軸に巻き付ける方法などがある。
【００２０】
また、ブラシを斜毛とするために形状記憶材料を用いることもできる。その場合には、形状記憶材料に非帯電動作時の冷却した低温状態で斜毛となる形状を記憶させ、帯電動作時には遠心力または静電吸着力によりブラシをカバー側壁、感光体と接触させ、摩擦熱により高温状態とすることにより直毛形状とする。
（実施例）
バイアス条件は以下の通りである。
帯電：
画像作成時
ＡＣ：Ｖｐｐ＝１．２ｋＶ
ＤＣ：Ｖｄｃ＝−６００Ｖ
非画像形成時
ＡＣ：ｏｆｆ
ＤＣ：Ｖｄｃ＝−６００Ｖ
現像（非接触現像法式）
ＡＣ：Ｖｐｐ＝１．４ｋＶ
ＤＣ：Ｖｄｃ＝−３００Ｖ
１次転写
Ｖｄｃ＝＋４００Ｖ
２次転写
Ｖｄｃ＝＋２ｋＶ
〔有機感光体の作製例〕
直径３０ｍｍのアルミ引き抜き管を表面研磨した導電性支持体周面に、下引き層としてアルコール可溶性ナイロン｛東レ（株）製「ＣＭ８０００」｝６重量部とアミノシラン処理された酸化チタン微粒子４重量部とをメタノール１００重量部に溶解、分散させてなる塗工液をリングコーティング法で塗工し、温度１００℃で４０分乾燥させ、膜厚１．５〜２μｍの下引き層を形成した。
【００２１】
この下引き層上に、電荷発生顔料としてのオキシチタニルフタロシアニン顔料１重量部とブチラール樹脂｛ＢＸ−１、積水化学（株）製｝１重量部とジクロルエタン１００重量部とを、φ１ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミルで８時間分散させて得られる顔料分散液をリングコーティング法で塗工し、８０℃で２０分間乾燥させ、膜厚０．３μｍの電荷発生層を形成した。
【００２２】
この電荷発生層上に、スチリル化合物の電荷輸送物質４０重量部とポリカーボネート樹脂（パンライトＴＳ、帝人化成（株）製）６０重量部をトルエン４００重量部に溶解させ、乾燥膜厚が２２μｍになるように浸漬コーティング法で塗工、乾燥させて電荷輸送層を形成し、積層型の有機感光体｛ＯＰＣ（１）｝を作製した。
〔トナー１〕
スチレンモノマー８０重量部、アクリル酸ブチル２０重量部、およびアクリル酸５重量部からなるモノマー混合物を、
・水                                                  １０５重量部
・ノニオン乳化剤                                          １重量部
・アニオン乳化剤                                      １．５重量部
・過硫酸カリウム                                    ０．５５重量部
からなる水溶性混合物に添加し、窒素気流中下で攪拌を７０℃で８時間行った。重合反応後冷却し、乳白色の粒径０．２５μｍの樹脂エマルジョンを得た。
【００２３】
次に、
・この樹脂エマルジョン                                  ２００重量部
・ポリエチレンワックスエマルジョン（三洋化成工業（株）製）２０重量部
・フタロシアニンブルー                                      ７重量部
を、界面活性剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２重量部を含んだ水中へ分散し、ジエチルアミンを添加してｐＨを５．５に調整後攪拌しながら電解質の硫酸アルミニウムを０．３重量部を加え、ついでＴＫホモミキサーで高速攪拌し、分散を行った。
【００２４】
更に、スチレンモノマー４０重量部、アクリル酸ブチル１０重量部、サリチル酸亜鉛５重量部を水４０重量部と共に追加し、窒素気流下で攪拌しながら同様にして９０℃に加熱し、過酸化水素を加えて５時間重合させ粒子を成長させた。
【００２５】
重合停止後、会合粒子の結合強度を挙げるため、ｐＨを５以上に調整しなから９５℃に昇温し、５時間保持した。その後得られた粒子を水洗いし、４５℃で真空乾燥を１０時間行った。平均粒径６．８μｍ、円形度０．９８のトナー母粒子を得た。
【００２６】
このトナー母粒子に対し、ヘキサメチルシラザン（ＨＭＤＳ）により表面処理した疎水性シリカ（平均粒径１２ｎｍ、比表面積１４０ｍ2 ／ｇ）を１重量％、シランカップリング剤により表面処理した酸化チタン（平均粒径２０ｎｍ、比表面積９０ｍ2 ／ｇ）を０．８重量％添加し、シアントナーを作製した。
