JP2004170603A

JP2004170603A - 帯電装置及びこれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2004170603A
Application number: JP2002335050A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Tsutsumi; 保幸堤; Noritaka Ide; 典孝井出
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】モータ等の駆動機構を具備せずとも像担持体の表面をムラなく安定的に帯電させることが可能であり、しかも画像形成装置の小型化及び低コスト化に資することが可能な帯電装置を提供する。
【解決手段】多数の導電性摺擦毛が回転軸に対して起立すると共に、かかる摺擦毛で像担持体を摺擦するように配置されるブラシロールと、このブラシロールと前記像担持体との間に電圧を印加する電源とを備え、前記像担持体の移動に合わせてその表面を帯電させるように構成した帯電装置において、上記ブラシロール１１は、像担持体１０と非接触の状態で、上記摺擦毛１１０の毛先が周方向へ傾斜しており、像担持体１０と接触配置された状態、自ら回動することなく上記像担持体１０の移動に連れ回されて回転し、接触位置におけるブラシロール１１の線速度が像担持体１０の表面におけるそれと異なるように構成されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において、像担持体としての感光体の表面を所望の電位に帯電させる帯電装置に係り、特に、ブラシロールで感光体の表面を摺擦しながら帯電を行う帯電装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−８４７９８号公報
【特許文献２】特開２００１−７５４４８号公報
【特許文献３】特公平４−０６２６６５号公報
【０００３】
電子写真複写機やレーザビームプリンタにおいては、感光体トラム等、表面に感光層を有する像担持体の表面を一様に帯電させた後、かかる像担持体の表面を画情報に応じて露光して静電潜像を形成し、更にその静電潜像をトナーにより現像して可視像たるトナー像を形成し、最後に、かかるトナー像を中間転写体あるいは記録シート等の像受容体に転写して記録画像の形成を行っている。ここで、像担持体の表面を一様帯電させるための帯電装置としては、従来より非接触型のコロナ放電装置が多用されてきたが、コロナ放電により生成されるオゾンが環境や人体へ悪影響を及ぼし易いことから、近年では、像担持体に直接接触させて使用する帯電装置への置き換えが急激に進んでいる。
【０００４】
従来、この種の接触型の帯電装置としては、導電性の軸芯部材の周囲を導電性ゴムで被覆して帯電ロールを構成し、電圧を印加しながら該帯電ロールを所定の圧接力で像担持体の表面に接触させるように構成したロール帯電方式のものや、導電性ブラシ繊維を束ねた帯電ブラシに電圧を印加し、かかる帯電ブラシで像担持体の表面を摺擦しながら該感光体の帯電を行うブラシ帯電方式のものが知られている。
【０００５】
前者のロール帯電方式では、像担持体に付着しているトナーやその外添剤が帯電ロールの表面に転移し易く、かかる転移によって帯電ロール表面の汚れが経時的に進行した場合に、像担持体を帯電させる性能が不安定となり易いといった欠点がある。また、帯電ロールを像担持体の表面にある程度の線圧で押し付けていることから、帯電ロールの表面に付着したトナーが像担持体の表面に薄膜状に固着する所謂フィルミング現象を生じ易く、このフィルミング現象の発生によっても像担持体の帯電が不安定になり易いといった欠点があった。
【０００６】
一方、ブラシ帯電方式は、ブラシ繊維と像担持体表面との接触頻度の不足により、像担持体の表面に帯電むらが発生し易いといった欠点はあるものの、ロール帯電方式に比べて像担持体との機械的接触がソフトであり、像担持体の損耗を抑えることができるといった利点がある。しかも、ブラシ繊維と像担持体表面との接触頻度の不足については、導電性ロールの周面にブラシ繊維を起立させたブラシロールとして前記帯電ブラシを構成し、かかるブラシロールを回転駆動することでブラシ繊維と像担持体との接触頻度を高めることが可能である。この場合、ブラシロールにおけるブラシ繊維の毛先の線速度と像担持体表面の線速度との比率が大きい程、像担持体の帯電むらの防止には有効である（特開平１１−８４７９８号公報）。
