JP2005266165A - 帯電装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光ドラム表面を、長期にわたって帯電ムラなく、均一に帯電する。
【解決手段】 感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿っての下流側に、主帯電器として磁気ブラシ帯電器３を配設し、磁気ブラシ帯電器３の上流側に副帯電器の副帯電部材として接触帯電ローラ２を配設する。この接触帯電ローラ２は、その自重で感光ドラム１表面に当接させる。接触帯電ローラ２の長手方向の撓みをなくして圧分布を均一にし、長手方向の帯電ムラを抑制するとともに圧依存による部分的な通電劣化を防止する。自重での当接により発生しがちな微小な帯電ムラは、下流側の磁気ブラシ帯電器３によって均一化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に使用する帯電装置及びこの帯電装置を備えた画像形成装置に関する。

プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置において、感光体（像担持体）表面を帯電する帯電部材として、接触帯電ローラが知られている。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に、接触帯電ローラ２の一例を示す。接触帯電ローラ２は、金属製の芯金２ａの外周面に導電性の弾性層（例えばゴム層）２ｂを設け、さらに弾性層２ｂの外周面に比較的電気抵抗が大きい表面層（不図示）を設けてローラ状に構成されている。接触帯電ローラ２は、芯金２ａの両端が軸受２ｃによって支持され、これら軸受２ｃが感光ドラム１に向けて押圧ばね２ｄによって付勢されることで、感光ドラム１に対して適切な荷重で当接される。さらに芯金２ａには高圧電源２ｅから高圧の帯電バイアスが印加される。接触帯電ローラ２は、例えば、高圧電源２ｅによってマイナスの高電圧又はこれに交流電圧が重畳された帯電バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１表面をマイナスの高電位に一様に帯電するようになっている。

ところで、画像形成装置の小型化の要求に伴って接触帯電ローラ２の小型化も求められている。接触帯電ローラ２を小型化するために、接触帯電ローラ２の直径を小さくした場合、図９（ｂ）の側面図に示すように、帯電ローラ２の芯金２ａの両端をガイド部材ｄによって上下動自在に支持し、帯電ローラ２をその自重によって感光ドラム１に上方から当接させたときには当接圧が低いために、芯金２ａに撓みは発生しないが、図９（ｃ）に示すように芯金２ａの両端を加圧（以下適宜「両端加圧」という。）して当接させたときには当接圧が高いために芯金２ａが撓む。このため、感光ドラム１に対する当接圧は、ローラ両端部で高く、ローラ中央部で低くなる。このため、感光ドラム１表面に対する、接触帯電ローラ２の長手方向に沿っての圧分布がばらつき、この結果、帯電ムラが発生することになる。

このような帯電ムラを防止するための方法として、特許文献１，２には、接触帯電ローラの帯電性を向上させるために、接触帯電ローラをその自重で感光ドラムに当接させる方法が提案されている。

接触帯電ローラは、感光ドラムに対して自重で当接しているために撓みがなく、長手方向に均一に帯電できる。

ところが、自重による当接では、図１０（ａ）に示すように、接触帯電ローラ２の弾性層２ｂの表面精度（表面あらさ：以下適宜「帯電ローラの表面精度」という。）が悪い場合、例えば、端部に切欠Ａ１、中央部に凹部Ａ２が発生しているような場合には、当接圧が低いために微小な帯電ムラが発生する。すなわち、（ｂ）に示すように、記録材Ｐ上には、切欠Ａ１及び凹部Ａ２に対応する画像ムラＢ１，Ｂ２が、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に、接触帯電ローラ２の外周長に対応した周期で発生する。このような帯電ムラは、両端加圧の場合、例えば、（ｃ）に示すように当接圧が２０００ｇの場合には発生しない。

このような帯電ムラを回避するために、接触帯電ローラ２に印加する帯電バイアスの交流電圧の振幅を大きくするなどの手法により、帯電ムラはある程度改善される。

ところが、自重で当接する条件では、接触帯電ローラの歩留まりが悪くなり、また銀塩写真や印刷なみの高画質を目標とする画像形成装置では、接触帯電ローラ１本のみの構成では不十分である、という問題があった。

この問題を解消するため、特許文献３には、感光ドラムの回転方向に沿っての上流側に接触帯電ローラを配置し、その下流側に接触注入ブラシ帯電器を配置することで、暗減衰ムラの大きいアモルファスシリコン製の感光ドラムでも帯電均一性を得ることができた。この構成では、上流側の接触帯電ローラが主帯電器となり、この接触帯電器に対して多くの電流を流し、感光ドラムを目標の表面電位に持ち上げ、その後、接触注入ブラシ帯電器で帯電ムラを小さくするようにしている。

