(57)【要約】【課題】像担持体表面の帯電均一性を向上できると共に帯電ローラの汚れを低減できる画像形成装置の提供。【解決手段】回転可能な像担持体１と、電圧を印加され、回転中の前記像担持体表面を帯電する帯電部材３と、前記像担持体表面の帯電面に形成された潜像を現像トナーを用いてトナー画像として現像する現像手段と、を有する。帯電ローラ表面と像担持体表面との間のギャップをＧ（μｍ）、帯電ローラ表面粗さをＲｚｃ（μｍ）、像担持体表面粗さをＲｚｄ（μｍ）とし、前記現像トナーの平均粒径をＤＴ（μｍ）とすると、  ２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ、Ｒｚｃ≦３０、Ｒｚｄ≦３．０の関係を満たす構成とする。【選択図】図２
2007334119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な像担持体と、電圧を印加され、回転中の前記像担持体表面を帯電する帯電部材と、前記像担持体表面の帯電面に形成された潜像を現像トナーを用いてトナー画像として現像する現像手段と、を有し、前記トナー画像を転写して記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
前記帯電部材は円筒あるいは円柱状の導電性部材の表面に抵抗層を備える回転可能な帯電ローラであり、前記帯電ローラ表面と前記像担持体表面との間のギャップをＧ（μｍ）、前記帯電ローラ表面粗さをＲｚｃ（μｍ）、前記像担持体表面粗さをＲｚｄ（μｍ）とし、前記現像トナーの平均粒径をＤＴ（μｍ）とすると、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ、Ｒｚｃ≦３０、Ｒｚｄ≦３．０
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
回転可能な像担持体と、電圧を印加され、回転中の前記像担持体表面を帯電する帯電部材と、前記像担持体表面の帯電面に形成された潜像を現像トナーとキャリアを用いてトナー画像として現像する現像手段と、を有し、前記トナー画像を転写して記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
前記帯電部材は円筒あるいは円柱状の導電性部材の表面に抵抗層を備える回転可能な帯電ローラであり、前記帯電ローラ表面と前記像担持体表面との間のギャップをＧ（μｍ）、前記帯電ローラ表面粗さをＲｚｃ（μｍ）、前記像担持体表面粗さをＲｚｄ（μｍ）、前記現像トナーの平均粒径をＤＴ（μｍ）、前記キャリアの平均粒径をＤＣ（μｍ）とすると、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＣ＜Ｇ、ＤＴ＜Ｇ、Ｒｚｃ≦３０、Ｒｚｄ≦３．０
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電ローラ表面を清掃する清掃部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置
【請求項４】
前記清掃部材は、前記帯電ローラの軸線方向で前記帯電ローラ表面と接触するローラ状のブラシを備えるブラシローラであって、前記ブラシの材料は太さが１０〜５０μｍの繊維であり、前記ブラシの繊維密度が１００００〜３０００００本／ｃｍ２であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記清掃部材は、前記帯電ローラの軸線方向で前記帯電ローラ表面と接触するシート状のブラシを備えるブラシシートであって、前記ブラシの材料は太さが２０〜１００μｍの繊維であり、前記ブラシの繊維密度が３００〜２０００本／ｃｍ２であり、前記ブラシシートは駆動手段に結合され、前記駆動手段によって前記ブラシが前記帯電ローラの軸線方向に往復動されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体表面上に、粒子形状が立方体状及び／または直方体状であり、かつ粒径が３０〜３００ｎｍの無機微粉体を前記像担持体表面に供給する手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記帯電ローラ表面を清掃する清掃部材を有し、前記清掃部材は、前記帯電ローラの軸線方向で帯電ローラ表面と接触するローラ状のブラシを備えるブラシローラであって、前記ブラシの材料は太さが３０〜１００μｍの繊維であり、前記ブラシの繊維密度が５００〜１０００００本／ｃｍ２であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記帯電ローラ表面を清掃する清掃部材を有し、前記清掃部材は、前記帯電ローラの軸線方向で帯電ローラ表面と接触するシート状のブラシを備えるブラシシートであって、前記ブラシの材料は太さが５０〜２００μｍの繊維であり、前記ブラシの繊維密度が５０〜１０００本／ｃｍ２であり、前記ブラシシートは駆動手段に結合され、前記駆動手段によって前記ブラシが帯電ローラの軸線方向に往復動されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記清掃部材は、前記帯電ローラ表面に付着している物質を荷電させる機能を有していることを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
回転中の前記像担持体表面に対して前記帯電ローラ表面が所定の相対速度差をもって回転するように、前記帯電ローラを前記像担持体と同方向もしくは逆方向に回転駆動する駆動手段を有することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記帯電ローラが前記像担持体表面の帯電を行う前の非画像形成時に前記帯電ローラを回転駆動するように前記駆動手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記帯電ローラが前記像担持体表面の帯電を行う画像形成時に前記帯電ローラを回転駆動するように前記駆動手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記帯電ローラ表面の回転中の前記像担持体表面に対する相対速度差が２０％以上となるように前記駆動手段の制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記帯電ローラの回転速度を大気中の水分量に応じて可変するように前記駆動手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、大気中の水分量が少ないほど前記帯電ローラの回転速度が速くなるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記帯電ローラの回転駆動のＯｎ/Ｏｆｆを前記潜像を形成するための画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数に応じて制御することを特徴する請求項１０から１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記帯電ローラは、前記像担持体表面と接触して前記ギャップを形成するスペーサー部材を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記帯電ローラは、前記像担持体表面との間に前記ギャップを形成するように前記画像形成装置の装置本体に回転可能に保持されていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに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、記録媒体に画像を形成する電子写真複写機や、電子写真プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置において、被帯電体（像担持体）の外周面（表面）を所望の極性・電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置として、特許文献１、或いは特許文献２に記載のものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、被帯電体と帯電部材のギャップを０．０１インチ（２５４μｍ）〜０．０６インチ（１５２４μｍ）とし、１０９〜１０１３Ω・ｃｍの抵抗層と１０１１〜５×１０１３Ω・ｃｍの保護層を有するローラに電気バイアスを印加する帯電装置が記載してある。
【０００４】
特許文献２には、被帯電体と非接触で帯電ローラに交流バイアスを印可する帯電装置が記載されている。またこの帯電装置では、帯電ローラにおいて交流バイアスを印可する際の被帯電体とのギャップは５μｍ〜３００μｍであり、３０μｍの時が最も好ましいとされている。