【０００７】
また、ブラシ帯電方式はトナー付着等の汚れに起因する帯電性能の低下がロール帯電方式よりも小さいといった利点がある。特に、近年では像担持体の長寿命化を目的とし、かかる像担持体に対して転写残留トナーを除去するクリーナを設けない所謂クリーナレスタイプの画像形成装置（特開２００１−７５４４８号公報）が開発されているが、トナー像の転写効率をいくら高めたとしても、転写残留トナーの発生を完全に防止することはできず、このクリーナレスタイプの画像形成装置に接触型の帯電装置を採用した場合、帯電装置のトナーによる汚れは避け難い。従って、クリーナレスタイプの画像形成装置で濃度むらのない画情報に忠実な記録画像を形成するためには、どうしてもトナー汚れに強い帯電装置が必要である。この点、ブラシ帯電方式の帯電装置、特に前述のブラシロールを用いた帯電装置では、ブラシロールが感光体に付着しているトナーを掃き取ってブラシ繊維間に一時的に保持するように作用するので、帯電ロールのようにトナーによる表面汚れの問題は発生せず、また、ブラシ繊維と像担持体との接触頻度を高めることにより、帯電性能の低下を抑えることが充分に可能である。これらの点からすれば、トナーによる汚れを避け難い箇所に使用する帯電装置としては、ブラシロールによる帯電装置が適していると言える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の如くブラシ帯電方式の帯電装置を用いて像担持体を安定的に帯電させるためには、ブラシロールを用いると共にこれを回転駆動する必要があり、そのためにはブラシロールに対しても駆動源となるモータから回転を伝達しなければならず、像担持体周辺の機構が複雑化且つ大型化してしまう傾向にある。その反面、近年では画像形成装置の小型化が著しく進んでおり、特に、各トナー色毎に像担持体を備えた所謂タンデム型のフルカラー複写機、フルカラープリンタにあっては、これらのニーズが大きい。また、ブラシロールを力任せに回転させながら像担持体を帯電したのでは、ブラシロールの強力な摺擦によって像担持体表面の感光層が損耗し易い。
【０００９】
従って、画像形成装置の小型化、省エネルギ化、長寿命化といった観点からすれば、モータ等の駆動手段を必要とせず、しかもトナー汚れの影響を受けることなく安定した帯電性能を発揮し得る帯電装置が望まれている。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、モータ等の駆動機構を具備せずとも像担持体の表面をムラなく安定的に帯電させることが可能であり、しかも画像形成装置の小型化及び低コスト化に資することが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
画像形成装置の小型化及び低コスト化といた観点からすれば、帯電装置としてのブラシロールをモータ等の駆動源によって回動駆動せず、かかるブラシロールが単に像担持体に連れ回される構成とすれば良いものと考えられる。このようにブラシロールを従動回転させる構成とすれば、単にブラシロールを装置フレームに対して回転自在に支承すれば良く、ブラシロールを駆動するためのモータやギヤ列が不要となるので、構造も簡易且つコンパクトなものとなり、製造コストの低減化も可能となる。
【００１２】
しかし、像担持体の帯電むらを防止するためには、像担持体の単位面積に対するブラシ繊維の接触頻度を高める必要があり、ブラシロールが単に像担持体に連れ回されているのみでは、両者の接触位置におけるブラシロールの線速度と像担持体のそれとが略同一のものとなってしまうことから、帯電むらを効果的に防止することは不可能である。
【００１３】
そこで、本発明では、像担持体を摺擦するブラシロールの摺擦毛の毛先を周方向へ傾斜させ、これによって像担持体に連れ回されているブラシロールの線速度を積極的にコントロールしようとするものである。
【００１４】
すなわち、本発明は、多数の導電性摺擦毛が回転軸に対して起立すると共に、かかる摺擦毛で像担持体を摺擦するように配置されるブラシロールと、このブラシロールと前記像担持体との間に電圧を印加する電源とを備え、前記像担持体の移動に合わせてその表面を帯電させるように構成した帯電装置であって、上記ブラシロールは、像担持体と非接触の状態で、上記摺擦毛の毛先が周方向へ傾斜しており、像担持体と接触配置された状態では、自ら回動することなく上記像担持体の移動に連れ回されて回転し、接触位置におけるブラシロールの線速度が像担持体の表面におけるそれと異なることを特徴とするものである。