特開平７−１９９６０３号公報 特開２０００−１６２８４７号公報 特開２００４−２９３６１号公報

しかしながら、上述の特許文献３の構成においては、画像形成装置のさらなる高速化に対応するためには、主帯電器としての接触帯電ローラに流す電流量がさらに多くなる。電流量が大きいと、接触帯電ローラの抵抗変動が顕著に発生してくるようになり、この結果、帯電性が急激に変動し、帯電不良及び帯電ムラとなる場合がある。

さらに、電流量が多く、接触帯電ローラの抵抗変動が急激である系では、帯電ローラの抵抗変動の当接圧依存性が大きくなる。すなわち、従来の当接条件では、帯電ローラの芯金の撓みにより両端部の圧が高くなり、端部の抵抗変動が、中央に比べて促進される。このため、耐久後に長手方向に帯電ムラが発生する。

帯電能の低い感光ドラム（特にアモルファスシリコンの感光ドラム）を使いこなすには、帯電能力の高い帯電器が必要となる。帯電能力を高くするには、帯電時間を長くできる構成が有効である。つまり帯電部のニップ部のニップ幅を広くすればよい。磁気ブラシ帯電器は単体でも帯電能力が高いが、ニップ幅を広くするには、ブラシ構成（スリーブ径）を大きくする必要があり、小型化が難しい。

一方、帯電の均一性という観点では、磁気ブラシ帯電器は非常に優れている。ブラシと感光ドラムとが均一に当接した、注入帯電方式を使っているためである。

本発明は、小型な構成でありながら、長期にわたって像担持体の表面を帯電ムラなく一様に帯電することができる帯電装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、像担持体表面の移動方向に沿っての下流側に配設されて前記像担持体表面を帯電する主帯電器と、前記主帯電器の上流側に配設されて前記像担持体表面を帯電する少なくとも１つの副帯電器とを備えた帯電装置において、前記副帯電器は、電圧が印加されて前記像担持体表面を帯電する副帯電部材を有し、前記副帯電部材は、前記像担持体表面に対して自重で接触することにより前記像担持体表面との間に帯電部を形成する、ことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、像担持体表面の移動方向に沿っての下流側に配設されて前記像担持体表面を帯電する主帯電器と、前記主帯電器の上流側に配設されて前記像担持体表面を帯電する少なくとも１つの副帯電器とを備えた帯電装置において、前記副帯電器は、電圧が印加されて前記像担持体表面を帯電する副帯電部材と、前記像担持体表面と前記副帯電部材との間に微小間隙を設けるスペーサとを有し、前記副帯電部材は、前記像担持体表面に対して自重でスペーサを当接させることにより、前記像担持体との間に前記微小間隙からなる帯電部を形成する、ことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、を備えた画像形成装置において、前記帯電装置が、請求項１ないし４のいずれかに記載の帯電装置である、ことを特徴とする。

帯電装置は、副帯電器の副帯電部材を、その自重によって像担持体表面に接触させ（請求項１に対応）、又はその自重によってスペーサを像担持体表面に当接させる（請求項２に対応）ことで微小間隙を介して像担持体表面に対向させるので、副帯電部材に荷重を加える場合に比して、長手方向の撓みが少ない。このため、副帯電部材の長手方向の圧分布を均一化することができ、圧分布がばらつくことに起因する帯電ムラの発生を防止することができる。ところで、副帯電部材をその自重によって接触又は微小間隙を介して対向させた場合は、荷重を加える場合に比して副帯電部材の表面精度に起因する局部的な微小な帯電ムラが発生しやすい。このような帯電ムラは、副帯電部材の下流側に配設した主帯電部材によって均一化することができる。したがって長期にわたって良好な帯電性を維持することができる。

さらに、帯電装置は、その帯電能を稼ぐために小型でも帯電能に優れた帯電部材を副帯電部材として使用し、主帯電器（例えば磁気ブラシ帯電器）に均一化の機能を持たせている。このように、主副に異なる機能を持たせることにより小型化を達成している。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のプリンタであり、同図はその概略構成を模式的に示す縦断面である。本実施の形態においては、プリンタ（以下「画像形成装置」という。）は、主帯電器として磁気ブラシ帯電器を有し、副帯電器として帯電ローラを有している。これら主帯電器（磁気ブラシ帯電器）及び副帯電器（帯電ローラ）によって帯電装置を構成している。

