JP2004219761A

JP2004219761A - ブラシ帯電装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2004219761A
Application number: JP2003007565A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Yamada; 千晶山田; Keiko Momotani; 桂子桃谷
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-08-05
Also published as: US6909868B2; US20040136752A1

Abstract

【課題】感光体を所定の表面電位に均一に帯電可能であり、高品質の画像を得ることのできるブラシ帯電装置及び画像形成装置を得る。
【解決手段】感光体ドラムに接触して帯電させるためのブラシ帯電装置３２であって、導電性支持体３０１の外周面に多数の導電性繊維をブラシ状に設けた帯電ブラシ３０２をスパイラル状に巻き付けたローラ体からなる。導電性繊維の太さＤが１．５〜４デニール、長さＬが２ｍｍ以上、植毛密度が１５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上である。そして、導電性繊維の太さＤと長さＬとの関係がＤ≧０．７１Ｌ−１．６１なる式を満たしている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシ帯電装置及び画像形成装置、特に、電子写真方式にて感光体上に画像を形成するに先立って該感光体を所定の表面電位に均一に帯電するためのブラシ帯電装置及び該帯電装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来技術と課題】
電子写真方式によるフルカラーの画像形成装置の普及に伴って高画質へのさらなる要求が高まっている。高品質の画像形成に関して、感光体を均一に帯電させることは特に重要である。従来では、均一帯電のためにコロナ放電装置を用いる場合が多かった。しかし、コロナ放電装置は感光体に対して非接触の帯電方式であるため、人体に有害であるオゾンの発生量が多いという問題点を有している。
【０００３】
低オゾンを実現できる帯電方式の一つとして、ブラシ状の導電性繊維を感光体に接触させて帯電させるブラシ帯電装置が知られている。ブラシ帯電装置に関して、先行技術としては以下のものが存在している。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９８５３４号公報
合成樹脂材の半導電性繊維でブラシを構成し、該繊維の太さが１．５〜１５デニール、長さが２〜１０ｍｍ、密度が５００００〜５０００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２であることが開示されている。但し、このブラシ帯電装置は繊維を平面的に植毛したもので、固定方式であり、ローラ体にして回転させることに関しては示唆していない。
【０００５】
【特許文献２】特開２００１−１９４８７３号公報
固定方式の帯電ブラシとして、太さが２〜１０デニール、植毛密度が１００００〜４０００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２である導電性繊維を用いたものが開示されている。また、回転方式の帯電ブラシとして、太さが６デニール、植毛密度が１０００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２である導電性繊維を用いたものが開示されている。
【０００６】
【特許文献３】特開２００１−２４２６８８号公報
直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加する帯電ブラシ方式と、交流電圧を印加する非接触現像方式とを組み合わせて画像を形成する装置が開示されている。但し、帯電ブラシの詳細な構成についての記載はない。
【０００７】