【００１５】
このような技術的手段によれば、ブラシロールは像担持体と非接触の状態で、その摺擦毛の毛先が周方向へ傾斜していることから、かかるブラシロールを像担持体と接触配置し、像担持体を回転させると、摺擦毛の傾斜方向や傾斜角度、摺擦毛の長さや硬さ等に応じて像担持体に連れ回されるブラシロールの線速度をある程度自由にコントロールすることが可能となり、ブラシロールの線速度と像担持体のそれとを異ならせることができる。その結果、ブラシールの摺擦毛と像担持体との接触頻度を高めることができ、単に像担持体に従動回転するブラシロールであっても、像担持体のむらなく一様に帯電させることが可能となる。
【００１６】
本発明において、ブラシロールの摺擦毛の毛先はいずれの周方向へ傾斜させても差し支えないが、像担持体の回転方向に沿って傾斜させた場合、ブラシロールの周速は像担持体の周速よりも遅くなり、逆に像担持体の回転方向と逆方向へ傾斜させた場合、ブラシロールの周速は像担持体の周速よりも速くなる傾向にある。
【００１７】
本願発明者らが確認したところによれば、ブラシロールの像担持体に対する線速度比が１．３以上になれば、像担持体を帯電むらなく一様に帯電させることができ、本発明の帯電装置を用いたレーザビームプリンタでハーフトーン画像を形成しても、濃度むらの無い高品位の画像を得ることができた。また、ブラシロールの像担持体に対する線速度比が０．６以下の場合、線速度比を１．３以上に設定した場合と比較して像担持体の帯電むらは発生し易いものの、摺擦毛としてより細い繊維を用いることで、文字画像に対しては濃度むらのない画像を形成することができ、必ずしもブラシロールの周速が像担持体の周速よりも速くなくても、帯電むらの解消には有効であった。
【００１８】
ここで、像担持体に従動するブラシロールの回転速度に影響を与える因子としては、ブラシロールの外径、摺擦毛の長さ及び硬さ、像担持体の表面硬度や表面粗さが挙げられ、これらを適宜選択することにより、像担持体に対するブラシロールの線速度比を自由に調整することが可能である。
【００１９】
また、摺擦毛はその毛先のみをブラシロールの周方向へ傾斜させても差し支えないが、根元から傾斜状態で回転軸に対して起立していても良い。前者の場合であれば、回転軸の周面に対して略垂直に摺擦毛を起立させた後、熱を加えながら毛先だけを特定の方向へ倒すようにして製造することができる。一方、後者の場合であれば、摺擦毛が傾斜した状態で起立した布地を回転軸に巻き付けることによって製造することができる。
【００２０】
前記ブラシロールに印加する電圧としては、ＤＣ成分のみの電圧、ＡＣ成分にＤＣ成分を重畳した電圧のいずれであっても差し支えないが、ＡＣ成分はＤＣ成分のみの場合と比較して像担持体に対する攻撃性が強く、経時的に像担持体表面の感光層に微少な凹凸が形成され易いといった傾向にある。このため、トナー像の転写効率を高めるといった観点からすれば、ブラシロールに印加する電圧はＡＣ成分を含まず、ＤＣ成分のみであることが好ましい。
【００２１】
また、ＤＣ電圧をブラシロールに印加した場合の像担持体の帯電電位と印加電圧との間には閾値が存在し、印加電圧がある値を超えるまでは像担持体の帯電が行われない。この値は放電開始電圧Ｖ_ｔｈと呼ばれ、像担持体の誘電率及び厚み、気中の放電特性パッシェン則を用いることによって、理論的に実験値と略一致した結果を得ることができ、概ね−５００Ｖ程度である。このことから、例えば、像担持体を−３５０Ｖに帯電させたいのであれば、ブラシロールに印加する電圧としては約−８５０Ｖが必要ということになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の帯電装置を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したフルカラーレーザビームプリンタの概略構成を示すものである。尚、図１中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００２３】
このフルカラープリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）及びシアン（Ｃ）の各色毎に作像エンジン１を有する所謂タンデム型のプリンタであり、各作像エンジン１では色毎の画情報に応じたトナー像を所定のタイミングで感光体ドラム１０上に形成するようになっている。また、各感光体ドラム１０に形成されたトナー像は第１中間転写ドラム２に一次転写された後、この第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へと二次転写され、最終的には第２中間転写ドラム３に接する最終転写ロール４によって、かかる第２中間転写ドラム３から記録シートＰへ最終転写されるようになっている。
【００２４】
上記第１中間転写ドラム２は２色の作像エンジンに対して１本づつ、計２本が設けられており、一方の第１中間転写ドラム２ａに対してはイエロー及びマゼンタの作像エンジン１Ｙ，１Ｍからトナー像が転写され、他方の第１中間転写ドラム２ａに対してはブラック及びシアンの作像エンジン１Ｋ，１Ｃからトナー像が転写され、各第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ上では２色のトナー像が重ね合わされるようになっている。また、上記第２中間転写ドラム３は一対の第１中間転写ドラム２ａ，２ｂの双方に対して接しており、一方の第１中間転写ドラム２ａからイエロー及びマゼンタのトナー像が転写された後に、他方の第１中間転写ドラム２ｂからブラック及びシアンのトナー像が転写され、４色のトナー像が第２中間転写ドラム３上で重なり合うようになっている。また、トナー像が転写された記録シートＰは定着器５を経て図示外の排紙トレーへ排出されるようになっている。
【００２５】
従って、この実施例のプリンタでは、第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ、第２中間転写ドラム３の回転方向からして、各色のトナー像が作像エンジンから記録シートＰへの最終転写位置に到達するまでのプロセス距離は、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの順番に遠くなっており、これら４色のトナー像を第２中間転写ドラム３上で重ね合わせるには、マゼンタの作像エンジン１Ｍにおけるトナー像の書き出しタイミングがもっとも早くなる。
【００２６】
各作像エンジン１は、感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０を所定の背景部電位（基準電位Ｖ_ｈ）に帯電させるブラシロール帯電器１１と、画情報で変調された光ビームＢｍで感光体ドラム１０を露光してその表面電位を画像部電位Ｖ_Ｌにまで低下させるレーザ光学ユニット（図示せず）と、露光によって感光体ドラム１０上に形成された静電潜像をトナー現像する現像器１２と、トナー像を一次転写した後の感光体ドラム１０の表面から不要トナーを除去して一時的に保持しておくトナー仮保持部材１３とから構成されており、上記第１中間転写ドラム２ａ，２ｂは上記現像器１２の下流側において感光体ドラム１０に接している。従って、感光体ドラム１０の回転に伴い、かかる感光体ドラム１０の表面に対しては帯電、露光、現像、転写の各工程が連続して行われ、各色の画情報に応じたトナー像が第１中間転写ドラム２ａ，２ｂに一次転写される。
【００２７】
以上説明してきた各構成部材のうち、各色の感光体ドラム１０、ブラシロール帯電器１１及びトナー仮保持部材１３は単一のドラムユニット６として一体化されており、また、一対の第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ及び第２中間転写ドラム３は単一の画像転写ユニット７として一体化されており、例えば感光体ドラム１０の劣化等によって画像品質が低下する場合等には、上記ドラムユニット６をブラシロール帯電器１１と共にそのまま交換するようになっている。
【００２８】
上記ブラシロール帯電器１１は導電性金属からなる回転軸の周囲に導電性の摺擦毛を起立させたブラシロールであり、上記回転軸に対して約−９００ＶのＤＣ電圧を印加することにより、感光体ドラム１０の表面が例えば約−３７０Ｖ程度の背景部電位に一様に帯電されるようになっている。前記摺擦毛としては、ナイロン、ポリエステル、アクリル又はテフロン（登録商標）からなる繊維中にカーボンを分散させ、比抵抗値を１０^４〜１０^９Ωｃｍに調整したものを用いることができる。
【００２９】
