(57)【要約】【課題】  帯電ブラシがへたって当接力が低下するのを防止する。【解決手段】  ブラシ帯電器を用いる画像形成装置において、ブラシ帯電器の帯電ブラシ（１０）は、画像形成装置へ装着され、かつ帯電動作を始めるまで像担持体（１）に対して非接触であり、帯電動作時に遠心力もしくは静電吸着力により像担持体に対して接触する構成を有するものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ帯電器を用いる画像形成装置において、
ブラシ帯電器の帯電ブラシは、画像形成装置に装着され、かつ帯電動作を始めるまで像担持体に対して非接触であり、帯電動作時に遠心力もしくは静電吸着力により像担持体に対して接触することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
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１記載の画像形成装置。
【請求項３】
帯電ブラシは、斜毛処理前は像担持体へのブラシの食い込み深さが１ｍｍ以上であり、斜毛処理後は像担持体に対して非接触であ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】
帯電ブラシ材料が形状記憶材料を含有していることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の画像形成装置。
【請求項５】
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１周以上回転した後、帯電動作を開始するように制御されることを特徴とする請求項１乃至４何れか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、保守も容易である利点がある反面、帯電ブラシが帯電休止時にも感光体表面に接触しているため、感光体表面が劣化したり、帯電ブラシに加わる外力により帯電ブラシがへたって感光体への当接力が弱まり、帯電性能が劣化するなどの不具合が生ずる。この対策として、帯電休止時には、帯電ブラシを感光体から離間させる機構を設けるようにしたものが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭５９−２０４８６０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に示されているブラシ帯電器では、帯電休止時に帯電ブラシを機械的に離間させているため、離間させるための機構が必要となり、装置の大型化をまねいてしまう。
【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、ブラシ帯電器の構成に何らの機構を付加することなく、帯電ブラシがへたって当接力が低下する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る画像形成装置において、ブラシ帯電器の帯電ブラシは、画像形成装置に装着され、かつ帯電動作を始めるまで像担持体に対して非接触であり、帯電動作時に遠心力もしくは静電吸着力により像担持体に対して接触することを特徴とする。
また、本発明は、帯電ブラシは斜毛処理されていることを特徴とする。
また、本発明は、帯電ブラシは、斜毛処理前は像担持体へのブラシの食い込み深さが１ｍｍ以上であり、斜毛処理後は像担持体に対して非接触であることを特徴とする。
また、本発明は、帯電ブラシ材料が形状記憶材料を含有し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１周以上回転した後、帯電動作を開始するように制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、ブラシ帯電器が画像形成装置に装着され、かつ帯電動作を始めるまで帯電ブラシは像担持体に対して非接触であり、帯電動作時に遠心力もしくは静電吸着力により像担持体に対して接触するため、ブラシ帯電器の構成に何らの機構を付加することなく、帯電ブラシがへたって当接力が低下するのを防止することができる。
また、帯電ブラシは斜毛処理され、斜毛処理前は像担持体へのブラシの食い込み深さが１ｍｍ以上であり、斜毛処理後は像担持体に対して非接触であるため、特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
また、帯電ブラシ材料に形状記憶材料を含有させることにより、帯電ブラシの形状記憶により、ブラシ帯電器を装置に装着し、帯電動作を始めるまでは帯電ブラシを像担持体に対して確実に非接触とすることが可能である。
また、帯電ブラシが回転する型の帯電器の場合、帯電ブラシを１周以上回転した後、帯電動作を開始するように制御するので、帯電ブラシが像担持体に対して完全に接触してから帯電動作を開始することができる。
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
図２は本実施形態のブラシ帯電器を用いた画像形成装置の要部を説明する図で、図２（ａ）はブラシ帯電器が画像形成装置へ装着され、かつ帯電動作を始めるまでの状態、図２（ｂ）はブラシ帯電器が帯電動作を開始した状態を示している。なお、図示のブラシ帯電器はブラシが回転するタイプのものである。
【００１２】
従来のブラシ帯電器は、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）がつき、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、これによって画質が劣化する。
【００１３】
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感光体と接触させない状態とし（図２（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感光体と接触するようにする（図２（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。
【００１４】
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。
【００１５】