しかしながら、前記各種のブラシ帯電方式では、導電性繊維の１本１本からの放電により感光体を帯電させるため、均一な帯電が困難であるという問題点を有している。即ち、従来のブラシ帯電装置ではフルカラー画像の品質を満足させることを達成できていなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、所定の表面電位に均一な帯電が可能であり、高品質の画像を得ることのできるブラシ帯電装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、所定の表面電位に均一な帯電が可能であり、高品質の画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、第１の発明に係るブラシ帯電装置は、被帯電体を帯電させるための帯電部材が導電性支持体の外周面に多数の導電性繊維をブラシ状に設けたローラ体からなり、前記導電性繊維の太さＤが１．５〜４デニール、長さＬが２ｍｍ以上、植毛密度が１５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上であり、前記導電性繊維の太さＤと長さＬとの関係が下式を満たすこと、
Ｄ≧０．７１Ｌ−１．６１
を特徴とする。
【００１１】
以上の構成からなる第１の発明に係るブラシ帯電装置にあっては、ローラ体からなるブラシ回転方式であって、導電性繊維の太さを比較的細くすると共に植毛密度を高く設定し、かつ、太さＤと長さＬとの関係が前記式を満足するようにしたため、被帯電体を所定の表面電位に均一に帯電することができ、ひいては高品質の画像を形成することができる。
【００１２】
太さが１．５デニール未満の導電性繊維は製造することが困難であり、４デニールを超えると、帯電電位が部分的に高くなり、ハーフトーン画像で白筋が生じることがあり、好ましくはない。
【００１３】
植毛密度に関しては、１５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２未満では帯電が不均一で画質が低下する。２５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上であることが好ましく、製造可能な範囲でできるだけ高密度の帯電部材を用いることが好ましい。
【００１４】
また、前記帯電部材は被帯電体の移動方向に対して対向する方向に回転駆動され、被帯電体の移動速度に対する帯電部材の移動速度の比が１．５〜３であることが好ましい。
【００１５】
第２の発明に係る画像形成装置は、前記第１の発明に係るブラシ帯電装置を備えたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、第３の発明に係る画像形成装置は、直流成分に交流成分が重畳された現像バイアス電圧の印加により、現像剤担持体上のトナーを潜像担持体上に飛翔させ、該潜像担持体上に形成されている静電潜像を現像する画像形成装置において、前記潜像担持体を帯電させる帯電部材が導電性支持体の外周面に多数の導電性繊維をブラシ状に設けたローラ体からなり、前記導電性繊維の太さが１．５〜４デニール、植毛密度が１５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上であり、前記帯電部材には直流電圧が印加されることを特徴とする。
【００１７】
以上の構成からなる第３の発明に係る画像形成装置にあっては、ローラ体からなるブラシ回転方式であって、導電性繊維の太さを比較的細くすると共に植毛密度を高く設定したため、被帯電体を所定の表面電位に均一に帯電することができ、微小な画像の再現性や鮮明度に優れている非接触現像方式と組み合わせて高品質の画像を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るブラシ帯電装置及び画像形成装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
（画像形成装置、図１参照）
まず、図１を参照して画像形成装置の一例についてその構成及び画像形成動作の概略を説明する。この画像形成装置は、フルカラーのレーザプリンタとして構成したもので、従来周知の感光体ドラム３１、レーザ走査光学装置３３、フルカラー現像装置３４、中間転写ベルト３５、定着装置３８、給紙カセット３９及び排紙トレイ１３等を備えている。そして、感光体ドラム３１の周囲に、ブラシ帯電装置３２、フルカラー現像装置３４、１次転写ローラ５１及びトナーのクリーニング装置３６が配置されている。
【００２０】
レーザ走査光学装置３３は、光源としてのレーザダイオード、偏向手段としてのポリゴンミラー及びｆθ光学素子等を内蔵した周知のもので、その制御部にはＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）ごとの印字データがホストコンピュータから転送される。レーザ走査光学装置３３は各色ごとの印字データに基づいて順次レーザビームを変調させ、感光体ドラム３１上を走査露光する。