同図に示すプリンタ（以下「画像形成装置」という。）は、像担持体として、ドラム形の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１は、画像形成装置本体（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転自在に支持されている。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、副帯電器の副帯電部材としての接触帯電ローラ２と、主帯電器の主帯電部材としての磁気ブラシ帯電器３と、露光装置（露光手段）４と、現像器（現像手段）５と、転写ローラ（転写手段）６と、除電ランプ（除電手段）７と、クリーニング装置（クリーニング手段）８とが配設されている。また被転写体としての記録材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）の搬送方向（矢印Ｋ方向）に沿っての上流側（同図中の右側）から下流側（同図中の左側）にかけて順に、給紙カセット１０と、給紙ローラ１１と、搬送ローラ（不図示）と、レジストローラ１２と、定着器（定着手段）１３とが配設されている。

上述構成の画像形成装置においては、感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動され、その表面が接触帯電ローラ２及び磁気ブラシ帯電器３によって所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置４によって画像情報に応じた露光が行われ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器５によってトナーが付着されてトナー像として現像される。こうして感光ドラム１上の形成されたトナー像は、給紙カセット１０から給紙ローラ１１、レジストローラ１２等によって感光ドラム１と転写ローラ６との間の転写部に搬送された記録材Ｐに、転写ローラ６によって転写される。トナー像転写後の感光ドラム１は、その表面が除電ランプ７によって除電され、またクリーニング装置８によって残留トナーが除去されて次の画像形成に供される。一方、トナー像転写後の記録材Ｐは、定着器１３によって加熱・加圧されて表面にトナー像が形成される。これにより、１枚の記録材Ｐに対する画像形成が終了する。

以下、各部材や装置についてさらに詳述する。

上述の感光ドラム１としては、上述の磁気ブラシ帯電器３によって帯電可能な感光体、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）を使用することができる。さらに、注入帯電効率を向上させるために、これらの感光体の表面層に導電性微粒子を分散させた表層を設ける場合もある。感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動されるようになっている。なお、以下では、感光ドラム１としてアモルファスシリコン感光体を使用した場合を例に説明する。

副帯電器の副帯電部材としての接触帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転方向に沿っての磁気ブラシ帯電器３の上流側の配設されている。接触帯電ローラ２は、直径６ｍｍの金属製（例えばステンレス製）の芯金３ａに、厚さ３ｍｍのカーボンブラックを分散させたＥＰＤＭを形成し、ディッピング方法にて皮膜層を形成し、１５０℃、３０分間加熱乾燥させて、弾性層２ｂと抵抗制御体としての表面層（不図示）とを有する、直径１２ｍｍのローラとしたものである。接触帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転方向に沿っての磁気ブラシ帯電器３よりも上流側において、感光ドラム１表面に自重で当接するように配設されている。これにより接触帯電ローラ２と感光ドラム１との間には、転写ローラ２の長手方向に沿って長い、帯状の接触部Ｎ１が形成される。この帯状の接触部Ｎ１は、当接が自重であることに基づき、転写ローラ２の回転方向に沿った方向の寸法（幅）が、長手方向のどの位置でもほぼ同じとなる。例えば、接触部Ｎ１の幅は、長手方向の両端部近傍と、中央部近傍とで同じとなる。感光ドラム１（又は接触帯電ローラ２）の回転方向に沿っての、この接触部Ｎ１の上流側及び下流側にはニップ部が形成され、このニップ部が、実質的に帯電が行われる帯電部となる。接触帯電ローラ２は、駆動機構を持たず、感光ドラム１の矢印１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。芯金２ａには、帯電バイアスとして、高圧電源Ｓ１から−１．２ｋＶの直流電圧が印加され、これにより感光ドラム１表面を−４００Ｖに帯電するようになっている。

図２に、接触帯電ローラ２を、自重（当接圧２００ｇ）及び両端加圧（芯金２ａの両端をばね荷重２０００ｇ加圧）で感光ドラム１に当接させた場合の帯電ローラ圧分布を示す。なお、同図中の「手前」，「奥」とは、ユーザが画像形成装置の前面に立ったときの、転写ローラ２の手前側の端部（一方の端部）、奥側の端部（他方の端部）を示している。同図からわかるように、両端加圧の場合よりも、自重の場合の方が、転写ローラ２の長手方向に沿っての圧力が均一である。ただし、同図においては、それぞれの圧分布は、最大値を１として正規化してある。

