JP2007079286A - 画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラシローラを用いた接触帯電処理を行う場合に、局所的な過剰放電の発生を抑制し、感光体ドラム表面が局所的に過剰帯電する事態を抑制する。
【解決手段】 帯電手段は、表面にブラシが形成されたブラシローラ２１と、これを回転駆動させる駆動モータ２２と、このブラシローラに所定の帯電電圧を印加する電源２３とから構成され、ブラシローラを潜像担持体１の表面に接触させることにより潜像担持体の表面を一様に帯電するものである。潜像担持体の外径は１６［ｍｍ］以上３４［ｍｍ］以下の範囲内であり、ブラシローラの外径は６［ｍｍ］以上２４［ｍｍ］以下の範囲内であり、潜像担持体の外径及びブラシローラの外径はこれらの外径の和が４０［ｍｍ］以下となるように設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドラム状の潜像担持体の表面を帯電手段により一様に帯電し、帯電された潜像担持体表面に形成した潜像を現像して可視像化し、その可視像を最終的に記録材上に形成する画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジに関するものである。

この種の画像形成装置で使用される帯電手段としては、従来から、潜像担持体である感光体ドラムの表面に接触しないでこれを帯電するスコロトロン帯電器等の非接触帯電装置が使用されていた。しかし、非接触帯電装置は放電を発生させるためにオゾンやＮＯｘといった種々の不具合を引き起こすことが知られる放電生成物を発生させる。そのため、近年では、このような放電生成物をほとんど発生させない接触型帯電装置が注目されている。

接触型帯電装置としては、平らな表面をもつ帯電ローラや帯電フィルム又は固定式若しくは回転式の帯電ブラシ等の接触帯電部材を感光体ドラム表面に当接させて帯電処理を行うものが知られている。接触型帯電装置の場合、感光体ドラム表面に付着したトナー等の付着物が接触帯電部材に付着して経時的に帯電能力が低下しやすい。上述した接触帯電部材の中では、経時的な帯電能力の低下が比較的少ない点で、回転型の帯電ブラシ（ブラシローラ）が有用である。このようなブラシローラを用いたものとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載された画像形成装置は、ブラシローラである帯電用ロールブラシを、感光体ドラム表面の表面移動方向に対してカウンター方向に回転駆動しながら、帯電処理を行う。

特開平１１−８４７９８号公報

ところが、このようなブラシローラによる帯電処理では、感光体ドラム表面に接触した後のブラシ先端がその感光体ドラム表面から離れる際に局所的な過剰放電が起こりやすいという欠点がある。このような局所的な過剰放電が起こると、対応する感光体ドラム表面上の箇所が局所的に過剰帯電するという問題があった。この問題は、例えば、いわゆるネガポジ現像においては、その過剰帯電箇所を露光しても十分に電位を落とすことができない結果、その箇所にはトナーが付着せず、画像上に白斑点が発生するという事態を引き起こす。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ブラシローラを用いた接触帯電処理を行う場合に、局所的な過剰放電の発生を抑制し、感光体ドラム表面が局所的に過剰帯電する事態を抑制し得る画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ドラム状の潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電された該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体の表面上の潜像を可視像化する現像を行う現像手段とを有し、該潜像担持体の表面上の可視像を最終的に記録材上に形成する画像形成装置において、上記帯電手段は、表面にブラシが形成されたブラシローラと、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段と、該ブラシローラに所定の帯電電圧を印加する電圧印加手段とから構成され、該ブラシローラを上記潜像担持体の表面に接触させることにより該潜像担持体の表面を一様に帯電するものであり、該潜像担持体の外径が１６［ｍｍ］以上３４［ｍｍ］以下の範囲内であり、該ブラシローラの外径が６［ｍｍ］以上２４［ｍｍ］以下の範囲内であり、該潜像担持体の外径及び該ブラシローラの外径は、これらの外径の和が４０［ｍｍ］以下となるように設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記潜像担持体の外径は２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内であり、かつ、上記ブラシローラの外径は１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記電圧印加手段は、上記ブラシローラに直流帯電電圧を印加するものであり、上記ブラシローラとして、ブラシが斜毛したものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記直流帯電電圧の値は、７００［Ｖ］以上１２００［Ｖ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記電圧印加手段は、ピークツゥピーク電圧値が６００［Ｖ］以上１１００［Ｖ］以下である交番電圧を上記ブラシローラに印加するものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記ブラシローラとして、ブラシが斜毛したものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記潜像担持体の表面に対する上記ブラシローラのブラシ食い込み量は、０．４［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、上記駆動手段は、上記ブラシローラを上記潜像担持体の表面移動方向に対して連れ回り方向に回転駆動させるものであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、ドラム状の潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電された該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体の表面上の潜像を可視像化する現像を行う現像手段とを有し、該潜像担持体の表面上の可視像を最終的に記録材上に形成する画像形成装置の本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、上記帯電手段は、表面にブラシが形成されたブラシローラと、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段と、該ブラシローラに所定の帯電電圧を印加する電圧印加手段とから構成され、該ブラシローラを上記潜像担持体の表面に接触させることにより該潜像担持体の表面を一様に帯電するものであり、該潜像担持体の外径が２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内であり、該ブラシローラの外径が１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内であり、該潜像担持体の外径及び該ブラシローラの外径は、これらの外径の和が４０［ｍｍ］以下となるように設定されており、少なくとも該潜像担持体及び該ブラシローラを一体に支持していることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９のプロセスカートリッジにおいて、上記潜像担持体の外径は２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内であり、かつ、上記ブラシローラの外径は１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項９又は１０のプロセスカートリッジにおいて、上記ブラシローラとして、ブラシが斜毛したものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１１のプロセスカートリッジにおいて、上記潜像担持体の表面に対する上記ブラシローラのブラシ食い込み量は、０．４［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。