【００２１】
感光体ドラム３１は、矢印Ａ方向に回転駆動され、以下に詳述するブラシ帯電装置３２にて所定の表面電位に均一に帯電され、レーザビームの走査露光によって静電潜像が順次形成される。
【００２２】
フルカラー現像装置３４は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色のトナーを内蔵した色別現像器３４Ｃ，３４Ｍ，３４Ｙ，３４Ｋを一体的にユニット化し、支軸３４ａを支点として矢印Ｂ方向に回転可能である。この現像装置３４は感光体ドラム３１上に各色に対応する静電潜像が形成されるごとに、対応する色のトナーを内蔵した現像器が現像領域へ配置されるように回転駆動され、静電潜像を所定の色のトナーで現像する。
【００２３】
各現像器は、例えば、１成分非磁性トナーを用いた非接触現像方式によるもので、いわゆる反転現像が行われる。即ち、トナーは感光体ドラム３１の帯電極性と同極性に帯電されており、露光によって電位が低下した画像部に付着する。現像器の構成及び現像作用については以下に詳述する。
【００２４】
中間転写ベルト３５は回転自在な１次転写ローラ５１や支持ローラ５２を含むローラ群に無端状に張り渡され、矢印Ｃ方向に回転駆動可能とされている。そして、１次転写ローラ５１に１次転写電圧を印加することにより、感光体ドラム３１上に形成されたトナー像が中間転写ベルト３５上に１次転写される。この１次転写によって各色のトナー像が重ね合わされてフルカラーの画像となる。
【００２５】
また、中間転写ベルト３５には支持ローラ５２で支持されている部分に２次転写ローラ３７が回転自在に圧接されている。そして、用紙が中間転写ベルト３５と２次転写ローラ３７との間を通過する際、２次転写ローラ３７に２次転写電圧を印加することにより、フルカラーのトナー像が用紙上に２次転写される。
【００２６】
給紙カセット３９からは給紙ローラ１０によって用紙が１枚ずつ送り出され、該用紙はタイミングローラ１１によって前記中間転写ベルト３５上のトナー像と同期をとって２次転写位置へ搬送される。
【００２７】
用紙上に２次転写されたトナー像は定着装置３８で加熱定着され、該用紙は排出ローラ１２にてトレイ１３上に排出される。
【００２８】
なお、フルカラーの画像形成装置としては種々の基本形態があり、図１に示したレーザプリンタは一つの感光体ドラム３１の周囲に四つの現像器を配置した４サイクル型である。しかし、本発明に係る画像形成装置は４サイクル型以外にも、四つの感光体ドラムを中間転写ベルトに沿って並置したタンデム型など他の形態を採用したものであってもよい。
【００２９】
また、フルカラーのレーザプリンタに限らず、モノクロの画像形成装置に本発明を適用することも可能である。また、トナーのみからなる現像剤を使用する１成分現像あるいはトナーとキャリアとの混合物からなる２成分現像のいずれであっても、本発明を適用することが可能である。
【００３０】
（ブラシ帯電装置、図２〜図５参照）
ブラシ帯電装置３２は、感光体ドラム３１の表面に接触させた状態で電圧を印加することにより、感光体ドラム３１の表面を所定の表面電位に帯電させる。このブラシ帯電装置３２は、図２〜図４に示すように、導電性支持体３０１の外周面に、基布３０３に多数の導電性繊維を植毛した帯電ブラシ３０２を巻き付けたローラ体として構成されている。
【００３１】
導電性支持体３０１は、ステンレス、アルミニウム等の金属材からなるが、導電性材料であればこれらに限定されない。
【００３２】
導電性繊維は、合成樹脂材料に導電性材料を混合して繊維状に成形したものである。合成樹脂としては、ナイロン等のポリアミド、レーヨン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリルを用いることができ、ナイロンを主成分とすることが好ましい。導電性材料としては、導電性カーボン、金属粉体、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫等を用いることができ、前記合成樹脂中に均一に混合できる材料であればこれらに限定されない。
【００３３】
基布３０３に前記導電性繊維を植毛した帯電ブラシ３０２を導電性支持体３０１の外周面に巻き付ける方法は、例えば、図２に示されているように、帯状の帯電ブラシ３０２を支持体３０１へスパイラル状に巻き付ける方法が容易である。但し、帯電ブラシ３０２を隙間なく巻き付けることができれば、この方法に限定するものではない。