接触帯電ローラ２の弾性層２ｂとしては、例えば、ウレタン，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ），スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体（ＳＢＳ），スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ），スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体（ＳＩＳ），ＴＰＯ（オレフィン系熱可塑性エラストマー），エチレンプロピレンジエン三元共重合体（ＥＰＭ），ニトリルゴム（ＮＢＲ），イソプレン（ＩＲ），ブタジエン（ＢＲ），シリコーンゴム，エピクロルヒドリンゴム等を使用することができ、必要な抵抗値に応じて、例えば、カーボンブラック、カーボン繊維、金属酸化物、金属紛、過酸化水素塩などの固体電解質や界面活性剤などの導電性付与剤（抵抗調整剤）を添加したものなどがある。

抵抗調整剤の材料としては、例えば、ポリアミド，ポリウレタン，フッ素，ポリビニルアルコール，シリコン，ＮＢＲ，ＥＰＤＭ，クロロプレンゴム（ＣＲ），ＩＲ，ＢＲ，ヒドリンゴムなどの樹脂やゴム類などがあり、そこに例えば導電性又は絶縁性のフィラーや添加剤などを混合したものがある。上述のような材料を使用し、副帯電部材の電気抵抗値を１×１０^３〜１×１０^１０Ωにするが最終的にこの値になるのであれば上述の材料の組み合わせは特に問わない。本実施の形態の接触帯電ローラ２の電気抵抗値は１×１０^６Ωであった。

接触帯電ローラ２に通電を行うと、ローラ中の抵抗調整剤などの分布が不均一になって抵抗値が変動してくる。するとミクロ的には、不均一に電流が流れ始め、不均一な放電が発生し、帯電性が不均一になってくる。

接触帯電ローラ２だけでの帯電ムラの上限値は、下流側の磁気ブラシ帯電器３の設定にもよるが、５０Ｖ以内であることが望ましい。図３に示すように、電位ムラが５０Ｖ以内であれば、磁気ブラシ帯電器３の通過後に帯電電位が４００Ｖになるように設定したときの電位ムラ目標である５Ｖ以内に収まる。電位ムラが５Ｖ以内に収まれば、通常、十分高画質な画像形成ができる。

図４に、接触帯電ローラ２の耐久後の、感光ドラムの帯電ムラを示す。これは、接触帯電ローラ２だけで帯電を行った場合のもので、自重（当接圧２００ｇ）と両端加圧（当接圧２０００ｇ）の初期帯電ムラはいずれも５０Ｖ以内であるが、自重の方は感光ドラム１との当接が不十分な箇所があるため、帯電ムラは両端加圧に比べ、やや悪くなっているのがわかる。しかし、２００ｋ枚（２０００００枚）の耐久後においては、両端加圧は、長手方向に沿っての特に中央部と両端部との帯電ムラが５０Ｖを超えてしまう。このため、耐久後は磁気ブラシ帯電器３を通過しても帯電ムラが画像に影響する程度残ってしまう。一方、自重の方は、両端加圧に対して電位ムラの変動が小さく、２００ｋ枚の耐久後も５０Ｖ以下を維持できているので、磁気ブラシ帯電器３の通過後の電位ムラを５Ｖ以下に抑制することができ、良好な画質を得ることができた。