また、上記現像器１２は所謂磁気ブラシ現像方式を採用するものであり、各色作像エンジン１Ｙ，１Ｍ，１Ｋ，１Ｃの現像器には対応する色のトナー及びキャリアからなる現像剤が充填されている。各現像器１２は所定の間隙を保って感光体ドラム１０に対向する現像ロール１４を備えており、上記現像剤はこの現像ロール１４上に磁気ブラシを形成し、現像ロール１４の回転に伴って感光体ドラム１０を摺擦する。また、現像ロール１４にはＡＣ成分にＤＣ成分を重畳した現像バイアス電圧が印加されており、この現像バイアス電圧を印加しながら現像剤の磁気ブラシで感光体ドラム１０を摺擦することにより、光ビームＢｍによって露光された感光体ドラム１０上の画像部にのみトナーが付着し、トナー像が形成される。この実施例では、例えば、光ビームＢｍの露光後の画像部電位が−７５Ｖ以下程度、現像バイアス電圧はＡＣ成分が４ｋＨｚ、１．５ｋＶｐｐ、ＤＣ成分が−３００Ｖに設定されている。
【００３０】
上記トナーとしては、形状係数値ＳＦ−１が１２０以下の球形トナーを使用するのが好ましい。このような球形トナーは感光体ドラム１０からの離型性が良好なので、感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２ａ，２ｂへのトナー像の一次転写においてその転写効率を高めることが可能であり、感光体ドラム１０に対してクリーナを設けない所謂クリーナレス構造を実現する上で最適である。
【００３１】
更に、上記トナー仮保持部材１３は、前記ブラシロール帯電器１１と同様に金属製回転軸の周囲に導電性の摺擦毛が起立したブラシロールであり、ブラシロール帯電器１１に対するトナーの付着を防止するため、感光体ドラム１０の回転方向に関してブラシロール帯電器１１の上流側に配置されている。このトナー仮保持部材１３は感光体ドラム１０の表面を摺擦することにより、トナー像を一次転写した後の感光体ドラム１０の表面に付着しているトナーや、ブラシロール帯電器１１による帯電時に感光体ドラム１０に付着した放電生成物を除去し、これらの物質が下流側のブラシロール帯電器１１の表面に付着するのを防止している。トナー像を転写後の感光体ドラム１０の表面に残留しているトナーには、本来の帯電極性のままのトナー（正極性トナー）と、転写電界を通り抜ける際の電荷注入により極性反転してしまったトナー（逆極性トナー）が存在する。感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２ａ，２ｂへのトナー像の転写効率を高めた結果として、感光体ドラム１０上に残留する正極性トナーは殆ど発生しないので、このトナー仮保持部材１３には逆極性トナーを積極的に回収するためのバイアス電圧が印加されている。もっとも、このようなバイアス電圧を作用させていても、トナー仮保持部材１３が感光体ドラム１０の表面を機械的に摺擦することから、感光体ドラム１０表面に僅かに残留する正極性トナーも該トナー仮保持部材１３に付着することになる。
【００３２】
トナー像の転写効率を高めたことにより、トナー像転写後の感光体ドラム１０の表面に付着している正極性トナー及び逆極性トナーは極僅かなので、このトナー仮保持部材１３は感光体ドラム１０から除去したこれらの不要トナーや放電生成物をプロセス外に排出するための機構、すなわちデトーニング機構を具備していない。すなわち、上記トナー仮保持部材１３は不要トナー等をプリントジョブの実行中に一時的に蓄積しておくためにのみ用いられている。そして、一時的に保持された不要トナー等は、プリントジョブの合間に実行されるクリーニングモードにおいて感光体ドラム１０上に吐き出され、第１中間転写体２ａ，２ｂに設けられたトナー除去部材２０，３０によってプロセス外へ排出されるようになっている。このように各作像エンジン１には不要トナーのデトーニング機構を具備する必要がないので、各作像エンジン１は極めてコンパクトなものとなり、プリンタ全体としての小型化に寄与している。
【００３３】
尚、図１中ではイエローの作像エンジン１Ｙにのみ符号を入れて説明したが、その他の色の作像エンジン１Ｍ，１Ｋ，１Ｃも全く同一の構成を具備している。
【００３４】
一方、上記第１及び第２中間転写ドラム２，３はＦｅやＡｌ等からなる金属パイプを０．１〜１０ｍｍ程度の導電性シリコーンゴム等の低抵抗弾性層（Ｒ＝１０^２〜１０^３Ω）で被覆して形成され、更に、低抵抗弾性層の表面には高離型層として厚さ３〜１００μｍのフッ素ゴム層（抵抗値はＲ＝１０^５〜１０^９Ω程度）が設けられており、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。第２中間転写ドラム３の抵抗値は第１中間転写ドラム２のそれよりも高く設定する必要がある。そうしないと、第２中間転写ドラム３が第１中間転写ドラム２を帯電してしまい、第１中間転写ドラム２の表面電位の制御が難しくなる。この実施例では、第１中間転写ドラム２の抵抗値が１０^８Ω程度に、第２中間転写ドラム３の抵抗値は１０^１１Ω程度に設定されている。