【００３４】
帯電ブラシ３０２の隙間が大きいと巻き目のむらが生じ、巻き目部分の導電性繊維の密度が低くなるため、帯電不良が生じるおそれがあり、好ましくない。
【００３５】
図３にブラシ帯電装置３２の縦断面形状を示す。導電性繊維の太さは１．５〜４デニール、好ましくは１．５〜２．５デニールである。該導電性繊維の太さについては、本発明者らの実験によると、４デニールを超えると感光体の表面電位が部分的に高くなり、ハーフトーン画像で白筋が生じる場合があったため、好ましくはない。１．５デニール未満は導電性繊維の製造上の障害があり、帯電ブラシを製作することができなかった。
【００３６】
さらに、導電性繊維の植毛密度は、１５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上、好ましくは２５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上である。１５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２未満では帯電が不均一で画質が低下した。また、５０００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以下とすると、より低コストで製造ができる点で有効である。
【００３７】
ところで、本発明では、導電性繊維の太さを従来よりも細くしたことで、感光体ドラム３１と帯電ブラシ３０２とが接触しつつ回転する際に、回転クリープが生じてブラシ径が小さくなるため、帯電不良が発生するおそれがある。
【００３８】
本発明者らの実験によると、回転クリープは導電性繊維の長さと太さに相関しており、ある太さに対して長さが一定値以上になると著しく回転クリープが生じ、均一帯電に支障をきたした。導電性繊維の太さＤと長さＬとの関係が下式（１）を満足すれば、高品質な画像を形成する均一な帯電が得られた。
Ｄ≧０．７１Ｌ−１．６１ …（１）
【００３９】
ここで、導電性繊維の長さＬとは、帯電ブラシ３０２のシャーリング径（カットした後のブラシ外径のこと）と、基布３０３の厚みから算出した値である。即ち、「（シャーリング径−支持体の外径−基布の厚さ×２）／２」の式から算出する。なお、帯電ブラシ３０２が斜毛処理されている場合、長さＬは処理前の直毛状態での値である。
【００４０】
繊維の長さに関して、２ｍｍ未満であると、帯電ブラシ３０２を導電性支持体３０１に巻き付けた際の巻き目部分に帯電むらが発生することが顕著になり、好ましくない。
【００４１】
以上の点を勘案すると、帯電ブラシ３０２の導電性繊維の太さと長さの適正範囲は図５に斜線を付して示す範囲になる。
【００４２】
図４にブラシ帯電装置３２の横断面形状を示す。帯電ブラシ３０２を支持体３０１に巻き付けた後、導電性繊維の長さを均一に揃えただけの直毛状態でもよいが、導電性繊維の先端が一定方向にカールされた斜毛状態に処理すればさらに良好な帯電を図ることができる。斜毛処理は、導電性繊維に熱を加えてカールさせる方法、通電による方法等があるが、これらに限定するものではない。
【００４３】
ブラシ帯電装置３２は、図２に示すように、フレーム３１１，３１２に回転駆動可能に取り付けられている。帯電ブラシ３０２の回転方向は、感光体ドラム３１の回転方向に対して同方向（ウィズ方法）又は反対方向（カウンター方向）のいずれでもよい。そして、帯電ブラシ３０２の周速度と感光体ドラム３１の周速度とに差を設けてもよく、帯電ブラシ３０２の周速比を１より大きくすることで帯電の均一性を向上させることができる。本発明者らの実験によれば、帯電ブラシ３０２をカウンター方向に回転させ、帯電ブラシ３０２の周速比を１．５〜３に設定することで好ましい結果が得られた。
【００４４】
このブラシ帯電装置３２においては、帯電ブラシ３０２に対して図２に示す直流電源３２１から支持体３０１を介して直流電圧を印加することにより、感光体ドラム３１を所定の表面電位に帯電させる。帯電ブラシ３０２へ印加する直流電圧は、感光体の種類等によって異なるが、−１６００〜−８００Ｖである。この範囲以外の場合もあり得る。
【００４５】
なお、帯電ブラシ３０２に対しては直流電圧に交流電圧を重畳して印加してもよいが、交流成分を印加すると感光体ドラム３１のクリーニング残渣が帯電ブラシ３０２に付着しやすくなるため、直流電圧のみを印加することが好ましい。
【００４６】
（ブラシ帯電装置の具体例）
ここで、以下に説明する実験例で使用した帯電ブラシ１〜１３について表１を参照して説明する。