主帯電器としての磁気ブラシ帯電器３は、図１に示すように、矢印Ｒ３方向に回転可能な直径１６ｍｍの、主帯電部材としてのスリーブ３ａと、このスリーブ３ａの内側に固定状態で配設されたマグネットローラ３ｂと、規制ブレード３ｃと、現像容器３ｄと、スクリュー３ｅとを有している。スリーブ３ａは、帯電部（感光ドラム１と最も近接する部分近傍）において感光ドラム１と５００μｍのギャップをもって配設されており、高圧電源Ｓ２からピーク間電圧５００Ｖｐｐ、周波数１ｋＨｚの交流電圧Ｖａｃに、−６００Ｖの直流電圧Ｖｄｃを重畳した帯電バイアスが印加できるようになっている。マグネットローラ３ｂはスリーブ３ａの回転方向に５つの磁極ピークを持ち、隣接して同極性の磁極ピークを持つ反発極構成となっている。帯電部材である導電性の磁性粒子Ｍは、マグネットローラ３ｂによる磁気拘束力によってスリーブ３ａ表面に保持され、規制ブレード３ｃにより層厚規制された後、感光ドラム１に接触する。この磁性粒子Ｍと感光ドラム１表面との接触部Ｎ２近傍が帯電部となる。スリーブ３ａはモータ（不図示）により矢印Ｒ３方向に駆動され、１５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転している。スリーブ３ａの周速度は、遅すぎる場合には、感光ドラム１表面と磁性粒子Ｍとの接触確率が不十分となって帯電ムラの等画像不良の要因となり、逆に速すぎる場合には、磁性粒子Ｍの飛散を引き起こしてしまう。良好な帯電が行える周速度は、スリーブ３ａの外径や、スリーブ３ａと感光ドラム１との間隔にも依存するが、本実施の形態におけるスリーブ３ａの周速度としては５０〜２５０ｍｍ／ｓｅｃが好ましい。帯電部における感光ドラム１とスリーブ３ａとのギャップは上述のように５００μｍであり、また帯電部におけるスリーブ３ａ上でのマグネットローラ３ｂによる磁束密度は９５０×１０^−４Ｔである。ブレード３ｃのスリーブ回転方向の上流側には磁性粒子Ｍの溜まり部Ｔが形成されていて、スクリュー３ｅは、溜まり部Ｔの磁性粒子Ｍをスリーブ母線方向に攪拌している。スクリュー３ｅは楕円形の羽を交互に取り付けたものであり、溜まり部Ｔの磁性粒子Ｍを偏らせることなく攪拌することができる。

磁性粒子Ｍとしては、下記のものが好適に用いられる。
・樹脂とマグネタイト等の磁性粉体とを混練して粒子に成型したもの、又はこれに抵抗値調整のために導電カーボン等を混ぜるたもの、
・焼結したマグネタイト、フェライト、又はこれらを還元若しくは酸化処理して抵抗値を調整したもの、
・上記の磁性粒子Ｍを抵抗調整したコート材（フェノール樹脂にカーボンを分散させたもの等）でコート又はＮｉ等の金属でメッキ処理して抵抗値を適当な値にしたもの等。

これら磁性粒子Ｍの抵抗値は、高すぎる場合には、感光ドラム１に電荷が均一に注入できず、微小な帯電不良によるカブリ画像となってしまう。逆に、低すぎる場合には、感光ドラム１表面にピンホールがあったとき、ピンホールに電流が集中して帯電電圧が降下し感光ドラム１表面を帯電することができず、帯電不良による横帯画像が発生する。したがって、磁性粒子Ｍの抵抗値としては、１×１０^４〜１×１０^７Ωが望ましい。磁性粒子Ｍの磁気特性としては、感光ドラム１への磁性粒子付着を防止するために磁気拘束力を高くする方がよく、飽和磁化が５０（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）以上が望ましい。

実際に、本実施の形態で用いた磁性粒子Ｍは、体積平均粒径が３０μｍ、見かけ密度２．０ｇ／ｃｍ^３、抵抗値１×１０^６Ω、飽和磁化５８（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）であった。また、磁性粒子Ｍの粒径は帯電能力や帯電の均一性に影響する。つまり、粒径が大きすぎると感光ドラム１との接触割合が低下し帯電ムラの原因となる。逆に、粒径が小さいと帯電能力、均一性ともに向上する反面、一粒子に作用する磁力が低下し、感光ドラム１への付着が起きやすくなる。このため磁性粒子Ｍの粒径としては５〜１００μｍのものが好適に用いられる。

磁性粒子Ｍの総量は２００ｇであり、スクリュー３ｅ及びマグネットローラ３ｂの反発極による攪拌効果で磁性粒子Ｍ全体が緩やかに攪拌される構成となっている。

露光装置４としては、画像情報に基づいてレーザ光Ｌをオン／オフして、帯電後の感光ドラム１表面を露光するレーザ露光装置を使用することができる。上述の副帯電器としての接触帯電ローラ２及び主帯電器としての磁気ブラシ帯電器３によって、所定の極性・電位に一様に帯電された感光ドラム１表面は、レーザ光Ｌが照射された部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。