【００３５】
上記第１中間転写ドラム２上に感光体ドラム１０からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。最適な表面電位はトナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって変動するが、トナーの帯電量が−２０〜−３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１中間転写ドラム２の表面電位は、＋４００Ｖ程度が望ましい。
【００３６】
また、第２中間転写ドラム３上へ第１中間転写ドラム２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。最適な表面電位は一次転写の時と同様にトナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって変動する。また、転写に必要なのは、第１中間転写ドラム２と第２中間転写ドラム３との間の電位差であるので、第１中間転写ドラム２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜−３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１中間転写ドラム２の表面電位が＋４００Ｖ程度の場合には、第２中間転写ドラム３の表面電位は、＋８１０Ｖ程度、つまり第１中間転写ドラム２と第２中間転写ドラム３との間の電位差は、＋４１０Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００３７】
更に、上記第１中間転写ドラム２及び第２中間転写ドラム３に対しては、これらの中間転写ドラムに付着している不要トナーをプロセス外へ排出するためのトナー除去部材２０，３０が夫々設けられている。かかるトナー除去部材２０，３０は、いずれも、中間転写ドラム２，３に接しながら回動すると共にバイアス電圧が印加された金属製の回収ロール２１，３１と、この回収ロール２１，３１の表面に接する金属製のクリーニングブレード２２，３２とを備えており、中間転写ドラム２，３上の不要トナーを静電誘引力で回収ロール２１，３１に付着させた後、上記クリーニングブレード２２，３２で回収ロール２１，３１の表面から掻き落とすように構成されている。そして、掻き落とされた不要トナーは図示外のオーガによって廃棄ボックスへ送り込まれるようになっている。また、上記回収ロール２１，３１は中間転写ドラム２，３の表面からトナーが効率よく転移してくるよう、中間転写ドラムの周速に対して２％程度の周速差を有して回転している。
【００３８】
プリントジョブの実行中において、第１中間転写ドラム２に対して設けられた第１トナー除去部材２０は逆極性トナーを該第１中間転写ドラム２の表面から除去している。これは、トナー像を記録シートＰへ最終転写する際に生じた逆極性トナー、及びトナー像を第２中間転写ドラム３へ二次転写する際に生じた逆極性トナーが電位勾配を逆上って感光体ドラム１０に付着するのを防止するためである。特に、マゼンタ及びシアンの現像器１２に対する他色トナーの混色を防止する上で重要である。
【００３９】
これに対し、第２中間転写ドラム３に対して設けられた第２トナー除去部材３０は、プリントジョブの実行中、正極性トナーを該第２中間転写ドラム３の表面から除去している。フルカラー画像の形成時は第２中間転写ドラム３上に４色のトナー像が重ねて形成されているので、最終転写後の第２中間転写ドラム３の表面には第１中間転写ドラム２に比較して多くの転写残留トナーが発生し易い。このため、記録シートＰへ転写されなかった正極性トナーを第２中間転写ドラム３上から確実に除去しないと、かかる正極性トナーが第２中間ドラム３の周囲を一周し、記録シートＰ上にゴースト像として転写されてしまうのである。
【００４０】