【００４７】
ブラシ１：
帯電ブラシはその導電性繊維をナイロンに導電性カーボンを分散したものを素材として製作した。導電性繊維の太さは２デニール、植毛密度は３０００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２である。この帯電ブラシを外径６ｍｍのステンレス製シャフトに螺旋状に巻き付けた後、ブラシの表面が均一になるように導電性繊維をカットした。カット処理後の導電性繊維の長さは３．８ｍｍである。さらに、導電性繊維の先端を、ブラシの外径が１２．５ｍｍになるように熱処理でカールさせた。
【００４８】
ブラシ２〜１３：
導電性繊維の太さ、長さ及び植毛密度を表１に示す値とし、前記ブラシ１と同様の手順で製作した。
【００４９】
【表１】

【００５０】
（１成分非磁性非接触現像方式、図６参照）
ここで、１成分非磁性非接触現像方式について、現像器の概略構成と共に説明する。前記レーザプリンタで用いられているフルカラー現像装置３４の各現像器３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋ（以下、現像器３４と記す）と感光体ドラム３１との位置関係及び現像器３４の概略構成を図６に示す。ちなみに、感光体ドラム３１は円筒状の導電性支持体２０１ａの表面に感光層２０１ｂを形成したものである。
【００５１】
現像器３４は現像剤ケーシング２１０に現像剤担持体としての現像ローラ２１１を矢印Ｄ方向に回転駆動可能に設けたもので、現像ローラ２１１にはトナー規制板２１４及びシール材２１５が圧接している。また、ケーシング２１０には現像剤２１２が収容されている。
【００５２】
現像ローラ２１１は、導電性支軸２１１ａに導電性弾性体層２１１ｂを介して高抵抗層２１１ｃを設けたもので、高抵抗層２１１ｃが感光体ドラム３１と所定の現像ギャップＤｓを介して対向している。
【００５３】
ケーシング２１０に収容されている現像剤２１２は１成分非磁性トナーであり、送り羽根２１３の回転によって現像ローラ２１１の外周面に供給される。現像ローラ２１１の外周面に供給されたトナーは、該ローラ２１１の矢印Ｄ方向への回転に基づいて規制板２１４に圧接されて薄膜状に規制され、かつ、摩擦帯電した状態で現像領域に搬送される。
【００５４】
このようなトナーの搬送と同時に、直流成分に交流成分が重畳された現像バイアス電圧が電源２２１から現像ローラ２１１に印加される。これにて、現像領域において、現像ローラ２１１と感光体ドラム３１との間に、直流電界に交流電界が重畳された電界が発生し、現像ローラ２１１の外周面に保持されているトナーが感光体ドラム３１上に形成されている静電潜像に飛翔し、現像が行われる。
【００５５】
現像領域を通過したトナーは、引き続き現像ローラ２１１と共に矢印Ｄ方向に搬送され、シール材２１５が圧接することにより現像領域での消費パターンが消去されてトナー薄膜の均一化が図られる。
【００５６】
（１成分非磁性接触現像方式、図７参照）
次に、１成分非磁性接触現像方式について、現像器の概略構成と共に説明する。この現像器３４は、特開２００１−２２８６５２号公報に開示されているように、かつ、図７に示すように、現像剤ケーシング４１０に現像スリーブ４１１を矢印Ｄ方向に回転駆動可能に設けたもので、現像スリーブ４１１には薄膜部材４１５が設けられると共にトナー規制板４１４が圧接している。また、ケーシング４１０には現像剤４１２が収容されている。
【００５７】
ケーシング４１０に収容されている現像剤４１２は１成分非磁性トナーであり、送り羽根４１３の回転によって現像スリーブ４１１の外周面に供給される。一方、薄膜部材４１５は現像スリーブ４１１との摩擦力により矢印Ｄ方向に従動回転しており、薄膜部材４１５と接するトナーは薄膜部材４１５との接触及び静電気的な力によって矢印Ｄ方向への搬送力を受ける。
【００５８】
このとき、トナーは薄膜部材４１５と規制板４１４との先端部とで形成されるくさび状の取込み部４１６に取り込まれ、規制板４１４の圧接部に達すると、薄膜部材４１５の表面に薄膜状に均一に塗布された状態になると共に、摩擦帯電される。このように薄膜部材４１５上に保持されたトナーは、現像スリーブ４１１の回転に従動する薄膜部材４１５の回転に従って感光体ドラム３１と対向する現像領域に搬送される。
【００５９】
前記トナーの搬送と同時に、直流成分からなる現像バイアス電圧が電源４２１から現像スリーブ４１１に印加される。現像領域において、感光体ドラム３１の表面電位と現像バイアス電圧との電位差に基づき、薄膜部材４１５の外周面に保持されているトナーが感光体ドラム３１上に形成されている静電潜像に付着し、現像が行われる。