現像器５は、固定状態のマグネットローラ５ａを内包した、回転可能なスリーブ５ｂを有しており、現像容器５ｃ内の現像剤を規制ブレード５ｄによりスリーブ５ｂ上に薄層にコーティングして感光ドラム１表面に対向する現像部へと搬送するようにしている。このときスリーブ５ｂは、モータ（不図示）によって矢印Ｒ５方向に２５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で駆動回転される。現像剤Ｄは二成分現像剤であり、負帯電性の８μｍの非磁性トナーと正帯電性の５０μｍの磁性キャリヤとが、重量トナー濃度７％で混合されている。トナー濃度は、光学式トナー濃度センサ（不図示）の検出結果に基づいて制御されるようになっていて、トナーホッパー５ｅ内のトナーが供給ローラ５ｆによって現像容器５ｃ内に補給される。現像容器５ｃ内の現像剤は、攪拌部材５ｇ，５ｈにより均一に攪拌される。スリーブ５ｂには高圧電源Ｓ３からピーク間電圧２ｋＶｐｐ、周波数２ｋＨｚの交流電圧Ｖａｃに、−５００Ｖの直流電圧Ｖｄｃを重畳した現像バイアスが印加される。薄層にコーティングされ、現像部に搬送された現像剤は、上述の現像バイアスによる電界によって感光ドラム１上の静電潜像に付着されてこれをトナー像として現像する。

転写ローラ６は、感光ドラム１表面に当接されて感光ドラムとの間に転写部を形成するとともに、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ６方向に従動回転する。給紙カセット１０内の記録材Ｐは、給紙ローラ１１、レジストローラ１２等により、感光ドラム１上のトナー像にタイミングを合わせるようにして転写部に供給される。転写ローラ６には、記録材Ｐが転写部を通過する際、電源（不図示）によって転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。

除電ランプ７は、感光ドラム１表面に対向するように配設されており、トナー像転写後の感光ドラム１表面を除電するものである。

クリーニング装置８は、感光ドラム１に当接するクリーニングブレード８ａと、搬送スクリュー８ｂとを有している。クリーニング装置８は、トナー像転写時に記録材Ｐに転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（残留トナー）をクリーニングブレード８ａによって払拭し、搬送スクリュー８ｂによって廃トナー容器（不図示）に回収する。

定着器１３は、内側にヒータ（不図示）を内蔵した定着ローラ１３ａと、この定着ローラ１３ａに下方から加圧されて定着部を構成する加圧ローラ１３ｂとを有している。トナー像転写後の記録材Ｐは、矢印Ｋ方向に搬送されて定着器１３に到達し、ここで定着ローラ１３ａ及び加圧ローラ１３ｂとにより、加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。これにより１枚の記録材Ｐに対する画像形成が終了する。

以上説明したように、本実施の形態によると、感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿っての上流側に副帯電器としての接触帯電ローラ２を配設し、この接触帯電ローラ２の下流側に主帯電器としての磁気ブラシ帯電器３を配設し、さらに感光ドラム１に対する接触帯電ローラ２の当接条件を自重としている。このように構成することで、接触帯電ローラ２の長手方向の撓みをなくして圧分布を均一にし、長手方向の帯電ムラを抑制するとともに圧依存による部分的な通電劣化を防止することができる。さらに表面精度の悪い接触帯電ローラ２を自重で感光ドラム１に当接させたときに発生しがちな微小な帯電ムラについては、下流側の磁気ブラシ帯電器３によって均一化することができる。したがって、初期から耐久後まで、感光ドラム１表面を均一に帯電することができる。

＜実施の形態２＞
上述の実施の形態１においては、副帯電器の副帯電部材として、接触帯電ローラ２を使用していた。

これに対して、本実施の形態２においては、副帯電器の副帯電部材として、上述の接触帯電ローラ２に代えて、非接触帯電ローラ２０を使用している。なお、他の構成については、上述の実施の形態と同様なので、説明は適宜省略する。

図５（ａ）に示すように、副帯電部材としての非接触帯電ローラ２０は、芯金２０ａと、この芯金２０ａの外周面をローラ状に囲繞する弾性層２０ｂとを有しており、スペーサ２０ｆを感光ドラム１の外周面に突き当てることで、感光ドラム１表面との間にギャップ（微小間隙）Ｇを確保して、帯電部を構成するようにしている。このギャップＧは、高精度が要求されるため、弾性層２０ｂとしては、例えば、樹脂チューブやコート層が使用される。

この非接触帯電ローラ２０は、さらに画像形成装置の小型化を目的として、芯金２０ａを細くし、かつ芯金２０ａの両端部に荷重をかける（両端加圧）場合には、図５（ｂ）に示すように、ローラが撓む。このため、長手方向中央部でのギャップＧａと端部でのギャップＧｂが異なることになる。ギャップＧについては、５０μｍ程度が放電を安定に行える大きさであり、さらに大きくなって１００μｍ程度になると、放電が著しく不安定になる。