本発明においては、ドラム状の潜像担持体とブラシローラの各外径を、その和が４０［ｍｍ］以下となるように、前者については２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内で、後者については１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内で、それぞれ設定される。潜像担持体の外径及びブラシローラの外径がこのように設定されると、潜像担持体及びブラシローラの曲率の少なくとも一方が大きくなる。その結果、通常の使用環境であれば、潜像担持体の外径及びブラシローラの外径が上記のように設定されていない場合に比べて、潜像担持体表面との接触領域に対してブラシローラの表面移動方向下流側に隣接する領域（ブラシローラのブラシ先端が潜像担持体表面から離れる領域）での局所的な過剰放電が抑制される。その理由は、詳しくは後述するが、潜像担持体及びブラシローラの曲率の少なくとも一方が大きくなることで、上記領域中において、潜像担持体表面とブラシローラのブラシ先端との距離が放電の発生し得る距離以下となる領域（放電発生領域）が少なくなるからであると考えられる。
なお、局所的な過剰放電は、潜像担持体表面とブラシローラのブラシ先端との距離以外にも、これらの間の電位差にも影響すると考えられるが、その電位差が通常の範囲である限りにおいては、上記設定により局所的な過剰放電を抑制する効果が十分に得られる。

以上、本発明によれば、ブラシローラを用いた接触帯電処理を行う場合の局所的な過剰放電の発生を抑制することができるので、感光体ドラム表面が局所的に過剰帯電する事態を抑制することができるという優れた効果が奏される。

以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真式レーザプリンタ（以下、「プリンタ」という。）に適用した一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成を示す説明図である。
このプリンタは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１の周辺に、感光体１の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置２、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線３を感光体１に照射する潜像形成手段としての図示しない露光装置、感光体１に形成された静電潜像に対し現像剤担持体としての現像ローラ４１上の帯電トナーを付着させることでトナー像（可視像）を形成する現像手段としての現像装置４、感光体１上に形成されたトナー像を記録材としての転写紙に転写する転写装置５、転写後に感光体１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置７等が順に配設されている。
また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を図中破線矢印Ｃに沿って給紙・搬送する図示しない給紙搬送装置、転写装置５で転写されたトナー像を転写紙に定着する定着装置６なども設けられている。

なお、上記プリンタを構成する複数の装置の一部は、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物（ユニット）として構成してもよい。本実施形態では、感光体１と、帯電装置２を構成するブラシローラ２１と、現像装置４と、クリーニング装置７とを一体に支持し、プリンタ本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成している。プロセスカートリッジは、このような構成に限らず、少なくとも感光体１と帯電装置２を構成するブラシローラ２１とを一体に支持したものであればよい。