【００６０】
ここで、感光体ドラム３１の表面と接する薄膜部材４１５は、空間部４１７を介して現像スリーブ４１１と非接触状態にあるため、薄膜部材４１５は感光体ドラム３１にソフトに、しかも適当なニップ幅をもってむらなく接触し、静電潜像を均一に現像する。また、感光体ドラム３１の周速度と薄膜部材４１５の周速度とに速度差を設けた場合には、画像背景部のかぶり除去に効果があり、一旦形成されたトナー像が破壊されることはない。
【００６１】
現像領域を通過したトナーは、引き続き薄膜部材４１５と共に矢印Ｄ方向に搬送され、パッド４１８が圧接することにより現像領域での消費パターンが消去されてトナー薄膜の均一化が図られる。
【００６２】
（２成分磁性非接触現像方式、図８参照）
次に、２成分磁性非接触現像方式について、現像器の概略構成と共に説明する。この現像器３４は、特開２００１−２２１３１号公報に開示されているように、かつ、図８に示すように、磁極Ｎ，Ｓを有するマグネットローラ５１３を内蔵した現像スリーブ５１２を現像剤ケーシング５１０に設けたもので、マグネットローラ５１３は回転することなく固定されている。現像スリーブ５１２は、矢印Ｄ方向に回転駆動可能であり、現像領域において感光体ドラム３１と所定の現像ギャップＤｓを介して対向している。
【００６３】
また、ケーシング５１０には現像剤５１４が収容されている。現像剤５１４は互いに磁性材からなるキャリアとトナーとを混合したもので、トナーはホッパ５１１から消費量に見合った量が供給される。
【００６４】
ケーシング５１０内の現像剤５１４はトナーがキャリアの周囲に静電的に吸着した状態であり、送り羽根５１５の回転によって現像スリーブ５１２の外周面に供給される。ここで、現像剤５１４はマグネットローラ５１３の磁力によって現像スリーブ５１２の外周面にブラシ状に保持され、かつ、ブレード５１６にてブラシ長さを規制されて現像領域に搬送される。
【００６５】
このような現像剤５１４の搬送と同時に、交流電圧あるいは交流電圧に直流電圧を重畳させた現像バイアス電圧が電源５２１から現像スリーブ５１２に印加される。これにて、現像領域において、トナーが現像バイアス電圧による振動電界を受けて感光体ドラム３１上に形成されている静電潜像に付着し、現像が行われる。
【００６６】
現像領域を通過した現像剤５１４は、引き続き現像スリーブ５１２と共に矢印Ｄ方向に搬送され、送り羽根５１５にて再度攪拌され、かつ、ホッパ５１１から新たなトナーの補給を受ける。
【００６７】
（ブラシ帯電装置と現像方式との関係）
本発明では、帯電ブラシについて改良を行い、従来よりも細い繊維を用いかつ高密度にすることで感光体の均一帯電が可能になり、高品質なカラー画像が得られるようになった。
【００６８】
さらに、本発明に係るブラシ帯電装置は、従来、均一帯電が可能な帯電方式（コロナ放電方式）との組み合わせでないと実現できないと考えられていたＡＣ印加非接触現像方式にも用いることができる。
【００６９】
非接触現像方式は、現像剤担持体と感光体との間に間隙が存在するため、静電潜像が存在する領域と存在しない領域との境界部で電界が曲がる。この電界の曲がりの影響を受けて画像のエッジ部により多くのトナーが吸着される。このため、微小な静電潜像の再現性や文字の微細なラインの鮮明度が向上する効果がある。また、非磁性トナーは後処理剤の埋め込みが少ないために劣化が少なく、トナーの流動性が変化しにくいので、耐刷時に画像品質を維持できるという利点がある。
【００７０】
しかし、ＡＣ印加非接触現像方式は、従来では、均一帯電が可能な帯電装置との組み合わせでないと適正な現像条件が得られなかったのである。
【００７１】
非接触現像方式では、通常、現像剤担持体上のトナーを感光体へ飛翔させる効率を高めるため、ＡＣバイアス電圧を現像剤担持体に印加する。現像剤担持体に印加するＡＣバイアス電圧の振幅が小さいと濃度むらが生じるため、ある程度以上の電圧が必要である。
【００７２】
さらに、図９に斜線で示す現像可能な領域の近辺に画像部リーク、背景部リーク、かぶり発生のボーダラインが存在し、帯電が不均一であると背景部リーク、かぶりの限界ラインが図９において矢印方向に移動するため、現像可能領域が狭くなり、望ましい画像が得られない。従来の帯電ブラシを用いた場合、現像可能領域は図１０に斜線で示す範囲になる。
【００７３】