本実施の形態においては、図５（ａ）に示すように、副帯電器は、副帯電部材としての非接触帯電ローラ２０の長手方向両端部近傍（弾性層２０ｂの両端部）に、スペーサ２０ｆとしてテフロン（登録商標）テープなどの絶縁チューブを環状に設け、このスペーサ２０ｆを感光ドラム１（の非画像形成部）の表面に突き当てるようにしている。これにより、非接触帯電ローラ２０と感光ドラム１とのギャップＧの精度を確保するようにしている。

この方式の場合も、実施の形態１の接触帯電ローラ２と同様に両端加圧を行うと、芯金２０ａが撓み、特に中央部のギャップＧａが広がって端部のギャップＧｂよりも広くなる。このようにギャップＧにムラが存在すると、場所によって、放電開始電圧が異なってくるので、電流の放電ムラが発生し、画像に帯電ムラが発生してくる。また、非接触帯電ローラ２０を、高速化したプリンタ，複写機などに使用する場合は、非接触帯電ローラ２０に流れる電流が大きくなるため、放電ムラがあると、接触帯電ローラ２０の通電劣化にもムラが発生してくる。したがって、耐久後には、感光ドラム１を均一に帯電することは非常に困難になってくる。このような状態を防ぐにも、非接触帯電ローラ２０のスペーサ２０ｆを、非接触帯電ローラ２０の自重で感光ドラム１に当接させることは、ローラの撓み防止、及び帯電均一性を得る手段として有効である。

非接触帯電ローラ２０は、具体的には、例えば、直径８ｍｍの芯金２０ａの外周面を、弾性層２０ｂとしてウレタン系の樹脂材料でコートして直径１０ｍｍとなるように構成されている。非接触帯電ローラ２０の両端部のスペーサ２０ｆとしては、摩擦抵抗が少ないテフロン（登録商標）チューブが使用される。

図６に、非接触帯電ローラ２０と感光ドラム１との間のギャップＧと、感光ドラム１の帯電電位との関係を示す。同図中の横軸の距離はギャップＧを示している。また縦軸は感光ドラム帯電電位を示している。同図からは、ギャップＧのわずかな変化によって感光ドラム１表面の帯電電位は変動していることがわかる。また、同図からギャップＧを３０〜８０μｍ程度に調整できれば、感光ドラム１表面の帯電電位を４００〜４５０Ｖにすることができることがわかる。この場合には、感光ドラム１表面の電位ムラが５０Ｖ以下となるので、主帯電器としての磁気ブラシ帯電器３（図１，図３参照）を、前述の実施の形態１と同様に、感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿っての非接触帯電ローラ２０の下流側に配置することにより、最終的な感光ドラム１表面の電位ムラを目標の５Ｖ以内に抑えることができる。

次に、図７，図８を参照して、接触帯電ローラ２０と感光ドラム１との間のギャップＧが自重と両端加圧の場合に、どう変化するかを説明する。図７の横軸に示す両端荷重において、総荷重２０００ｇｆでは、接触帯電ローラ２０の撓み量は、４０μｍ程度となる。この場合、実際のギャップＧは、図８に示すように、接触帯電ローラ２０の撓み量と真直度との組み合わせによって決まる。真直度は実質的に完全にゼロにすることはできず、本実施の形態では５０μｍ程度の値の接触帯電ローラ２０を使用した。このため、ギャップＧの振れは９０μｍ程度になり、帯電ムラが大きくなる。一方、自重の方は、撓み量がほぼゼロになり、かつ真直度が５０μｍ程度になるので、ギャップＧの振れは真直度が支配的になり、５０μｍ程度となる。したがって、接触帯電ローラ２０による帯電ムラを５０Ｖ以内に抑えることができ、主帯電器としての磁気ブラシ帯電器３による帯電後の電位ムラは５Ｖ以内に抑制することができる。

非接触帯電ローラ２０は、自重によりスペーサ２０ｆを感光ドラム１表面に当接させているため、実施の形態１の接触帯電ローラ２と同様に、耐久後においても撓みがほとんどない。このため、ギャップＧは、接触帯電ローラ２０の長手方向に沿ってのばらつきが少なく、長手方向の放電電流分布は均一化される。したがって、通電劣化も長手方向で均一になり、均一な帯電を行うことができる。