【特許文献１】米国特許第３，９３５，５１７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１４６，２８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被帯電体である像担持体と非接触に構成した帯電ローラについて開示している特許文献１では、帯電ローラと像担持体とのギャップが２５４μｍ以上で帯電が不安定で且つ帯電しにくく局所的な帯電を起こす傾向がある。そのために、像担持体表面を一様に帯電させるのに必要な電流量（若しくは印加電圧）が高くなる。又、帯電開始時の電圧印加による像担持体表面の電位が８００Ｖ以上と高く、一般的に目標とされる電位５００〜７００Ｖに合わせられず、更にマクロ的な感光体電位の調節さえもできない。
【０００６】
特許文献２では、被帯電体と帯電ローラとのギャップは５μｍ〜３００μｍであり、３０μｍの時が最も好ましいとされているが、帯電ローラ表面の粗さ、被帯電体表面の粗さ等については考慮されていない。
【０００７】
本発明の目的は、像担持体表面の帯電均一性を向上できると共に帯電ローラの汚れを低減できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、回転可能な像担持体と、電圧を印加され、回転中の前記像担持体表面を帯電する帯電部材と、前記像担持体表面の帯電面に形成された潜像を現像トナーを用いてトナー画像として現像する現像手段と、を有し、前記トナー画像を転写して記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
前記帯電部材は円筒あるいは円柱状の導電性部材の表面に抵抗層を備える回転可能な帯電ローラであり、前記帯電ローラ表面と前記像担持体表面との間のギャップをＧ（μｍ）、前記帯電ローラ表面粗さをＲｚｃ（μｍ）、前記像担持体表面粗さをＲｚｄ（μｍ）とし、前記現像トナーの平均粒径をＤＴ（μｍ）とすると、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ、Ｒｚｃ≦３０、Ｒｚｄ≦３．０
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
本発明に係る画像形成装置の他の代表的な構成は、回転可能な像担持体と、電圧を印加され、回転中の前記像担持体表面を帯電する帯電部材と、前記像担持体表面の帯電面に形成された潜像を現像トナーとキャリアを用いてトナー画像として現像する現像手段と、を有し、前記トナー画像を転写して記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
前記帯電部材は円筒あるいは円柱状の導電性部材の表面に抵抗層を備える回転可能な帯電ローラであり、前記帯電ローラ表面と前記像担持体表面との間のギャップをＧ（μｍ）、前記帯電ローラ表面粗さをＲｚｃ（μｍ）、前記像担持体表面粗さをＲｚｄ（μｍ）、前記キャリアの平均粒径をＤＣ（μｍ）とすると、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＣ＜Ｇ、Ｒｚｃ≦３０、Ｒｚｄ≦３．０
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ギャップＧ（μｍ）、帯電ローラ表面粗さＲｚｃ（μｍ）、像担持体表面粗さＲｚｄ（μｍ）、キャリアの平均粒径ＤＣ（μｍ）において、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＣ＜Ｇ、Ｒｚｃ≦３０、Ｒｚｄ≦３．０
の関係を満たすことによって、像担持体表面の帯電均一性を向上できると共に帯電ローラの汚れを低減できる。
【００１１】
また、ギャップＧ（μｍ）、帯電ローラ表面粗さをＲｚｃ（μｍ）、像担持体表面粗さをＲｚｄ（μｍ）、キャリアの平均粒径をＤＣ（μｍ）において、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＣ＜Ｇ、Ｒｚｃ≦３０、Ｒｚｄ≦３．０
の関係を満たすことによって、像担持体表面の帯電均一性を向上できると共に帯電ローラの汚れを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００１３】
（１）画像形成装置の全体構成
図１は本発明に係る画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真方式の複写機である。
【００１４】
本実施例に示す画像形成装置は、コピー開始信号を入力すると、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を所定のプロセス・スピード（周速度：２００ｍｍ／ｓｅｃ）をもって矢印方向に回転する。その感光ドラム１の外周面（表面）は前露光ランプ８で均一に除電を受けた後、帯電装置（帯電器）の帯電部材としての帯電ローラ３により所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００１５】
リーダ部Ａにおいて、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサ等を一体に収納するユニット９が原稿台１０上に置かれた原稿Ｇを照射しながら走査する。その照明走査光の原稿面反射光（画像情報）が短焦点レンズアレイによって結像され、ＣＣＤセンサに入射される。ＣＣＤセンサは、受光部において原稿面反射光に応じた光信号を電荷信号に変換し、転送部においてその電荷信号をクロックパルスに同期して順次出力部へ転送する。そして出力部においてその電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。ＣＣＤセンサから出力される電圧信号に基づいて得られたアナログ信号は所定の画像処理が行われ、デジタル信号（画像情報信号）に変換されてプリンタ部に送られる。また、そのデジタル信号を図示しない画像処理部（ＣＰＵ）で画素毎にその出力レベルを積算し、これをビデオカウンタで画像濃度のビデオカウント数に変換している。そしてそのビデオカウント数を用いて現像トナー消費量を見積もり、そこから転写効率も踏まえて帯電ローラ３の汚れ具合を予測するようにしている。
【００１６】
プリンタ部Ｂにおいて、感光ドラム１表面の帯電面に対して、固体レーザ素子、高速で回転するポリゴン・ミラー等を含むレーザ露光装置（露光手段）２により、上記デジタル信号に対応して強度変調されたレーザビームＥによる走査露光がなされる。これにより感光ドラム１表面に原稿Ｇの画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像は現像装置（現像手段）４により現像剤としての現像トナーによって現像される。
【００１７】
本実施例では現像方式として磁性１成分現像法を用いている。現像装置４において、４ａは図示しないマグネット・ローラを内包する直径１６ｍｍの非磁性の現象スリーブである。４ｂは現像トナーを収納する現像容器である。この現象スリーブ４ａの外周面（表面）に粒径７μｍの現像トナー（ネガトナー）をコートし、感光ドラム１表面との距離を２００μｍに固定した状態で、その現象スリーブ４ａを感光ドラム１と等速で回転させる。そしてその現像スリーブ４ａに現像バイアス電源Ｓ２より現像バイアス電圧を印加する。印加電圧は−５００Ｖの直流電圧と、周波数１．８ｋＨｚ、ピーク間電圧１．６ｋＶの矩形の交流電圧を重畳したものを用いる。その印加電圧によって現像スリーブ４ａ表面のトナーを感光ドラム１表面の潜像に飛翔させ潜像を現像するジャンピング現象を行わせる。本実施例で用いたトナーの外添処方は次の通りである。磁性トナーに対し外添剤としてチタン酸ストロンチウム（不定形、平均粒径約１．０μｍ）を３．０重量部、疎水性シリカ（不定形、平均粒径約２０ｎｍ）を１．０重量部外添した。そしてそれを現像トナーとして用いている。
【００１８】
本実施形態で用いられる現像法、現像剤はこれに限らず非磁性１成分現像、２成分現像法等も好適に用いることができる。
【００１９】
一方、給送部Ｃから記録媒体としての転写紙、ＯＨＰシート等の転写材Ｐが給送ローラ６によりレジストローラ７に供給される。その転写材Ｐはレジストローラ７により感光ドラム１表面とこれに所定の加圧力で接触させた転写手段としての中抵抗の転写ローラ１１の外周面（表面）との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイミングにて導入される。転写ローラ１１には転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加される。ニップ部Ｔに導入された転写材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ１１とにより挟持されて搬送され、その搬送過程で感光ドラム１表面からトナー画像が静電気力によって転写材Ｐ上に順次転写されていく。
【００２０】
トナー画像の転写後に感光ドラム１表面は、クリーニング装置５のクリーニングブレード５ａによって転写残トナー等が除去され、次の画像形成に供される。
【００２１】