上記構成のプリンタにおいて、図中矢印Ａの方向に回転駆動する感光体１の表面は、帯電装置２により一様帯電される。帯電装置２の帯電処理についての詳細は後述する。帯電された後の感光体１の表面には、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線３が露光装置から感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置４の現像ローラ４１と対向する現像領域において現像ローラ４１上の帯電トナーが付着して現像されることにより、トナー像となる。一方、転写紙は図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラにより所定のタイミングで感光体１と転写装置５とが対向する転写領域に送出・搬送される。そして、転写装置５により、感光体１上のトナー像とは逆極性の電荷を転写紙に付与することで、感光体１上に形成されたトナー像が転写紙に転写される。次いで、転写紙は、感光体１から分離され、定着装置６に送られてトナー像が定着された後、機外に排出される。転写装置５でトナー像が転写された後の感光体１の表面は、クリーニング装置７でクリーニングされ、感光体１上に残ったトナーが除去される。

上記感光体１は、アルミ等の素管に感光性を有する無機又は有機感光体を塗布し、感光層を形成したものであるが、他の構成を有するものであってもよい。なお、本実施形態では負極性に一様帯電する感光体１を使用しているが、トナーの帯電極性等との関係を考慮し必要に応じて正極性に一様帯電するものを使用してもよい。

次に、本発明の特徴部分である帯電処理について説明する。
図１は、帯電装置２の概略構成を示す説明図である。
本実施形態の帯電装置２は、表面にブラシが形成されたブラシローラ２１と、ブラシローラ２１を回転駆動させる駆動手段としての駆動モータ２２と、ブラシローラ２１に所定の帯電電圧を印加する電圧印加手段としての電源２３とから構成されている。この帯電装置２は、図示のように、ブラシローラ２１を感光体１の表面に接触させることにより感光体表面を一様に帯電する。図示において、符号Ｌ₁はブラシローラ２１の外径を示し、符号Ｌ₂は感光体１の外径を示し、符号Ｌ₃は感光体表面に対するブラシローラ２１のブラシ食い込み量を示す。ここで、「ブラシ食い込み量」とは、感光体１の回転中心とブラシローラ２１の回転中心とを結ぶ仮想直線上における、感光体１が配置されていないときにブラシ先端が位置する地点と感光体１を配置したときに感光体表面が位置する地点との距離を意味する。

本実施形態のブラシローラ２１は、体積抵抗率が約１０⁸［Ω・ｃｍ］で太さが２［デニール］のブラシ毛が密度２００［ｋＦ］で設けられた平板状のブラシ素材を、シャフト２１ａにロール状に巻き付けてなる。ブラシ毛の材質として、ナイロン（登録商標）やアクリル繊維等を用いることができる。そして、ブラシローラ２１をブラシ食い込み量が０．２５［ｍｍ］となるように配置し、駆動モータ２２によりブラシローラ２１を感光体１の表面移動方向に対して連れ回り方向Ｂに回転駆動させながら、接触帯電処理を行った。このときに電源２３からブラシローラ２１に印加する電圧は、ピークツゥピーク電圧値Ｖ_PPが６００［Ｖ］以上１１００［Ｖ］以下、好ましくは８００［Ｖ］以上１１００［Ｖ］以下である交番電圧とした。

本実施形態において、感光体１は、その外径が１６［ｍｍ］以上３４［ｍｍ］の範囲内、好ましくは２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内のものである。感光体１の外径が１６［ｍｍ］未満であると、安定した画像形成を行うことが困難となる。感光体１の外径が２４［ｍｍ］以上であればコストを高騰させずに安定した画像形成を行い得る感光体の生産が可能である。
一方、ブラシローラ２１は、その外径が６［ｍｍ］以上２４［ｍｍ］の範囲内、好ましくは１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内のものである。ブラシローラ２１の芯金には最小でも４［ｍｍ］程度の径が必要であり、またブラシ本来の機能を発揮するには１［ｍｍ］程度のブラシ長は必要なので、ブラシローラ２１の外径としては最小で６［ｍｍ］程度となる。