以上述べたように、本実施の形態では、副帯電器の副帯電部材として、自重で感光ドラム１にスペーサ２０ｆを当接させる非接触帯電ローラ２０を用いることにより、ローラが撓むことなく、感光ドラム１表面の帯電を均一に行うことができる。そして、感光ドラム１の回転方向に沿っての、非接触帯電ローラ２０の下流側に磁気ブラシ帯電器を配置することで、高画質に十分な帯電均一性を得ることができる。さらに、自重により非接触帯電ローラ２０の帯電ムラを少なくしているので、非接触帯電ローラ２０内の放電開始電圧閾値の差も小さくして、電流分布差を少なくすることができるので、ローラの各部位ごとの通電劣化ムラを小さくして、耐久性を向上させることができる。

以上説明した実施の形態１，２では、感光ドラム１上に形成したトナー像を、直接、被転写体としての記録材Ｐに転写する構成の画像形成装置について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、感光ドラム上に形成したトナー像を、一旦、被転写体としての中間転写体、例えば、中間転写ベルトや中間転写ドラムに転写した後、この中間転写体上のトナー像を記録材に転写する方式の画像形成装置に対しても適用することができる。

実施の形態１の画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面である。 実施の形態１における接触帯電ローラの長手方向の圧分布を示す図である。 実施の形態１において、磁気ブラシ帯電器により帯電ムラを均すようすを説明する図である。 実施の形態１において、耐久時の接触帯電ローラ劣化による帯電ムラを説明する図である。 実施の形態２における非接触帯電ローラの構成の概略及び両端加圧時の撓みを説明する図である。 実施の形態２における、感光ドラムと非接触帯電ローラとのギャップと、感光ドラムの帯電電位との関係を説明する図である。 実施の形態２における非接触帯電ローラの両端加圧時の荷重と撓み量との関係を説明する図である。 実施の形態２における非接触帯電ローラの、自重と両端加圧時の帯電特性を比較する図である。 接触帯電ローラの概略構成、自重による当接状態、及び両端加圧時の当接状態を示す図である。 表面精度の悪い帯電ローラを感光ドラムに対して自重で当接させた場合、及び両端加圧で当接させた場合の帯電ムラを説明する図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 接触帯電ローラ（副帯電器の副帯電部材）
３ 磁気ブラシ帯電器（主帯電器）
３ａ スリーブ（主帯電部材）
４ 露光装置（露光手段）
５ 現像器（現像手段）
６ 転写ローラ（転写手段）
２０ 非接触帯電ローラ（副帯電器の副帯電部材）
２０ｆ スペーサ
Ｇ ギャップ（微小間隙）
Ｍ 導電性の磁性粒子（導電性磁性粒子）
Ｐ 記録材（被転写体）
Ｒ１ 感光ドラム表面の移動方向（像担持体表面の移動方向）

Claims (5)

1. 像担持体表面の移動方向に沿っての下流側に配設されて前記像担持体表面を帯電する主帯電器と、前記主帯電器の上流側に配設されて前記像担持体表面を帯電する少なくとも１つの副帯電器とを備えた帯電装置において、
   前記副帯電器は、電圧が印加されて前記像担持体表面を帯電する副帯電部材を有し、
   前記副帯電部材は、前記像担持体表面に対して自重で接触することにより前記像担持体表面との間に帯電部を形成する、
   ことを特徴とする帯電装置。
2. 像担持体表面の移動方向に沿っての下流側に配設されて前記像担持体表面を帯電する主帯電器と、前記主帯電器の上流側に配設されて前記像担持体表面を帯電する少なくとも１つの副帯電器とを備えた帯電装置において、
   前記副帯電器は、電圧が印加されて前記像担持体表面を帯電する副帯電部材と、前記像担持体表面と前記副帯電部材との間に微小間隙を設けるスペーサとを有し、
   前記副帯電部材は、前記像担持体表面に対して自重でスペーサを当接させることにより、前記像担持体との間に前記微小間隙からなる帯電部を形成する、
   ことを特徴とする帯電装置。
3. 前記主帯電器は、前記像担持体表面に非接触の主帯電部材と、前記主帯電部材の表面に担持されて前記像担持体表面に接触する導電性磁性粒子とを有し、
   前記主帯電部材に電圧を印加し前記導電性磁性粒子を介して前記像担持体表面を帯電する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置。
4. 前記副帯電部材がローラ状の帯電ローラである、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の帯電装置。
5. 像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記帯電装置が、請求項１ないし４のいずれかに記載の帯電装置である、
   ことを特徴とする画像形成装置。
   

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