トナー画像の転写を受けて感光ドラム１表面から曲率分離した転写材Ｐは、画像加熱定着装置１２において、加熱定着ローラ１２ａとこれに所定の加圧力にて接触させた加圧ローラ１２ｂとの間の定着ニップ部Ｎに導入される。そしてその転写材Ｐはニップ部Ｎにおいて定着ローラ１２ａと加圧ローラ１２ｂとで挟持されて搬送され、その搬送過程で熱と圧力を受けることによってトナー画像が転写材Ｐ上に定着される。そしてニップ部Ｎを出た転写材Ｐは画像形成物（プリント、コピー）として排出トレイ１３へ排出される。
【００２２】
１４はプロセスカートリッジであり、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセスとしての、帯電ローラ３と、現像装置４と、クリーニング装置５と、を一体的にカートリッジ化したものである。このカートリッジ１４は画像形成装置の筐体を構成する画像形成装置本体１００に取り外し可能に装着されている。
【００２３】
（２）感光ドラム１と帯電ローラ３の非接触構造
図２において、（ａ）は感光ドラム１と帯電ローラ３の関係を表す側面図、（ｂ）は感光ドラム１と帯電ローラ３の関係を表す正面図である。
【００２４】
本実施例においては、感光ドラム１として、ドラム基材となる円筒状の細長いドラムシリンダの表面層を電子線照射により硬化させた高耐久ドラムを用いた。後述のように帯電ローラ３の機能を長期的に維持することができるため、感光ドラム１としても磨耗性に優れ、長期的に用いられるものが好ましい。また、感光ドラム１は本実施例のものに限定されるものではなく、感光材料として通常の有機感光体（ＯＰＣ）、アモルファスＳｉ等の無機感光体等も好適に用いられる。
【００２５】
図２に示すように、感光ドラム１は、ドラムシリンダの長手両端部に設けられたドラム軸１ａ，１ｂによりカートリッジ１４のカートリッジフレーム１４ａ，１４ｂに軸受１５ａ，１５ｂを介して回転可能に保持されている。ドラム軸１ａはドラムギア１６を有し、このドラムギア１６が装置本体１００に設けられた回転駆動手段としてのモータ（メインモータ）Ｍ１により回転駆動されることによって、感光ドラム１が図１に示す矢印方向に回転される。
【００２６】
帯電ローラ３は、円筒或は円柱状の細長い導電性部材としての芯金３ａと、その芯金３ａの長手両端部に設けられたスペーサ部材としての突き当てコロ３ｂ１，３ｂ２と、そのコロ３ｂ１，３ｂ２間で芯金３ａ周りに設けられた抵抗層３ｃと、を有する。芯金３ａの材料は鉄、或いはステンレス鋼である。コロ３ｂ１，３ｂ２は芯金３ａよりも径の大きい円板状に形成してある。コロ３ｂ１，３ｂ２の材料は樹脂である。抵抗層３ｃの体積固有抵抗は１０４〜１０１２Ω・ｃｍである。またその抵抗層３ｃの外周面（表面）を覆うようにして体積固有抵抗１０４〜１０１２Ω・ｃｍの表面層３ｄを設けても良い。
【００２７】
この帯電ローラ３は、感光ドラム１の母線方向（主走査方向）に配置され、コロ３ｂ１，３ｂ２の外周面（表面）を感光ドラム１表面に突き当てている。そしてその状態で、芯金３ａは長手両端部がフレーム１４ａ，１４ｂに軸受１７ａ，１７ｂを介して回転可能に保持されている。感光ドラム１表面にコロ３ｂ１，３ｂ２を突き当てることによって帯電ローラ３表面すなわち表面層３ｄと感光ドラム１表面との間に所定量の近接ギャップＧを形成している。つまりコロ３ｂ１，３ｂ２は感光ドラム１表面と接触して感光ドラム１表面と帯電ローラ３表面との間にギャップＧを保持する。このコロ３ｂ１，３ｂ２が感光ドラム１表面から感光ドラム１の回転力を受けることによって帯電ローラ３は感光ドラム１の回転に伴い従動回転する。
【００２８】
抵抗層３ｃとしては、ＥＥＡ樹脂（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＭ樹脂（ポリアセタール）、ＰＡ樹脂（ナイロン、ポリアミド）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）、ＡＢＳ等の樹脂材料が用いられる。また、抵抗層３ｃとして、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴム等のゴム材料に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質が分散導電性材料として用いられる。また、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
【００２９】
表面層３ｄの材料に関しては特に限定されない。表面層３ｄとして、導電性微粒子をポリマーバインダー中に分散したものを抵抗層３ｃ上に塗布することにより得られる導電層で形成すれは容易に形成できる。また均質な表面を形成することに適している。このとき用いた導電性微粒子の１次粒径は１００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下のものが良い。導電性微粒子としては、導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、カーボンブラック、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム等が用いられ、これらを絶縁性微粒子の表面にコーティングして用いても良い。前記導電性微粒子の含有量は体積抵抗が十分に低くなるように使用され、好ましくは１×１０１０Ω・ｃｍ以下の抵抗となるように添加される。より好ましくは１×１０８Ω・ｃｍ以下で用いられる。本実施例では５×１０５Ω・ｃｍのローラ抵抗の帯電ローラ３を用いた。
【００３０】
帯電ローラ３の芯金３ａには帯電バイアス電圧印加電源Ｓ１から直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧（時間と共に周期的に電圧値が変化する電圧）が印加される。そしてその振動電圧によって感光ドラム１表面が一様に帯電される。帯電ローラ３に対する印可電圧は、例えば感光ドラム１の帯電開始電圧の倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧と直流電圧を重畳した振動電圧が好ましい。又、振動電圧の波形としては正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波、更には直流でも良い。
【００３１】
本実施例では、帯電ローラ３表面に図示しないパッド式の清掃部材を転写材Ｐの画像形成枚数に応じて当接させることにより、帯電ローラ３表面を清掃する構成とした。清掃部材を帯電ローラ３表面に当接させる場合の転写材Ｐの画像形成枚数は５００枚である。つまり清掃部材は、転写材Ｐの画像形成枚数が５００枚に達した時点で帯電ローラ３表面に当接され、帯電ローラ３表面を清掃する。
【００３２】
（３）クリーニングブレード５ａ
図３はクリーニングブレード５ａの説明図である。
【００３３】
クリーニングブレード５ａは、感光ドラム１の長手方向において感光ドラム１表面に沿って配設された細長い板金等のブレード保持部材５ａ１と、その保持部材５ａ１の先端部に一体的に設けられたポリウレタンゴム等のブレード５ａ２と、を有する。保持部材５ａ１は長手両端部がフレーム１４ａに支持され、ブレード５ａ２の先端を感光ドラム１表面に所定の侵入量、設定角の条件で当接させている。ブレード５ａ２において、ゴム硬度としては５０〜８５°（ＪＩＳ  Ａ）が好ましく、より好ましくは、６０〜８０°（ＪＩＳ  Ａ）である。本実施例ではブレード５ａ２として、ゴム硬度７０°（ＪＩＳ  Ａ）のウレタンゴムを用いた。そしてブレード５ａ２の感光ドラム１表面に対する設定角は２２°とし、侵入量は０．５〜１．３ｍｍとした。そしてその範囲で、ブレード５ａ２の感光ドラム１表面への当接圧が０．０９８〜０．４９Ｐａ（１０〜５０ｇ／ｃｍ）の範囲となるようにした。ブレード５ａ２の当接圧は、０．０９８〜０．４９Ｐａであることが好ましい。ブレード５ａ２の当接圧が０．０９８（１０ｇ／ｃｍ）未満である場合、トナーすり抜けによるクリーニング不良が発生しやすくなる傾向がある。また当接圧が０．４９Ｐａ（５０ｇ／ｃｍ）を超える場合、ブレード欠けにより満足な耐久性が得られにくくなる傾向がある。
【００３４】
（４）感光ドラム１表面の粗面加工
図４は研磨シートを用いて感光ドラム１表面を粗面加工する研磨機の一例の説明図である。
【００３５】
研磨機は、研磨砥粒を結着樹脂に分散させたものをシート基材に塗布した研磨シート２０を有する。シート２０は送り用軸２１に巻かれている。その軸２１にはシート２０を送る方向と逆方向に張力を与えるようにモータ２５が連結されている。２４はモータ２６が連結された巻取り用軸である。シート２０は、軸２１，２４がモータ２５，２６により矢印方向に回転されることによって、ガイドローラ２２ａ，２２ｂを介してバックアップローラ２３に送り出されると共に、ガイドローラ２２ｃ，２２ｄを介して軸２４に巻き取られる。感光ドラム１は図示しないフレームに回転可能に支持されている。そして感光ドラム１表面がバックアップローラ２３上のシート２０の研磨砥粒塗付面に接触するように図示しない加圧手段により加圧されている。従って、感光ドラム１表面の研磨は、基本的にシート２０が感光ドラム１表面に常時圧接され、シート２０の送り出しと共に感光ドラム１を回転させることにより、感光ドラム１表面を粗面化することで行われる。