そして、本実施形態では、これらの各外径の和が４０［ｍｍ］以下となるように、各外径が設定されている。本実施形態では、感光体１の外径が２４［ｍｍ］であり、ブラシローラ２１の外径が１１［ｍｍ］である。感光体１の外径及びブラシローラ２１の外径がこのように設定されると、感光体１及びブラシローラ２１の曲率の少なくとも一方が大きくなる。その結果、このような設定でない場合に比べて、感光体表面との接触領域Ｘに対してブラシローラの表面移動方向下流側に隣接する領域（図中右側に隣接する領域）での局所的な過剰放電が抑制される。

なお、本実施形態ではクリーニング装置７を備えた作像システムについて説明したが、このようなクリーニング装置７を備えないクリーナレスシステムにおいて上述した設定を採用して局所的な過剰放電を抑制することは有用である。クリーナレスシステムは、転写残トナーをクリーニング装置７のような専用のクリーニング手段で感光体１上から回収するのではなく、現像装置４等によって回収するシステムである。このようなシステムでは、転写残トナーが付着した感光体１の表面がブラシローラ２１と接触することになるので、ブラシローラ２１に転写残トナーが付着しやすい。ブラシローラ２１に転写残トナーが付着すると、ブラシローラ２１と感光体１の表面との間の抵抗が上昇し、局所的な過剰放電（集中放電）が起こりやすくなる。よって、上述した設定を採用し、集中放電が起こりやすいクリーナレスシステムにおいて集中放電を抑制することは有用である。

〔実験例１〕
次に、本発明者が行った実験（以下、本実験を「実験例１」という。）について説明する。
本実験例１で用いたブラシローラ２１は、上記実施形態のものと同様に、体積抵抗率が約１０⁸［Ω・ｃｍ］で太さが２［デニール］である直毛のブラシ毛を密度２００［ｋＦ］で植毛された平板状のブラシ素材を、シャフト２１ａにロール状に巻き付けてなるものである。そして、本実験例１では、ブラシローラ２１を感光体１の表面移動方向に対してカウンター方向（図中矢印Ｂとは逆向き）に回転駆動させ、ブラシローラ２１に直流電圧を印加した。本実施例１における感光体１のプロセス速度は１００［ｍｍ／ｓ］であり、ブラシローラ２１に印加する直流電圧は−１．２［ｋＶ］であり、ブラシ食い込み量Ｌ₃は０．５［ｍｍ］である。

本実験例１では、外径が互いに異なる複数の感光体１と、外径が互いに異なる複数のブラシローラの外径とを用いて、上記プリンタにより、１×１画像及び２×２画像の均一なハーフトーンのベタ画像を形成し、その形成画像中にある白斑点の発生レベルを３段階で評価した。１×１画像とは、１［ｄｏｔ］の画像部と１［ｄｏｔ］の非画像部とを交互に存在する画像であり、２×２画像とは、２［ｄｏｔ］の画像部と２［ｄｏｔ］の非画像部とを交互に存在する画像である。１×１画像の方が２×２画像よりも白斑点が目立つ。本実験例１における具体的な評価方法は、本実験例１で形成した画像と予め用意しておいた評価用画像とを、本発明者の目視で比較する。この評価用画像は、白斑点の発生レベルが実用可能な許容限界であるものである。そして、比較の結果、２×２画像について評価用画像よりも白斑点の発生レベルが低い場合（すなわち白斑点の数が多い場合）にはバツと評価し、２×２画像について評価用画像よりも白斑点の発生レベルが高い場合には一重丸と評価し、１×１画像について評価用画像よりも白斑点の発生レベルが高い場合には二重丸と評価した。下記の表１に、本実験例１の実験結果を示す。

上記表１に示すように、本実験例１の結果から、感光体１の外径とブラシローラ２１の外径との和が４０［ｍｍ］以下であるとき、一重丸以上の評価結果が得られることが確認された。その理由は次のように考えられる。すなわち、白斑点の発生は、感光体１の表面に接触した後のブラシ先端がその感光体表面から離れる際に発生する局所的な過剰放電が原因である。具体的には、ブラシ先端が感光体表面から離れた後、その先端と感光体表面とが互いに近接した状態になると、局所的な過剰放電（集中放電）が発生し得る。よって、ブラシ先端と感光体表面とが互いに近接する領域（放電発生領域）が広いほど、局所的な過剰放電が起こりやすい状況になる。感光体１の外径とブラシローラ２１の外径との和が４０［ｍｍ］以下である場合、感光体１及びブラシローラ２１の曲率の少なくとも一方が大きくなる。これにより、ブラシ先端が感光体表面から離れた後の領域中に存在する放電発生領域が少なくなる。その結果、局所的な過剰放電が起こりにくい状況になり、白斑点の評価が改善されたものと考えられる。