一方、上記第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ及び第２中間転写ドラム３に対しては、上記感光体ドラム１０へ設けたものと同一のトナー仮保持部材２３，３３が夫々設けられている。第１中間転写ドラム２に対して設けられたトナー仮保持部材（以下、「第１クリーナ」と記す）２３は、トナー像の二次転写部と第１トナー除去部材２０との間で各第１中間転写ドラム２の表面を摺擦しており、プリントジョブの実行中はバイアス電圧の印加によって正極性トナーを捕まえている。本来、正極性トナーは第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へ転写されていくので、この第１クリーナ２３が捕える正極性トナーは二次転写における転写残留トナーである。しかし、二次転写では２色のトナー像のみが第２中間転写ドラム３へ転写されるので、最終転写に比べて転写残留トナーは少ない。それ故、デトーニング機構を具備しない第１クリーナ２３によって第１中間転写ドラム２上の正極性トナーの除去を行うように構成されている。
【００４１】
また、第２中間転写ドラム３に対して設けられたトナー仮保持部材（以下、「第２クリーナ」と記す）３３は、第２トナー除去部材３０と第１中間転写ドラム２ａとの間で第２中間転写ドラム３の表面を摺擦しており、プリントジョブの実行中はバイアス電圧の印加によって、第２トナー除去部材３０と同様、正極性トナーを捕まえている。すなわち、最終転写後に第２中間転写ドラム３上に残留した正極性トナーは、先ず第２トナー除去部材３０によって除去された後、更に第２クリーナ３３によっても除去され、ゴースト像の発生が入念に防止されている。
【００４２】
このプリンタでは前記ドラムユニットの構成を簡略化するため、ブラシロール帯電器１１には何ら駆動手段が設けられておらず、かかるブラシロール帯電器１１は摺擦毛と感光体ドラム１０との間に作用する摩擦力によって感光体ドラム１０の回転に連れ回っている。図２は感光体ドラム１０から離間させたブラシロール帯電器１１の断面を示すものである。符号１１２はブラシロール帯電器１１の回転軸１１１に接続されたＤＣ電源であり、感光体ドラム１０とブラシロール帯電器１１との間に放電開始電圧以上の電位差を与えている。このブラシロール帯電器１１では摺擦毛１１０が回転軸１１１に対して略垂直に起立しておらず、感光体ドラム１０の回転方向と対向する方向へ傾斜して起立している。このため、ブラシロール帯電器１１を感光体ドラム１０に接触させた状態で該感光体ドラム１０を回転させると、摺擦毛の先端が感光体ドラムの表面で弾かれ、両者の接触位置におけるブラシロール帯電器１１の線速度（外径における周速度）を感光体ドラム１０のそれよりも大きくすることが可能となる。すなわち、ブラシロール帯電器１１は感光体ドラム１０の回転に連れ回されているにも拘らず、その周速は感光体ドラムの周速よりも速くなるのである。
【００４３】
感光体ドラム１０に従動するブラシロール帯電器１１の線速度は摺擦毛の硬さや植毛密度、長さ、ブラシロールの外径、を変化させることで自由に調節することができる。本実施例ではブラシロール帯電器１１の外径約１０ｍｍ、摺擦毛の長さ約２ｍｍ、感光体ドラム１１の外径約２０ｍｍ、摺擦毛の太さ約３デニール、植毛密度２０万本／平方インチに設定し、ブラシ外径の感光体ドラム１１に対する食い込み量を０．４ｍｍに設定したところ、感光体ドラム１１に対するブラシロール帯電器の線速度比を１．４程度に安定化することができた。
【００４４】
また、このように帯電装置としてブラシロール帯電器１１を用いると、ブラシロール帯電器１１は感光体ドラム１０の表面に付着している残留トナーや放電生成物を意図せずして掻き取りながら、かかる感光体ドラム１０の表面の帯電を行うことになる。ブラシロール帯電器の摺擦毛が長いほど、かかるブラシロール帯電器が回転中に保持し得るトナー等の絶対量量は増加し、経時的なトナー汚れに対して強くなると言えるが、前述の如くブラシロール帯電器の摺擦毛を周方向へ傾斜させていると、ブラシロール帯電器の外径が同一の場合であっても、摺擦毛の毛足を長く設定することができるので、ブラシロール帯電器の小径化を図りつつも、トナー汚れの影響を受けにくい帯電器とすることができる。
【００４５】
図３は及び図４はブラシロール帯電器１１の製造方法の一例を示すものである。このブラシロール帯電器１１は、図３に示すように、導電性繊維からなる摺擦毛１１０が起毛した布地１１３を導電性の金属回転軸１１１に対して螺旋状に巻き付けることによって製作されている。かかる布地１１３には図４に示すように摺擦毛１１０が略垂直に起立しているが、これを熱ロール１１４で挟み込んで加圧することにより、摺擦毛１１０が倒れた布地を得ることができる。そして、このように摺擦毛１１０が倒れた布地１１３を回転軸１１１に巻き付けることによって、かかる摺擦毛１１０が周方向に傾斜したブラシロール帯電器１１を製造することができる。