【００３６】
図５は研磨砥粒を用いて感光ドラム１表面を粗面加工する他の研磨機の一例の説明図である。
【００３７】
研磨機は、砥粒吐出装置３０と、感光ドラム１を矢印方向に回転させるための駆動手段３１と、砥粒回収装置３２などを有する。駆動手段３１は、感光ドラム１を回転可能に保持する保持軸３１ａに駆動ギア３１ｂを有し、そのギア３１ｂがモータ３１ｃにより回転駆動されることによって感光ドラム１を矢印方向に回転させるように構成してある。砥粒回収装置３２は、感光ドラム１を収納するドラム収納カバー３２ａと、そのカバー３２ａ底部に設けられた砥粒回収管３２ｂなどを有する。砥粒吐出装置３０は移動可能な図示しない第１のフレームに保持されている。また駆動手段３１及び回収装置３２も移動可能な図示しない第２のフレームに保持されている。カバー３２ａ内において所望の回転数で回転される感光ドラム１の表面には、カバー３２ａに設けられた砥粒吹付け開口３２ａ１から吐出装置３０によって研磨砥粒が吹付けられる。そして吐出装置３０と感光ドラム１を相対的に感光ドラム１のスラスト方向に移動することにより、感光ドラム１の表面全面が粗面化される。その際、感光ドラム１表面の粗面化に寄与した研磨砥粒は砥粒回収管３２ｂにより吸引される。その研磨砥粒を吐出装置３０に導入して再利用しても良い。
【００３８】
研磨砥粒としては、金属、ガラス、樹脂等が好ましい。その中から、感光ドラム１表面形状として所望の形状が得られるものを選択すればよい。研磨砥粒の粒径は、金属の場合は１〜１００μｍが好ましく、さらには５〜６０μｍが好ましい。樹脂の場合は３０〜２００μｍが好ましい。研磨砥粒の形状は、不定形では感光ドラム１表面に深い凹部が発生しやすいので球形のほうが好ましい。粗面化の際、複数の粒径、形状、材質の異なる物を用いても良い。
【００３９】
本実施例では、ドラムシリンダにおいて感光体表面として膜を形成、硬化後に粗面化処理を行うことにより所望の表面形状を得る手法について説明した。しかし、所望の表面形状を得るに当りシリンダ表面に粗面化処理を施して所望の形状となる膜を形成後、硬化させる手法を採用してもよい。
【００４０】
本実施例では、感光ドラム１表面粗さＲｚｄを３．０μｍ以下としている。感光ドラム１表面粗さＲｚｄが３．０μｍを超えるような設定とするとクリーニングブレード５ａをすり抜けてくるトナーや外添剤の量が多くなりすぎてクリーニング不良として画像欠陥を引き起こす場合がある。また感光ドラム１表面の凹部に外添剤等が蓄積されやすくなり融着を引き起こす場合がある。
【００４１】
（５）帯電ローラ３表面の粗面加工
帯電ローラ３表面に凹凸をつける手段としては、帯電ローラ表層に樹脂だま等の粒子を添加する手法、帯電ローラ表面を研磨する手法等が好適に用いられる。帯電ローラ表面粗さＲｚｃとしては３０μｍ以下とすることが好ましい。帯電ローラ表面粗さＲｚｃが３０μｍを超えると帯電均一性を得ることが難しくなるのに加え、帯電ローラ表面の凹部に付着した外添剤、トナー等の汚れを取りきれなくなることがある。
【００４２】
（６）感光ドラム１表面及び帯電ローラ３表面の粗さ測定
本実施例においては、感光ドラム１表面粗さＲｚｄ、及び帯電ローラ３表面粗さＲｚｃは、接触式面粗さ測定機（商品名：サーフコーダＳＥ３５００、（株）小坂研究所製）を用いて以下のように測定を行った。
【００４３】
検出器：Ｒ２μｍ、０．７ｍＮのダイアモンド針、フィルタ：２ＣＲ、カットオフ値：０．８ｍｍ、測定長さ：２．５ｍｍ、送り速さ：０．１ｍｍとし、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定義される１０点平均面粗さＲｚのデータを処理した。
【００４４】
（７）感光ドラム１表面の帯電均一性と帯電ローラ３表面の汚れについての評価
上記（６）に示した条件で、感光ドラム１表面粗さＲｚｄ、帯電ローラ３表面粗さＲｚｃ、ギャップＧの設定を変えて５０Ｋ枚の耐久試験を行い、感光ドラム１表面の帯電均一性と、帯電ローラ３表面の汚れを評価した。その結果を表１に示す。
【００４５】
［比較例１］
本比較例ではＲｚｄ＝０．５μｍ、Ｒｚｃ＝１．０μｍ、Ｇ＝５μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００４６】
［比較例２］
本比較例ではＲｚｄ＝０．５μｍ、Ｒｚｃ＝１．０μｍ、Ｇ＝１７０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００４７】
［比較例３］
本比較例ではＲｚｄ＝０．５μｍ、Ｒｚｃ＝５．０μｍ、Ｇ＝５μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００４８】
［比較例４］
本比較例ではＲｚｄ＝０．５μｍ、Ｒｚｃ＝５．０μｍ、Ｇ＝１７０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００４９】
［比較例５］
本比較例ではＲｚｄ＝１．０μｍ、Ｒｚｃ＝１０．０μｍ、Ｇ＝５μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００５０】
［比較例６］
本比較例ではＲｚｄ＝１．０μｍ、Ｒｚｃ＝１０．０μｍ、Ｇ＝２０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００５１】
［比較例７］
本比較例ではＲｚｄ＝１．０μｍ、Ｒｚｃ＝１０．０μｍ、Ｇ＝１７０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００５２】
［比較例８］
本比較例ではＲｚｄ＝１．０μｍ、Ｒｚｃ＝１５．０μｍ、Ｇ＝３０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００５３】
［比較例９］
本比較例ではＲｚｄ＝１．０μｍ、Ｒｚｃ＝２０．０μｍ、Ｇ＝４０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００５４】
［比較例１０］
本比較例ではＲｚｄ＝２．０μｍ、Ｒｚｃ＝２５．０μｍ、Ｇ＝５０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様にし、同じ評価を行った結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
2007334119.tif 000003
【００５６】
評価指標は次の通りである。
【００５７】
帯電均一性
◎：良好
○：実使用上問題無し
△：常温低湿環境（２３℃、５％）で部分的に帯電不良発生
×：均一な帯電性得られず
帯電ローラ汚れ
◎：良好
○：実使用上問題無し
×：長期的な耐久性見込めず
上記結果より、帯電ローラ３表面粗さＲｚｃ、感光ドラム１表面粗さＲｚｄ、ギャップＧ、トナー平均粒径ＤＴの関係が、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ
の範囲にあれば、帯電装置として問題なく機能し、良好な帯電性が得られることが確認できた。また、帯電ローラ３表面の汚れについても良好、若しくは実使用上問題の無いレベルまで低減できることが確認できた。
【００５８】
ＤＴ≧Ｇで帯電ローラ３表面の汚れが悪くなる要因としては、クリーニングブレード５ａからすり抜けて感光ドラム１表面上に付着しているトナーが帯電ローラ３表面に直接接触する状態となる為、機械的に押し付けられ汚れが悪くなるものと考えられる。
【００５９】
これに対して本実施例のようにＤＴ＜Ｇとした場合、感光ドラム１表面に付着しているトナーが帯電ローラ３表面に直接接触する状態を回避でき、よって帯電ローラ３表面の汚れを低減できたものと考えられる。
【００６０】
また、Ｇが（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）の２倍以上で良好な帯電性が得られることに関しては、Ｇ＜２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）とすると、感光ドラム１表面の凹凸あるいは帯電ローラ３表面の凹凸に起因して放電状態が変化する影響を大きく受けてしまうためだと考えられる。つまり感光ドラム１表面の凸部と帯電ローラ３表面の凸部が対向するような部分（両者の距離が近い）では放電開始電圧は低くなり、感光ドラム１表面の凹部と帯電ローラ３表面の凹部が対向する部分（両者の距離が離れている）では放電開始電圧は高くなる。この両者の関係が放電過剰／不足をミクロな領域で作り出し、帯電均一性に影響を与えるのだと考えられる。この現象は低湿下の部材抵抗が高くなる環境で顕著に見られた。そしてギャップＧを２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇとすることによりこの表面の凹凸に起因するミクロな領域での帯電不良の影響を緩和させることが出来、均一な帯電性が得られるのではないかと考えられる。
【００６１】
またギャップＧを１５０μｍを超えるような設定とすると帯電バイアスを調整（高Ｖｐｐ）しても均一な帯電性は得られなかった。