〔ブラシ〕
東英産業株式会社製のＲＥＣ  Ｂ６−９（商品名）を用いるようにした。なお、この帯電ブラシにおいては、レイヨンからなる繊維にカーボンブラックを１８重量％分散させた材料を使用し、ブラシの毛の長さが６．５ｍｍ，ブラシの太さが約２０μｍ，ブラシ密度が１５万本／ｉｎｃｈ2 ，繊維の抵抗値が１０6 〜１０8 Ωｃｍになったブラシ部を構成し、このブラシ部を金属製の軸（φ５ｍｍ）に巻きつけロール状に取り付けると共に、この金属製の軸を通してブラシ部に電圧を印加できるようにした。この時、直毛形のブラシの直径はφ１８であった。〔転写ベルト〕
ポリカーボネート（三菱瓦斯化学社製、商品名「ユーピロン：Ｅ−２０００」、ＭＦＲ４ｇ／１０ｍｉｎ、２８０℃）を８４％、アセチレンブラック（電気化学社製、商品名「デンカブラック」）を１６％の割合で各成分を押出成形機に供給し、混練温度２２０℃、吐出量４０ｋｇ／ｈで混練し、ペレットを製造した。得られたペレットにて、環状ダイ付き４０φの押出機を用い、環状ダイより下方に溶融チューブの状態で押出す。押出した溶融チューブを、環状ダイと同一軸線上に支持棒を介して装着した、冷却マンドレル外表面に接しめて冷却固化させてシームレスチューブとした。次に、シームレスチューブの中に設置されている中子と、外側に設置されているロールにより、シームレスチューブ（所定の長さに切断したものがシームレスベルト）を円筒形を保持した状態で引き取った。
体積抵抗率は１０8 Ω・ｃｍ（アドバンテスト社製ＲＡ８３４０Ａを用いＪＩＳ  Ｋ−６９１１に準拠し厚み１５０μｍのサンプルを用い測定を行った。印加電圧は１００Ｖ／１５０μｍとした。但し電極を導電性シリコーンゴム  、試料への電極押しつけ力を４ｋｇとする。）
上記の条件を〔表１〕のように場合分けし、感光体表面とブラシ回転軸中心の距離が８ｍｍになるように感光体ユニットを作成し、
〔構成１〕
ブラシにケースを設け、開口部（感光体とブラシが接触する部分）が重力方向に対し逆方向の成分を有する構成
〔構成２〕
ブラシにケースを設け、開口部（感光体とブラシが接触する部分）が重力方向に対し同方向の成分を有する構成
のそれぞれにおいて、連続印字を行い出力画像に生じる露光部以外のトナー付着の有無について確認した。
【００２７】
【表１】
2005173186.tif 000003
【００２８】
この結果はブラシで回収した転写残りトナーの１部がブラシから遊離し、ケースに付着して駆動源の振動などによって" 構成２" の場合は感光体上にトナー落ち（付着）してそのまま転写されて出力画像になってしまうことを意味している。ローラタイプのブラシはケース内でトナーが蓄積しても蓄積量が一定値に達するとブラシの毛先とケースのクリアランスを埋めるので、蓄積したトナーがブラシの毛先に接触し、ブラシにもう一度回収されて紙間で感光体に吐き出せるのでデッキタイプよりも有利である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、ブラシ帯電器からトナーがこぼれて印字画質を劣化させてしまうのを防止することができるので、産業上の利用価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】画像形成装置の全体構成を説明する概略図である。
【図２】回転型ブラシ帯電器を用いた画像形成装置の例の説明図である。
【図３】デッキ型ブラシ帯電器を用いた画像形成装置の例の説明図である。
【図４】回転型ブラシ帯電器を用いた画像形成装置の他の例の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…感光体、２…ブラシ帯電器、３…露光ユニット、５…現像器、６…転写ローラ、７…転写媒体、８…転写残りトナー、９…帯電ブラシ、１０…カバー、１１…付着トナー。
【図１】
2005173186.tif 000004
【図２】
2005173186.tif 000005
【図３】
2005173186.tif 000006
【図４】
2005173186.tif 000007