ちなみに、図９、図１０は、横軸に直流現像バイアス電圧、縦軸に交流現像バイアス電圧をとり、非接触現像方式における現像可能領域を示している。
【００７４】
ここで、画像部リークとは、図１１に示すように、露光後の感光体の表面電位Ｖｉと現像バイアス電圧Ｖｍｉｎの電位差が大きくなるため、現像剤担持体の電荷が感光体の画像部（潜像部分）に移動して（つまり感光体が帯電される）画像中に白い斑点が発生する現象をいう。背景部リークとは、現像バイアス電圧Ｖｍａｘと感光体帯電後の未露光部分の表面電位（つまり初期帯電電位）Ｖｏとの電位差が大きくなるため、感光体の表面電位が除電されて背景部に黒い斑点が発生する現象をいう。また、かぶりとは、帯電電位が低いために画像の背景部が薄黒くなる現象をいう。
【００７５】
このような理由から、ＡＣ印加非接触現像にブラシ帯電装置を用いる場合は、ブラシ帯電装置の性能を向上させ、より均一な帯電ができるようにする必要がある。また、ＡＣ印加非接触現像はＡＣ現像バイアス電圧Ｖｐｐ（図１１参照）を印加するためにトナーから後処理剤の離脱が多く、感光体上にクリーニング残渣が多いという問題点を生じている。そのため、接触帯電方式では帯電部材が汚れやすく、耐刷に伴う均一帯電の維持が困難であった。
【００７６】
本発明に係るブラシ帯電装置は初期帯電の均一性を向上させることができることから、ＡＣ印加非接触現像にも使用することが可能になった。さらに、ブラシ帯電装置では、トナーから離脱した後処理剤等の汚れがブラシ内部に取り込まれるため、耐刷に伴う帯電性の変化が少ないことが確認された。また、ブラシに多少の汚れが付着しても、感光体に対して周速比を大きく設定すれば帯電むらを抑制させることもできる。こうして、均一帯電を維持させることで、高品質な画像を継続して作成することが可能になった。
【００７７】
（実験を行った画像形成方法）
本発明者らは、以下に説明する画像形成方法で実験例１〜２１を行い、帯電の均一性及び画質の評価を行った。これらの実験例１〜２１は、前記表１に示したブラシ１〜１３と以下に説明する各種現像方式Ａ〜Ｄを組み合わせて行った。
【００７８】
（方法Ａ：１成分非磁性非接触現像方式）
図１に示したフルカラーのレーザプリンタに図６に示した現像器を４組取り付けて画像を形成した。画像形成の設定条件を以下に示す。
【００７９】
帯電印加電圧：−１１００Ｖ
帯電ブラシ回転方向：カウンター方向で周速比１〜３又はウィズ方向で周速比２
帯電ブラシ押込み量：０．５ｍｍ
現像バイアス電圧（直流成分）：−３５０Ｖ
現像バイアス電圧（交流成分）：１．５ｋＶ
現像ギャップ：０．１３ｍｍ
感光体ドラム周速度：１６０ｍｍ／ｓｅｃ
【００８０】
（方法Ｂ：１成分非磁性接触現像方式）
図１に示したフルカラーのレーザプリンタに図７に示した現像器を４組取り付けて画像を形成した。画像形成の設定条件を以下に示す。
【００８１】
帯電印加電圧：−１１００Ｖ
帯電ブラシ回転方向：カウンター方向で周速比２
帯電ブラシ押込み量：０．５ｍｍ
現像バイアス電圧（直流成分）：−２８０Ｖ
感光体ドラム周速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
【００８２】
（方法Ｃ：２成分磁性非接触現像方式）
図１に示したフルカラーのレーザプリンタに図８に示した現像器を４組取り付けて画像を形成した。画像形成の設定条件を以下に示す。
【００８３】
帯電印加電圧：−１１００Ｖ
帯電ブラシ回転方向：カウンター方向で周速比２
帯電ブラシ押込み量：０．５ｍｍ
現像バイアス電圧（直流成分）：−３５０Ｖ
現像バイアス電圧（交流成分）：１．５ｋＶ
周波数：３ｋＨｚ
デューティ比：１：１
波形：矩形波
現像ギャップ：０．４ｍｍ
感光体ドラム周速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ
【００８４】
（方法Ｄ：１成分非磁性非接触現像方式）
図１に示したフルカラーのレーザプリンタに図６に示した現像器を４組取り付けて画像を形成した。画像形成の設定条件を以下に示す。
【００８５】
帯電電圧（直流成分）：−６００Ｖ
帯電電圧（交流成分）：１．２ｋＶ
周波数：１．５ｋＨｚ
デューティ比：１：１
波形：ｓｉｎ波
帯電ブラシ回転方向：カウンター方向で周速比２
帯電ブラシ押込み量：０．５ｍｍ
現像バイアス電圧（直流成分）：−３５０Ｖ
現像バイアス電圧（交流成分）：１．５ｋＶ
現像ギャップ：０．１３ｍｍ
感光体ドラム周速度：１６０ｍｍ／ｓｅｃ
【００８６】
（実験例ごとの評価）