【実施例２】
【００６２】
図６は本発明に係る画像形成装置の他の例の構成模型図である。
【００６３】
本実施例では、実施例１の画像形成装置と同じ部材・部分には共通の符号を付して、その部材・部分についての再度の説明を省略する。以下の実施例３〜１２についても同様とする。
【００６４】
本実施例の画像形成装置はクリーナレス方式の画像形成装置である。すなわち、本実施例の画像形成装置では、感光ドラム１表面の転写残トナーを掻き落とすクリーニングブレード５ａに代えて帯電補助部材１４を設け、その帯電補助部材１４により感光ドラム１表面の転写残トナーを所定の極性に帯電するようにしている。帯電補助部材１４として導電性のブラシ部材を用いている。ブラシ部材１４は帯電補助用バイアス印加電源Ｓ４から直流で−５００Ｖのバイアス電圧が印加され、そのバイアス電圧によって転写残トナーをマイナス極性に帯電させる。マイナス極性に帯電された転写残トナーは現像装置４で回収され、再利用される。本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１と帯電ローラ３と現像装置４をカートリッジ化することなく装置本体１００に搭載するように構成してある。
【００６５】
また、本実施例に示す画像形成装置は現像方式として２成分現像法を用いている。本実施例で用いたトナーの外添処方は次の通りである。現像剤として重合法で作製した平均粒径６．０μｍの非磁性トナーに対し外添剤として疎水性シリカ（不定形、２０ｎｍ）を０．７重量部、酸化チタンを（不定形、２０ｎｍ）０．７重量部外添した。そしてそれを現像トナー（外添トナー）として用いている。キャリアとしては樹脂に磁性体を分散させた平均粒径３５μｍのものを用いた。外添トナーとキャリアの混合比（重量比）はトナー：キャリア＝８：９２とした。その他の構成は実施例１と同じとし、実施例１と同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００６６】
［比較例１１］
本比較例ではＲｚｄ＝０．５μｍ、Ｒｚｃ＝５．０μｍ、Ｇ＝３０μｍとした。その他の条件は実施例２と同様にし、同じ評価を行った結果を表２に示す。
【００６７】
［比較例１２］
本比較例ではＲｚｄ＝０．５μｍ、Ｒｚｃ＝５．０μｍ、Ｇ＝１７０μｍとした。その他の条件は実施例２と同様にし、同じ評価を行った結果を表２に示す。
【００６８】
［比較例１３］
本比較例ではＲｚｄ＝１．０μｍ、Ｒｚｃ＝１０．０μｍ、Ｇ＝３０μｍとした。その他の条件は実施例２と同様にし、同じ評価を行った結果を表２に示す。
【００６９】
［比較例１４］
本比較例ではＲｚｄ＝１．０μｍ、Ｒｚｃ＝１０．０μｍ、Ｇ＝１７０μｍとした。その他の条件は実施例２と同様にし、同じ評価を行った結果を表２に示す。
【００７０】
［比較例１５］
本比較例ではＲｚｄ＝２．０μｍ、Ｒｚｃ＝２０．０μｍ、Ｇ＝３０μｍとした。その他の条件は実施例２と同様にし、同じ評価を行った結果を表２に示す。
【００７１】
［比較例１６］
本比較例ではＲｚｄ＝２．０μｍ、Ｒｚｃ＝２０．０μｍ、Ｇ＝４０μｍとした。その他の条件は実施例２と同様にし、同じ評価を行った結果を表２に示す。
【００７２】
［比較例１７］
本比較例ではＲｚｄ＝２．０μｍ、Ｒｚｃ＝２０．０μｍ、Ｇ＝１７０μｍとした。その他の条件は実施例２と同様にし、同じ評価を行った結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
2007334119.tif 000004
【００７４】
上記結果より、帯電ローラ表面粗さＲｚｃ、感光体表面粗さＲｚｄ、近接ギャップＧ、キャリア平均粒径ＤＣ、現像トナーの平均粒径をＤＴ（μｍ）の関係が、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＣ＜Ｇ、ＤＴ＜Ｇ、
の範囲にあれば帯電装置として問題なく機能し、良好な帯電性が得られることが確認できた。また、帯電ローラ３表面の汚れについても良好、若しくは実使用上問題の無いレベルまで低減できることが確認できた。
【００７５】
ＤＣ≧Ｇで帯電性、帯電ローラ３表面の汚れが悪くなる要因としては、キャリアが帯電ローラ３表面−感光ドラム１表面間に挟まる事に起因すると考えられる。キャリアは通常の使用法では基本的に終始現像装置４内に収まっているべきであるが、一部のキャリアが感光ドラム１表面に付着する場合がある。感光ドラム１表面に付着したキャリアはトナーと逆極性に帯電されているため大部分が転写ニップ部Ｔをそのまま通過する。そして本実施例のようにブレード５ａが設けられていない構成であるとそのまま帯電部まで移動してくるキャリアが特に多くなると考えられる。その時にＤＣ≧Ｇであると、キャリアが帯電ローラ３表面に押し付けられ、そのまま帯電ローラ３表面に長手方向に沿ってスジ状に付着してしまう。その場合、帯電ローラ３の回転に伴い一定ピッチ間隔で感光ドラム１表面に帯電不良が発生することとなる。またキャリアの体積抵抗値として比較的低いものを用いると、キャリアが帯電ローラ３表面−感光ドラム１表面間に挟まった時にリークしてしまう場合があった。さらに感光ドラム１と帯電ローラ３を長期に使用すると、感光ドラム１表面にキズが発生する場合があった。これは帯電ローラ３表面−感光ドラム１表面間で押し付けられたキャリアに起因すると考えられる。これらの現象は、ＤＣ＜Ｇとする事により回避できる。
【００７６】
本実施例では、ＤＴ＜ＤＣであるため、ＤＣ＜Ｇの時ＤＴ＜Ｇとなる。従って、ＤＣ＜Ｇが満たされた条件であれば、実施例１で記載したようなトナーが帯電ローラ３表面に直接接触する状態を回避でき、トナーに起因する帯電ローラ３表面の汚れを低減できる。
【００７７】
また、Ｇが（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）の２倍以上で良好な帯電性が得られること、１５０μｍを超えるような設定では均一な帯電性が得られない事に関しては、実施例１で述べた理由と同様の事が言えると考えられる。
【実施例３】
【００７８】
本実施例の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置において、帯電ローラ３表面を清掃する清掃部材としてブラシローラ４０を用いたものである。
【００７９】
図７において、（ａ）はブラシローラ４０の正面図、（ｂ）はブラシローラ４０と帯電ローラ３の関係を表す正面図である。
【００８０】
ブラシローラ４０は、ブラシ軸４０ａと、その軸４０ａに設けられ帯電ローラ３の軸線方向で帯電ローラ３表面と接触するローラ状のブラシ４０ｂと、を有する。ブラシ４０ｂの材料は繊維である。このブラシ４０ｂは、感光ドラム１表面の画像形成領域を帯電するための帯電ローラ３表面の帯電領域に接触している。
【００８１】
本実施例では、ブラシ４０ｂとして、軸４０ａに繊維を静電的に植毛したものを用いた。ブラシ４０ｂとして、軸４０ａに繊維を織り込んで作るファーブラシでも何ら問題はない。ブラシ４０ｂの材料としては導電繊維、絶縁繊維の双方が好適に用いられる。本実施例では絶縁のナイロンブラシを用いた。ブラシ４０ｂの繊維径としては１５μｍ、繊維密度は１０００００本／ｃｍ２、繊維長さは１ｍｍのものを用いた。ブラシの繊維径としては１０〜５０μｍのものが好適に用いられ、繊維密度としては１００００〜３０００００本／ｃｍ２のものが好適に用いられる。繊維径が１００μｍを超え、繊維密度を１００００本／ｃｍ２未満とすると、ブラシ４０ｂが疎になりすぎ良好な清掃能力を発揮できない。
【００８２】
本実施例では、ブラシローラ４０の軸４０ａの長手両端部をフレーム１４ａ，１４ｂに軸受４１ａ，４１ｂを介して回転可能に保持させ、ブラシローラ４０の自重で帯電ローラ３表面にブラシ４０ｂを接触させている。そしてブラシローラ４０は、帯電ローラ３が従動回転した際にブラシ４０ｂが帯電ローラ３表面から摺擦力を受けることによって、従動回転する。
【００８３】
ブラシ４０ｂを帯電ローラ３表面に接触させる方法はブラシローラ４０の自重に限られず、軸４０ａの長手両端部に図示しないバネ等の加圧手段により荷重を加えることによってブラシ４０ｂを帯電ローラ３表面に接触させる方法を採用してもよい。また、ブラシローラ４０のブラシ４０ｂと帯電ローラ３とに周速差が生ずるように軸４０ａを図示しないモータ等の駆動源により積極的に回転させる方法も好適に用いられる。
【００８４】
本実施例の画像形成装置において、上記のブラシローラ４０以外の構成は実施例１の画像形成装置と同じとし、同様の評価を行ったところ、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ
の範囲で良好な帯電性、ローラ汚れ性能が得られた。
【００８５】
この理由としては実施例１で述べた理由と同様の事がいえると考えられる。また実施例１で用いたパット式の清掃部材に比べ帯電ローラ３表面の汚れ具合は均一なものであり、清掃能力としてさらに良化していることが確認できた。
【００８６】
本実施例では、ブラシローラ４０を実施例１に示す画像形成装置の帯電ローラ３表面の清掃部材として適用した例を説明したが、そのブラシローラ４０を実施例２に示す画像形成装置の帯電ローラ３表面の清掃部材として用いても同様な効果を得ることができる。