なお、本実験例１では、感光体１の表面移動方向に対してブラシローラ２１をカウンター方向に回転駆動させる場合であるが、連れ回り方向に回転駆動した場合でも同様の結果（より良好な結果）が得られた。
また、本実験例１では、感光体１のプロセス線速を１００［ｍｍ／ｓ］としたが、５０［ｍｍ／ｓ］以上２００［ｍｍ／ｓ］以下の範囲内でも同様の結果が得られた。
また、本実験例１では、ブラシローラ２１に印加する電圧として−１．２［ｋＶ］の直流電圧を印加したが、−０．７［ｋＶ］以上−１．２［ｋＶ］未満の範囲内でも同様の結果が得られた。
本実験例１では、ブラシローラ２１への印加電圧として、交流電圧よりも放電が発生しやすい直流電圧を使用し、その直流電圧値として−１．２［ｋＶ］という通常使用される範囲の上限値に近い値を用いている。よって、本実験例１による結果は、ブラシローラ２１への印加電圧が通常使用される範囲内である限り、同様である。

〔実験例２〕
次に、本発明者が行った他の実験（以下、本実験を「実験例２」という。）について説明する。
本実験例２においては、上記実験例１において評価結果が一重丸であった２つの構成（感光体外径が３０［ｍｍ］でブラシローラ外径が１０［ｍｍ］の構成と、感光体外径が２４［ｍｍ］でブラシローラ外径が１１［ｍｍ］の構成）につき、ブラシローラ２１のパイル長を１［ｍｍ］伸ばし、斜毛量が２［ｍｍ］となるように斜毛させたものを用いる。そして、これらの構成について、上記実験例１と同じ実験を行った。下記の表２に、本実験例２の実験結果を示す。

上記表２に示すように、ブラシローラ２１のブラシを斜毛させた場合、１×１画像についても評価用画像より白斑点の発生レベルが高くなり、その評価は二重丸となった。その理由は次のように考えられる。
すなわち、ブラシローラ２１のブラシを斜毛させることで、上記放電発生領域において、感光体１の表面に対してブラシ先端が真っ直ぐに対向せず、感光体１の表面に対してブラシが寝た状態になってブラシ胴体部分が感光体１の表面に対向するようになる。これにより、放電がしにくい状況になって局所的な過剰放電の発生が更に抑制された結果、白斑点の発生レベルが改善されたものと考えられる。

なお、本実験例２の結果は、感光体１の表面移動方向に対してブラシローラ２１を連れ回り方向に回転駆動した場合、感光体１のプロセス線速が５０［ｍｍ／ｓ］以上２００［ｍｍ／ｓ］以下の範囲内である場合、ブラシローラ２１に印加する電圧を−０．７［ｋＶ］以上−１．２［ｋＶ］未満の範囲内とした場合でも、同様の結果が得られた。

〔実験例３〕
次に、本発明者が行った更に他の実験（以下、本実験を「実験例３」という。）について説明する。
本実験例３においては、上記実験例１で用いた構成につき、ブラシローラ２１に印加する電圧として交番電圧を用いて、上記実験例１と同じ評価を行った。使用した交番電圧は、−５００［Ｖ］の直流電圧に、周波数が２００［Ｈｚ］で１．２［ｋＶ］のピークツゥピーク電圧値Ｖ_PPをもつＤＵＴＹ比が５０［％］の矩形波交流電圧を重畳させたものである。下記の表３に、本実験例３の実験結果を示す。