このように、画像形成装置へ装着し、帯電動作を始めるまでは帯電ブラシを感光体と接触しないよう斜毛処理することにより、ブラシ帯電器に何らの機構を付加することなく、帯電ブラシがへたって当接力が低下するのを防止することができる。なお、斜毛処理後のブラシ半径（ブラシの回転軸から毛の先端までの距離）をＬ１、斜毛前のブラシ半径をＬ２、感光体表面とブラシの回転軸との距離をＬとしたとき、Ｌ１＜Ｌ＜Ｌ２となるカートリッジ構造とし、このとき（Ｌ２−Ｌ）が回転時のブラシの感光体への食い込み深さであり、帯電の安定性、残留トナーの掻き取り能力から０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上であり、ブラシの周速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることが望ましい。
【００１６】
図３は本実施形態のブラシ帯電器を用いた画像形成装置の他の例の要部を説明する図で、図３（ａ）はブラシ帯電器が画像形成装置へ装着され、かつ帯電動作を始めるまでの状態、図３（ｂ）はブラシ帯電器が帯電動作を開始した状態を示している。なお、図示のブラシ帯電器はブラシが回転しないデッキ型のものである。
デッキ型のブラシ帯電器は、導電性部材に導電性ブラシを植毛したものであり、例えば、導電性両面テープにブラシを植毛して金属プレートに貼り付けたもの、或いはカーボンを含有させた樹脂にブラシを植え込んだものであり、図２の場合と同様に、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感光体と接触させないように斜毛処理し（図３（ａ））、帯電動作開始時には静電吸着力によってブラシ先端が起きて感光体と接触する（図３（ｂ））。なお、デッキ型ブラシ帯電器の場合にも、ブラシ材料として形状記憶材料を用いて斜毛処理することもできる。
（実施例）
通常印字時のバイアス条件は以下の通りである。
帯電：
ＡＣ：Ｖｐｐ＝１．２ｋＶ
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
〔帯電ブラシ１〕
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。
また、このブラシを斜毛処理するが、その方法は前記した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、その外径より小さい内径をもつパイプ内に、帯電動作時の回転方向と同方向に回転しながら差込んでブラシの毛の曲げ方向を揃える。そののちブラシの回転軸がパイプと同心になるようにパイプの両端において回転軸を固定して、箇々のブラシの毛が同一形状で斜めになるようにしたのち、適切な時間だけ放置後パイプから引出す方法により行った。この時、直毛形のブラシの直径はφ１８、斜毛後のブラシの直径はφ１４であった。
〔帯電ブラシ２〕
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。
〔帯電ブラシ３〕
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６ｍｍ，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φ１７であった。
〔帯電ブラシ４〕
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５．５ｍｍ，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φ１６であった。
〔帯電ブラシ５〕
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７．５ｍｍ，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。
また、このブラシを斜毛処理するが、その方法は前記した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、その外径より小さい内径をもつパイプ内に、帯電動作時の回転方向と同方向に回転しながら差込んでブラシの毛の曲げ方向を揃える。そののちブラシの回転軸がパイプと同心になるようにパイプの両端において回転軸を固定して、箇々のブラシの毛が同一形状で斜めになるようにしたのち、適切な時間だけ放置後パイプから引出す方法により行った。この時、直毛形のブラシの直径はφ２０、斜毛後のブラシの直径は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、５５℃、８５％の環境で７日間放置した後、
帯電：
ＡＣ：Ｖｐｐ＝１．２ｋＶ
ＤＣ：Ｖｄｃ＝−３００Ｖ
現像（非接触現像法式）
ＡＣ：Ｖｐｐ＝１．４ｋＶ
ＤＣ：Ｖｄｃ＝−３００Ｖ
のバイアス設定にて非露光印字を行い、帯電むら画像を出力し、帯電ブラシと感光体の接触圧の変化によるブラシ回転周期の濃度むらを確認し判定を行った。また、同時に濃度むら判定以外にブラシの接触状態による画質（ブラシ目で帯電不均一になることによるガサツキ）の判断も行った。なお、今回の実験は感光体回転方向とブラシ回転方向が逆方向になるように設定し、ブラシの周速度は感光体の周速度と同一にする。また、斜毛の方向は回転方向と同一の方向になるようにする。
【００２３】
【表１】
2005173185.tif 000003
【００２４】
比較例１は放置状態においてブラシの感光体に圧接している部分に" くせ" がつき、帯電むらが生じた。ただし、その他の部分は" くせ" はつかないため" ガサツキ" は見られなかった。
【００２５】
比較例２はブラシと感光体の食い込み深さが浅く、比較例１に比べ、帯電むらは比較的良好だが、全周にわたりブラシと感光体の接触が不十分なのでガサツキが見られた。
【００２６】
比較例３は感光体にブラシの毛が触れているだけ（食い込み深さ０ｍｍのため）なので放置試験で" くせ" はつかず、帯電むらは生じないが、ブラシと感光体の接触が不十分なのでガサツキが見られた。
【００２７】
比較例４はブラシの斜毛後の状態でも感光体にブラシが圧接しているために帯電むらが生じた。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、ブラシ帯電器の構成に何らの機構を付加することなく、帯電ブラシがへたって当接力が低下する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】
【００２９】
【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要部説明図である。
【図３】デッキ型ブラシ帯電器を用いた画像形成装置の要部説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
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。
【図１】
2005173185.tif 000004
【図２】
2005173185.tif 000005
【図３】
2005173185.tif 000006