【００８７】
また、ブラシ４０ｂの繊維は帯電ローラ３表面と接触して、帯電ローラ３表面に付着している物質に対し荷電させる機能を持たせても良い。荷電させることにより物質を繊維で静電的に捕捉（吸着）させても良いし、また本実施例の場合付着物をネガ化させ帯電バイアスにより静電的に感光体に戻すようにしても良い。これにより帯電ローラ３表面の清掃能力が高まる。
【実施例４】
【００８８】
本実施例の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置において、帯電ローラ３表面を清掃する清掃部材としてブラシシート４３を用いたものである。
【００８９】
図８において、（ａ）はブラシシート４３の説明図、（ｂ）はブラシシート４３と帯電ローラ３の関係を表す説明図、（ｃ）はブラシシート４３と帯電ローラ３と感光ドラム１の関係を表す説明図である。
【００９０】
ブラシシート４３は、ブラシ軸４３ａと、その軸４３ａに設けられ帯電ローラ３の軸線方向で帯電ローラ３表面と接触するシート状のブラシ４３ｂと、を有する。ブラシ４３ｂの材料は繊維である。このブラシ４３ｂは、感光ドラム１表面の画像形成領域を帯電するための帯電ローラ３表面の帯電領域に接触している。軸４３ａにはソレノイド等の駆動手段Ｓｎが結合され、その駆動手段Ｓｎによってブラシ４３ｂを帯電ローラ３の軸線方向に往復動（レシプロ駆動）させている（（ｂ）参照）。本実施例では、帯電ローラ３表面の帯電領域に接触してブラシ４３ｂを帯電ローラ３長手方向に移動幅４ｍｍでレシプロ駆動する構成とした。
【００９１】
本実施例では、シート状のブラシ４３ｂを軸４３ａに接着剤により接着したものを用いた。ブラシ４３ｂの材料としては導電繊維、絶縁繊維の双方が好適に用いられる。本実施例ではアクリル導電糸を用いた。ブラシ４３ｂの繊維径としては５０μｍ、繊維密度は５００本／ｃｍ２、繊維長さは１ｃｍのものを用いた。ブラシの繊維径としては２０〜１００μｍのものが好適に用いられ、繊維密度としては３００〜２０００本／ｃｍ２のものが好適に用いられる。繊維径が１００μｍを超え、繊維密度を３００本／ｃｍ２未満とすると、ブラシ４３ｂが疎になりすぎ良好な清掃能力を発揮できない。
【００９２】
逆に繊維径を２０μｍ未満とし、繊維密度が２０００本／ｃｍ２を超えると、本実施例のようなレシプロ駆動するブラシシート４３の場合には繊維径が細すぎる為、毛切れが発生しやすい。あるいはブラシ密度が密になりすぎ目詰まりし易くなったり、繊維の動きがなくなったりして長期に渡って清掃能力が維持できなくなる。
【００９３】
本実施例の画像形成装置において、上記のブラシシート４３以外の構成は実施例１の画像形成装置と同じとし、同様の評価を行ったところ、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ
の範囲で良好な帯電性、帯電ローラ汚れ性能が得られた。
【００９４】
この理由としては実施例１で述べた理由と同様の事がいえると考えられる。また実施例１で用いたパット式の清掃部材に比べ帯電ローラ３表面の汚れ具合は均一なものであり、清掃能力としてさらに良化していることが確認できた。
【００９５】
本実施例のブラシシート４３は、シート状のブラシ４３ｂを帯電ローラ３表面に腹あたりで接触させているため、実施例３のブラシローラ４０に比べ、帯電ローラ３表面へのブラシ４３ｂの接触力（当接力）を弱めることができる。その為、ブラシ４３ｂの毛倒れ等を防ぎブラシシート４３の耐久寿命の向上を期待できる。
【００９６】
本実施例では、ブラシシート４３を実施例１に示す画像形成装置の帯電ローラ３表面の清掃部材として適用した例を説明したが、そのブラシシート４３を実施例２に示す画像形成装置の帯電ローラ３表面の清掃部材として用いても同様な効果を得ることができる。
【００９７】
また、本実施例においてもブラシ４３ｂの繊維は帯電ローラ３表面と接触して、帯電ローラ３表面に付着している物質に対し荷電させる構成としても良い。これにより実施例３と同様な作用効果を得ることができる。
【実施例５】
【００９８】
感光ドラム１を長期に使用すると感光ドラム１表面に放電生成物、紙粉、外添剤等が付着して感光ドラム１表面の摩擦係数を上げ良好なクリーニング性能が得られなくなり、クリーニングブレード５ａにビビリ等が発生する場合がある。この時、クリーニングブレード５ａの不安定さに応じてトナー、外添剤等のすり抜け量が多くなり帯電ローラ３表面の汚れを悪くする場合がある。また、帯電ローラ３によりギャップＧを介して感光ドラム１表面を帯電する近接帯電方式を用いる場合、クリーニングブレード５ａにビビリが発生すると、そのビビリに起因してギャップＧの形成が不安定になり、良好な帯電性能が得られない場合がある。そしてこの現象は感光ドラム１として高耐久で磨耗レートが低い感光ドラム１で顕著に現れ、これは感光ドラム１表面の放電生成物等の蓄積量に依存していると考えられる。
【００９９】
そこで、本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１表面に付着する放電生成物を除去するため、感光ドラム１表面上に、粒子形状が略立方体及び／または略直方体である、１次粒子の粒径が３０〜３００ｎｍの無機微粉体を供給するように構成したものである。
【０１００】
無機微粉体は硬度が高く優れた研磨性能を持つ。無機微紛体としては、例えばチタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム等が用いられる。
【０１０１】
本実施例では、粒子形状が略立方体及び／または略直方体であるペロブスカイト型結晶形を用いている。特に、ペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウムを用いることにより感光ドラム１表面の放電生成物を効果的に除去できる。これは粒子形状が略立方体及び／または略直方体であることで、感光ドラム１表面との接触面積を大きくすることができ、また略立方体及び／または略直方体の稜線が感光ドラム１表面に当接することで良好な掻き取り性を得ることができるためだと考えられる。
【０１０２】
一方、無機微粉体として不定形あるいは球状のものを用いると、その研磨能力を効果的に発揮できず磨耗レートが低い高耐久の感光ドラム１を用いた場合に放電生成等を満足には除去しきれない。
【０１０３】
また本実施例で用いるペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウムのもう１つの特徴としては、実施例１で用いたチタン酸ストロンチウムに比べて粒径が十分に小さいということである。
【０１０４】
感光ドラム１表面に付着している粒子が帯電ローラ３近傍で感光ドラム１表面から離れるのは、遠心力、電界による静電力等の外力が感光ドラム１表面と粒子間に働く付着力以上の力となる時である。付着力の成分としてはファンデルワールス力、液架橋力等の非静電的付着力と、静電的付着力に分けられる。一般に粒径が小さい粒子ほど非静電的付着力の占める割合が大きくなる。つまり粒径が小さい物ほど感光ドラム１表面から離れにくく、帯電ローラ３側に飛翔しなくなる為、帯電ローラ３表面を汚染しにくくなると言える。この現象は水分量が多い環境でより顕著となり、これは感光ドラム１表面と粒子間の液架橋力が増大することと、粒子が持つ電荷量が少なくなることに起因すると考えられる。そしてこれらの現象は帯電ローラ３によりギャップＧを介して感光ドラム１表面を帯電する近接帯電システムでいえることであって、接触式の帯電システムを用いた場合は当てはまらない。
【０１０５】
本実施例において使用されるペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウムは１次粒子の平均粒径が３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるものが好ましい。平均粒径が３０ｎｍ未満では当該粒子の研磨効果が不十分であり、一方、３００ｎｍを超えると上記研磨効果が強すぎるため感光ドラム１表面にキズが発生する場合があるため適さない。研磨性能は無機微粉体の粒径にも大きく関わり、粒径が大きいものほど研磨効果が大きくなる。また３００ｎｍを超えると感光ドラム１表面から飛翔／飛散し、帯電ローラ３表面に付着するものも多くなってくる。
【０１０６】
感光ドラム１表面に上記無機微粉体を供給する手段としては、現像トナーに外添する方法、クリーニング装置内に無機微粉体供給部材を設ける方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。本実施例では現像トナーに外添し感光ドラム１表面上に供給する手法を用いた。ここで用いた現像トナーは実施例１と同じである。すなわち、磁性トナーを用い、これに対して疎水性シリカ（不定形、粒径２０ｎｍ）１．０重量部、ペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウム（粒径１１０ｎｍ）１．０重量部外添したものを用いた。
【０１０７】