以下の表２に示す実験例１〜１９は、前記表１に示したブラシ１〜１３と前記画像形成方法Ａ〜Ｃをそれぞれ組み合わせ、２５℃、５０％ＲＨの環境下で画像を形成した。
【００８７】
【表２】

【００８８】
表２において、帯電均一性の評価は、黒／白比５％のモノクロ画像を１０００枚出力後に、高精細カラーデジタル標準画像ＳＣＩＤを出力し、目視観察で以下の判断を行い、◎及び○を合格とした。
◎：画像品質が優れている
○：画像品質が少し劣るが、実用上問題がない
×：画像品質が著しく劣り、実用上問題がある
【００８９】
また、ハーフトーンの白筋は、黒／白比５％のモノクロ画像を１０００枚出力後に、２×２ドットのハーフトーン画像を出力し、目視観察で以下の判断を行い、◎及び○を合格とした。
◎：白筋は見られない
○：白筋は極僅かに見られるが、実用上問題がない
×：白筋が見られ、実用上問題がある
【００９０】
以下の表３に示す実験例２０，２１は、前記表１に示したブラシ１と前記画像形成方法Ａ，Ｄをそれぞれ組み合わせ、２５℃、５０％ＲＨの環境下で画像を形成した。
【００９１】
【表３】

【００９２】
表３において、耐刷の評価は、黒／白比５％のモノクロ画像を連続して出力すると共に、５０００枚ごとに出力した高精細カラーデジタル標準画像ＳＣＩＤを目視観察し、以下の判断を行った。
○：画像品質に実用上問題がない
×：画像品質が著しく劣り、実用上問題がある
【００９３】
（他の実施形態）
なお、本発明に係るブラシ帯電装置及び画像形成装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるフルカラーのレーザプリンタを示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るブラシ帯電装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】前記ブラシ帯電装置の縦断面図である。
【図４】前記ブラシ帯電装置の横断面図である。
【図５】前記ブラシ帯電装置における繊維の太さと長さの相関関係を示すグラフである。
【図６】１成分非磁性非接触現像方式に使用される現像器を示す断面図である。
【図７】１成分非磁性接触現像方式に使用される現像器を示す断面図である。
【図８】２成分磁性非接触現像方式に使用される現像器を示す断面図である。
【図９】本発明に係るブラシ帯電装置を用いた場合の現像可能領域を示すグラフである。
【図１０】従来のブラシ帯電装置を用いた場合の現像可能領域を示すグラフである。
【図１１】現像領域において作用する電界を示すチャート図である。
【符号の説明】
３１…感光体ドラム
３４…現像器
３２…ブラシ帯電装置
２１１…現像ローラ
２２１，４２１，５２１…現像バイアス電圧用電源
３０１…導電性支持体
３０２…帯電ブラシ
３２１…帯電電圧用電源
４１１，５１２…現像スリーブ

Claims

被帯電体を帯電させるための帯電部材が導電性支持体の外周面に多数の導電性繊維をブラシ状に設けたローラ体からなり、
前記導電性繊維の太さＤが１．５〜４デニール、長さＬが２ｍｍ以上、植毛密度が１５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上であり、
前記導電性繊維の太さＤと長さＬとの関係が下式を満たすこと、
Ｄ≧０．７１Ｌ−１．６１
を特徴とするブラシ帯電装置。
前記導電性繊維の植毛密度が２５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上であることを特徴とする請求項１に記載のブラシ帯電装置。
前記帯電部材は前記被帯電体の移動方向に対して対向する方向に回転駆動され、被帯電体の移動速度に対する帯電部材の移動速度の比が１．５〜３であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブラシ帯電装置。
請求項１、請求項２又は請求項３に記載のブラシ帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
直流成分に交流成分が重畳された現像バイアス電圧の印加により、現像剤担持体上のトナーを潜像担持体上に飛翔させ、該潜像担持体上に形成されている静電潜像を現像する画像形成装置において、
前記潜像担持体を帯電させる帯電部材が導電性支持体の外周面に多数の導電性繊維をブラシ状に設けたローラ体からなり、前記導電性繊維の太さが１．５〜４デニール、植毛密度が１５００００フィラメント／ｉｎｃｈ^２以上であり、
前記帯電部材には直流電圧が印加されること、
を特徴とする画像形成装置。