【００４６】
また、他の製造方法としては、布地１１３を回転軸１１１に巻き付ける以前の段階で摺擦毛１１０を倒すのではなく、摺擦毛１１０が略垂直に起立した布地１１３を回転軸１１１に対して巻き付けてブラシロールとした後、このブラシロールを熱ロールに押し付けながら回転させることにより、摺擦毛１１０を周方向に傾斜させることも可能である。更に、摺擦毛１１０が起立した布地１１３を製造する各工程で、摺擦毛１１０の毛起こしを考慮せず、かかる摺擦毛１１０が倒れ込むようにしても良い。
【００４７】
ブラシロール帯電器１１の摺擦毛１１０が周方向に斜めに傾斜している度合いは目視によって計測することができる。図５に示すように、ブラシロール帯電器１１の回転軸１１１を目と同一の高さに置くと共に、かかる回転軸１１１と一定の距離ｄを置き、この状態からブラシロール１１を上下動させると、摺擦毛１１０の傾斜の度合いに応じた位置で該摺擦毛１１０の毛先を見ることができるのである。摺擦毛１１０の毛先を正面から観察すると、摺擦毛１１０の腹を観察しているときとでは色の見え方が異なるので、この方法によって摺擦毛１１０の傾斜度合いを確認することができる。そして、毛先が見えた際の回転軸１１１のオフセット量ｈを摺擦毛１１０の傾斜度合いの指標とするのである。
【００４８】
この計測方法によれば、実施例に使用したブラシロール帯電器１１のオフセット量ｈは、距離ｄ＝５００ｍｍのときに、ｈ＝３００ｍｍであった。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の帯電装置によれば、ブラシロールの摺擦毛の毛先を周方向へ傾斜させることにより、かかるブラシロールを像担持体に従動回転させているにも拘らず、該ブラシロールの線速度と像担持体のそれとを異ならせることができるので、モータ等の駆動機構を具備せずとも像担持体に対するブラシロールの摺擦毛の接触頻度を高めることができ、像担持体の表面をムラなく安定的に帯電させることが可能であり、しかも画像形成装置の小型化及び低コスト化に資することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電装置を適用したカラーレーザビームプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】実施例に係るブラシロール帯電器を示す断面図である。
【図３】実施例に係るブラシロール帯電器の製造方法を示す斜視図である。
【図４】摺擦毛が起立した布地を示す拡大断面図である。
【図５】摺擦毛の傾斜の度合いを計測する方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０…感光体ドラム、２ａ，２ｂ…第１中間転写ドラム、３…第２中間転写ドラム、１１…ブラシロール帯電器、１１０…摺擦毛、１１１…回転軸、１１２…ＤＣ電源

Claims

多数の導電性摺擦毛が回転軸に対して起立すると共に、かかる摺擦毛で像担持体を摺擦するように配置されるブラシロールと、このブラシロールと前記像担持体との間に電圧を印加する電源とを備え、前記像担持体の移動に合わせてその表面を帯電させるように構成した帯電装置であって、
上記ブラシロールは、像担持体と非接触の状態で、上記摺擦毛の毛先が周方向へ傾斜しており、感光体と接触配置された状態では、自ら回動することなく上記感光体の移動に連れ回されて回転し、接触位置におけるブラシロールの線速度が像担持体の表面におけるそれと異なることを特徴とする帯電装置。
上記ブラシロールの摺擦毛は回転軸の周面に対して略垂直に起立しており、毛先のみが周方向へ倒されていることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
上記ブラシロールの摺擦毛は回転軸の周面に対して傾斜した状態で起立していることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
上記ブラシロールは摺擦毛が起立した布地を回転軸に巻き付けてなり、かかる摺擦毛が上記布地に対して傾斜した状態で起立していることを特徴とする請求項３記載の帯電装置。
上記ブラシロールの像担持体に対する回転速度比が両者の接触位置における線速度比で０．６以下、又は１．３以上であることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。