本実施例の画像形成装置において、上記の無機微粉体を供給する構成以外の構成は実施例１の画像形成装置と同じとし、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ
の範囲で良好な帯電性、ローラ汚れ性能が得られた。
【０１０８】
この理由としては実施例１で述べた理由と同様の事がいえると考えられる。また実施例１に比べ帯電ローラ３表面の汚れがさらに良化しており、さらなる長寿命の近接帯電システムが達成された。
【０１０９】
この理由としては、ペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウムを用いることにより安定したクリーニングが行える事と、ペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウムの粒径が小さい為、帯電ローラ３側へ飛翔できないことに起因すると考えられる。
【０１１０】
実施例１において帯電ローラ３表面に付着していた物質のほとんどはチタン酸ストロンチウムであった。
【０１１１】
また本実施例のように良好なクリーニング性能を有するということは、実施例１で用いている耐磨耗性に優れる感光ドラム１を使用する場合に発生しがちなクリーニングブレード５ａのビビリを抑制し、より安定した近接帯電性能を発揮することが出来るといえる。また粒径が３０〜３００ｎｍのペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウムが近接帯電システムにおいて帯電ローラ３側に飛翔しにくく、ローラ汚れに対して有利であるという意味では、クリーナーレスシステムでもその効果を発揮することは言うまでもない。したがって、上記の無機微粉体を供給する構成を実施例２の画像形成装置に適用しても同様な作用効果を得ることができる。
【実施例６】
【０１１２】
本実施例の画像形成装置は、実施例５の画像形成装置において、帯電ローラ３表面を清掃する清掃部材として実施例３に示すようなブラシローラを用いたものである。ブラシローラについては図７を参照して説明する。
【０１１３】
ブラシローラ４０のブラシ４０ｂの材料としては絶縁のナイロンを用いた。繊維径としては３０μｍ、繊維密度は１００００本／ｃｍ２、繊維長さは１ｍｍのものを用いた。
【０１１４】
本実施例の画像形成装置において、上記のブラシローラ４０以外の構成は実施例５の画像形成装置と同じとし、同様の評価を行ったところ、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ
の範囲で良好な帯電性、ローラ汚れ性能が得られた。
【０１１５】
本実施形態ではブラシ４０ｂの繊維径としては１０〜１００μｍのものが好適に用いられ、より好ましくは３０〜１００μｍのものが用いられる。繊維密度としては５００〜３０００００本／ｃｍ２のものが好適に用いられ、より好ましくは５００〜１０００００本／ｃｍ２のものが用いられる。これは実施例３のブラシローラ４０に比べ繊維径としては太い方向、繊維密度としては疎な方向である。しかしながら、本実施例では、感光ドラム１表面上にペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウムが供給されている為、上記の理由により帯電ローラ３表面に付着する粒子量が低減される。そのため、ブラシ４０ｂの繊維密度が疎な方向でも良好な帯電ローラ３表面の汚れを維持できるものと考えられる。またブラシ４０ｂの繊維径を太い方向に持っていくことによりブラシ４０ｂの毛倒れ等に強くなり、ブラシローラ４０の耐久寿命もさらに延びることが確認された。
【実施例７】
【０１１６】
本実施例の画像形成装置は、実施例５の画像形成装置において、帯電ローラ３表面を清掃する清掃部材として実施例４に示すようなブラシシートを用いたものである。ブラシシートについては図８を参照して説明する。
【０１１７】
ブラシシート４３のブラシ４３ｂの材料としてはアクリル導電糸を用いた。繊維径としては７０μｍ、繊維密度は２００本／ｃｍ、繊維長さは１ｃｍのものを用いた。
【０１１８】
本実施例の画像形成装置において、上記のブラシシート４３以外の構成は実施例５の画像形成装置と同じとし、同様の評価を行ったところ、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ
の範囲で良好な帯電性、ローラ汚れ性能が得られた。
【０１１９】
本実施形態ではブラシ４３ｂの繊維径としては２０〜２００μｍのものが好適に用いられ、より好ましくは５０〜２００μｍのものが用いられる。繊維密度としては５０〜２０００本／ｃｍのものが好適に用いられ、より好ましくは５０〜１０００本／ｃｍのものが用いられる。これは実施例４のブラシシート４３に比べ繊維径としては太い方向、繊維密度としては疎な方向である。しかしながら、本実施例では、感光ドラム１表面上にペロブスカイト型結晶のチタン酸ストロンチウムが供給されている為、上記の理由により帯電ローラ３表面に付着する粒子量が低減される。そのため、ブラシ４３ｂの繊維密度が疎な方向でも良好な帯電ローラ３表面の汚れを維持できるものと考えられる。またブラシ４３ｂの繊維径を太い方向に持っていくことによりブラシ４３ｂの毛切れ等に強くなり、ブラシシート４３の耐久寿命もさらに延びることが確認された。
【実施例８】
【０１２０】
本実施例の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置において、帯電ローラ３が感光ドラム１表面の帯電を行う前の非画像形成時に帯電ローラ３を回転するように構成したものである。
【０１２１】
図９は帯電ローラ３の回転駆動制御系を表す説明図である。
【０１２２】
帯電ローラ３において、芯金３ａはコロ３ｂ１，３ｂ２の内部に軸受３ｅ１，３ｅ２を介して回転可能に保持されている。芯金３ａは帯電ローラ駆動ギア５０を有し、このギア５０がモータ等の駆動手段５１により回転駆動される。駆動手段５１は制御手段（ＣＰＵ）５２により制御される。
【０１２３】
本実施例では、装置の動作シーケンスにおいて非画像形成時、つまり前多回転行程もしくは前回転行程で帯電ローラ３の回転を行う。ここで、前多回転行程とは、装置の始動動作機関（起動動作期間、ウォーミング期間）である。装置のメイン電源スイッチ−オンによりモータＭ１を駆動させて感光ドラム１を回転させ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。前回転行程とは、画像形成前動作を実行させる期間である。この前回転行程は前多回転行程中に印字スタート信号が入力したときには前多回転行程に引き続いて実行される。印字スタート信号の入力がないときには前多回転行程の終了後にモータＭ１の駆動が一旦停止されて感光ドラム１の回転が停止され、装置は印字スタート信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。印字スタート信号が入力すると、前回転行程が実行される。
【０１２４】
すなわち非画像形成時に、制御手段５２は駆動手段１９を回転駆動してギア５０を回転させ、回転中の感光ドラム１表面に対して帯電ローラ３表面が所定の相対速度差をもって回転するように帯電ローラ３を感光ドラム１と同方向もしくは逆方向に回転駆動させる。本実施例では、回転中の感光ドラム１（周速度：２００ｍｍ／ｓｅｃ）と同方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で帯電ローラ３を回転駆動するシーケンスとした。
【０１２５】
本実施例の画像形成装置において、上記の帯電ローラ３以外の構成は実施例１の画像形成装置と同じとし、同様の評価を行ったところ、
２（Ｒｚｃ＋Ｒｚｄ）≦Ｇ≦１５０、ＤＴ＜Ｇ
の範囲で良好な帯電性、ローラ汚れ性能が得られた。
【０１２６】
また本実施例では、画像形成時に帯電ローラ３を回転駆動させていないためギャップＧの形成がより安定し、長期に渡り良好な帯電性能が得られる。また帯電ローラ３の回転数は感光ドラム１よりも少ない。そのため、帯電ローラ３表面を清掃する上記ブラシローラ４０や、上記ブラシシート４３を有する実施例３、４、６、７の画像形成装置に本実施例の画像形成装置を適用した場合、ブラシローラ４０、ブラシシート４３の耐久寿命を向上できる。また帯電ローラ３表面の摺擦劣化低減にも繋がる。
【０１２７】
帯電ローラ３を回転する本実施例の構成を実施例２の画像形成装置に適用しても同様な作用効果を得ることができる。
【実施例９】
【０１２８】
本実施例の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置において、帯電ローラ３が感光ドラム１表面の帯電を行う画像形成時に帯電ローラ３を回転するように構成したものである。帯電ローラ３の回転駆動制御系については図９を参照して説明する。
【０１２９】
本実施例では、装置の動作シーケンスにおいて画像形成時、つまり印字行程（画像形成行程）で帯電ローラ３の回転を行う。ここで、印字行程とは、所定の前回転行程が終了すると、引き続いて感光ドラム１に対する画像形成プロセスが実行され、感光ドラム１表面に形成されたトナー画像の転写、定着装置１２によるトナー画像の定着処理がなされて画像形成物が出力される。
【０１３０】
すなわち画像形成時に、制御手段５２は駆動手段１９を回転駆動してギア５０を回転させ、回転中の感光ドラム１表面に対して帯電ローラ３表面が所定の相対速度差をもって回転するように帯電ローラ３を感光ドラム１と同方向もしくは逆方向に回転駆動させる。
【０１３１】
帯電ローラ３を回転駆動させた場合と回転駆動させない場合の感光ドラム１の表面電位を図１０の（ａ）、（ｂ）に示す。（ａ）は帯電ローラを２００ｍｍ／ｓｅｃ（従動と同等）で回転駆動しながら高圧を印加した場合である。それに対して、（ｂ）は帯電ローラ３を感光ドラム１とは逆方向に８０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動させ、同様に高圧を印加した場合である。
【０１３２】
（ａ）、（ｂ）から解かるように帯電ローラ３を逆方向に回転駆動した場合（（ｂ））は感光ドラム１の表面電位が安定している。そのため帯電が安定して行われていることが解かる。一方、帯電ローラ３を従動回転と同じ条件で回転駆動させた場合（（ａ））は感光ドラム１の表面電位に帯電ムラが生じていることが解かる。この帯電ムラは、感光ドラム１、帯電ローラ３の振れにより感光ドラム１と帯電ローラ３との間の間隔が個々のピッチで変化することにより生じる。
【０１３３】
このように帯電ムラを改善するために帯電ローラ３を感光ドラム１と周速差が生じるように回転させると、帯電ローラ３の回転により感光ドラム１と帯電ローラ３との間の間隔の変動が平滑化され、帯電がより安定するという効果がある。
【０１３４】
帯電ローラ３を感光ドラム１に対して従動回転させても実使用上は問題無い場合が多い。しかし、本実施例のような構成の画像形成装置を用いることにより、さらに安定した帯電性能、高耐久の近接帯電システムを達成できる。本実施例では帯電ローラと感光体表面との相対速度差を１４０％としたが、相対速度差として２０％以上であればその効果は十分に得られる。逆に２０％未満では従動回転させた時と大差が無く、帯電ローラピッチのムラが目立ち易かった。
【０１３５】
帯電ローラ３を回転する本実施例の構成を実施例２〜７の画像形成装置に適用しても同様な作用効果を得ることができる。
【実施例１０】
【０１３６】
本実施例の画像形成装置は、帯電ローラ３の回転速度を使用環境により可変とするように構成としたものである。本実施例においても帯電ローラ３の回転駆動制御系については図９を参照して説明する。
【０１３７】
前記近接帯電システムでは、上記した理由により大気中の水分量が少ない環境ほど粒子が電界による力の影響を受け易くなる、感光ドラム１表面との付着力が小さくなる等の影響から帯電ローラ３側へ飛翔し易くなり、ローラ汚れが悪化する傾向が見受けられる。
【０１３８】
そこで、本実施例では、水分量に応じて帯電ローラ３の回転数を変化させる制御を行った。すなわち、大気中の水分量が少ないほど帯電ローラ３の回転速度が速くなるように制御手段５２によって駆動手段５１を制御するようにした。その動作テーブルを図１１に示す。
【０１３９】
本実施例の画像形成装置において、上記の帯電ローラ３の回転数を変化させる構成以外の構成は実施例３の画像形成装置と同じとし、図１１に示す各環境で帯電ローラ３の耐久試験を行った。すると、図１１に示す全ての環境で帯電ローラ３の汚れは均一化され、環境差による汚れのレベル差は無くなった。
【０１４０】
帯電ローラ３の回転速度を使用環境により可変とする本実施例の構成を実施例１、２、４〜７の画像形成装置に適用しても同様な作用効果を得ることができる。
【実施例１１】
【０１４１】
本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１表面に潜像を形成するためのデジタル信号（画像情報信号）の濃度信号のビデオカウント数に応じて帯電ローラ３の回転駆動Ｏｎ/Ｏｆｆを制御するように構成したものである。本実施例においても帯電ローラ３の回転駆動制御系については図９を参照して説明する。
【０１４２】
本実施例では、ビデオカウント数の積算値から帯電ローラ３の回転が駆動手段５１により制御されるようにした。
通常ビデオカウント方式はトナー濃度制御によく用いられる。ビデオカウント方式では画像信号処理回路の出力信号のレベルが画素毎にカウントされ、このカウント数を原稿紙サイズの画素分積算されることにより、原稿１枚当たりのビデオカウント数が求まる（例えばＡ４サイズ、１枚最大ビデオカウント数は４００ｄｐｉ、２５６階調で３８８４×１０６）。
【０１４３】
このビデオカウント数は予想されるトナー消費量に対応しており、ビデオカウント数に従ってトナーの補給が行われる。
【０１４４】
一方で帯電ローラ３の汚れはトナー消費量が多いほどそのレベルは悪くなる。そこで本実施例ではビデオカウントによりトナーの消費量を見積もり、その値から帯電ローラ３の駆動を制御する構成とした。
【０１４５】
具体的にはビデオカウント数から見積もるトナー消費量が約10ｇに達する毎に非画像形成時（前後回転中）に帯電ローラ３を感光ドラム表面１に対し相対速度差150％で回転駆動させる構成とした。また帯電ローラ３の表面を清掃する部材としては前記ブラシローラ40、ブラシシート43等が好適に用いられる。本構成では印字比率が高い画像をプリントする機会が多い場合は駆動までの間隔が短くなり、印字比率が低い画像をプリントする機会が多い場合は駆動までの間隔が長くなる。こうすることにより帯電ローラ３の表面の汚れがある程度付着して清掃の必然性がある時にのみ帯電ローラが回転駆動されるので、ブラシローラ４０、ブラシシート４３の耐久寿命を向上できる。また帯電ローラ３表面の摺擦劣化低減にも繋がる。本実施例の構成は実施例１〜７の画像形成装置に適用することができる。
【実施例１２】
【０１４６】
本発明の画像形成装置は、感光ドラム１表面に接触させるコロ３ｂ１，３ｂ２を用いることなく帯電ローラ３表面と感光ドラム１表面との間にギャップＧを形成すると共に、帯電ローラ３を回転させるように構成したものである。
【０１４７】
図１２は本実施例に係る画像形成装置の帯電ローラ３、及びその回転駆動制御系を表す説明図である。
【０１４８】
本実施例では、帯電ローラ３の芯金３ａを軸受１７ａ，１７ｂを介してフレーム１４ａ，１４ｂに回転可能に保持させることにより、帯電ローラ３表面と感光ドラム１表面との間にギャップＧを形成している。そして芯金３ａは帯電ローラ駆動ギア５０を有し、このギア５０がモータ等の駆動手段５１により回転駆動されることによって、帯電ローラ３は回転駆動される。
【０１４９】
本実施例では、コロを用いることなくギャップＧを形成できる。そのため、コロ自体の磨耗、コロを接触させたことによる感光ドラム削れ、現像トナー等の異物挟み込み等によるギャップ変化を防止でき、長期に渡って安定した帯電性能を得ることが確認された。本実施例の構成は実施例１〜７の画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の構成模型図である。
【図２】（ａ）は感光ドラムと帯電ローラの関係を表す側面図、（ｂ）は感光ドラムと帯電ローラの関係を表す正面図である。
【図３】クリーニングブレード５ａの説明図である。
【図４】研磨機の一例の説明図である。
【図５】研磨機の他の例の説明図である。
【図６】実施例２に係る画像形成装置の構成模型図である。
【図７】実施例３に係る画像形成装置のブラシローラを表す説明図である。
【図８】実施例４に係る画像形成装置のブラシシートを表す説明図である。
【図９】実施例８に係る画像形成装置の帯電ローラと、帯電ローラの回転駆動制御系を表す説明図である。
【図１０】実施例９に係る画像形成装置において帯電ローラを回転駆動させた場合と回転駆動させない場合の感光ドラムの表面電位の変化を表す図である。
【図１１】実施例１０に係る画像形成装置において帯電ローラ３の回転速度を可変する場合の動作テーブルを表す図である。
【図１２】実施例１０に係る画像形成装置の帯電ローラと、帯電ローラの回転駆動制御系を表す説明図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１：感光ドラム、３：帯電ローラ、３ｂ１，３ｂ２：コロ、４０：ブラシローラ、４０ａ：ブラシ、４３：ブラシシート、４３ａ：ブラシ、５１：駆動手段、５２：制御手段、Ｇ：ギャップ。
【図１】
2007334119.tif 000005
【図２】
2007334119.tif 000006
【図３】
2007334119.tif 000007
【図４】
2007334119.tif 000008
【図５】
2007334119.tif 000009
【図６】
2007334119.tif 000010
【図７】
2007334119.tif 000011
【図８】
2007334119.tif 000012
【図９】
2007334119.tif 000013
【図１０】
2007334119.tif 000014
【図１１】
2007334119.tif 000015
【図１２】
2007334119.tif 000016