上記表３に示すように、１．２［ｋＶ］のピークツゥピーク電圧値Ｖ_PPをもつ交番電圧を用いた場合でも、感光体１の外径とブラシローラ２１の外径との和が４０［ｍｍ］以下であるときに評価結果が一重丸以上であるという上記実験例１と同様の結果が得られた。なお、本実験例３の評価結果は、３段階評価では上記実験例１と同じであるが、細かく見れば上記実験例１の場合よりも白斑点の発生レベルは改善されている。その理由は次のように考えられる。
すなわち、ブラシローラ２１に交番電圧を印加することにより、上記放電発生領域では、放電を発生させて感光体１の表面帯電量を高める放電電界と、感光体１の表面帯電量を低下させる除電電界とが交互に形成される。これにより、放電電界が形成されているときに局所的な過剰放電が起きても、その後に除電電界が形成されることで、過剰放電が起きた感光体表面上の箇所が除電される。その結果、過剰放電により過剰に帯電した当該箇所の帯電量が低下し、白斑点の発生レベルが改善されたものと考えられる。

特に、上記表３に示すように、感光体外径が２４［ｍｍ］でブラシローラ外径が１１［ｍｍ］の構成につき、ピークツゥピーク電圧値Ｖ_PPを１．２［ｋＶ］よりも下げた、１．１［ｋＶ］及び８００［Ｖ］の交番電圧を印加したところ、１×１画像についても評価用画像より白斑点の発生レベルが高くなり、その評価は二重丸に改善された。よって、ブラシローラ２１に印加する交番電圧としては、ピークツゥピーク電圧値Ｖ_PPが１１００［Ｖ］以下であるのが好ましい。ただし、ピークツゥピーク電圧値Ｖ_PPが６００［Ｖ］未満であると、交番電圧による帯電ムラ抑制効果が十分に得られなくなるので、ブラシローラ２１に印加する交番電圧のピークツゥピーク電圧値Ｖ_PPは６００［Ｖ］以上であるのが好ましい。

〔実験例４〕
次に、本発明者が行った更に他の実験（以下、本実験を「実験例４」という。）について説明する。
本実験例４においては、感光体外径が２４［ｍｍ］でブラシローラ外径が１１［ｍｍ］の構成について、上記実験例３の条件の一部を変更し、常湿環境下（湿度５０［％］程度）と、低湿環境下（湿度１５［％］程度）とでの白斑点発生レベルの評価をそれぞれ行った。なお、放電は湿度が下がるほど発生しやすくなるので、常湿環境よりも低湿環境の方が厳しい評価となる。下記の表４に、本実験例４の実験結果を示す。

上記表４に示すように、食い込み量を０．６［ｍｍ］としたときのブラシローラ２１について、そのブラシ毛が直毛である場合と斜毛である場合とでは、斜毛させた方が白斑点の発生レベルが改善された。その理由は、上記実験例２における場合と同様である。これにより、ブラシローラ２１に交番電圧を印加した場合も、直流電圧を印加した場合と同様に、斜毛による改善効果が得られることが確認された。
なお、この実験結果から低湿環境下においては、感光体１の外径とブラシローラ２１の外径との和が４０［ｍｍ］以下であっても、白斑点の発生レベルの評価がバツであった。しかし、通常の使用環境は常湿環境であるので、通常の使用環境で使用する限りにおいては、感光体１の外径とブラシローラ２１の外径との和が４０［ｍｍ］以下であれば、白斑点の発生レベルの評価が一重丸以上となる。

次に、食い込み量が０．６［ｍｍ］である斜毛のブラシローラ２１について、感光体１の表面移動方向に対する回転方向がカウンター方向である場合と連れ回り方向である場合とを比較する。上記表４に示すように、これらの場合は、いずれも常湿環境下における白斑点の発生レベルは二重丸であるが、常湿環境よりも厳しい評価条件となる低湿環境下の評価結果を見ると、連れ回り方向である方が白斑点の発生レベルが改善された。その理由は次のように考えられる。
すなわち、ブラシローラ２１のブラシ先端が感光体１の表面から離れるときに発生する放電は、その離れた後の放電発生領域におけるブラシ先端と感光体表面との電位差が大きいほど発生しやすい。感光体１の表面移動方向に対するブラシローラ２１の回転方向がカウンター方向である場合、放電発生領域に存在する感光体１の表面は、ブラシローラ２１による帯電処理前のものであり、その表面電位は低い状態になっている。これに対し、感光体１の表面移動方向に対するブラシローラ２１の回転方向が連れ回り方向である場合、放電発生領域に存在する感光体１の表面は、ブラシローラ２１による帯電処理後のものであり、その表面電位は高い状態になっている。したがって、放電発生領域におけるブラシ先端と感光体表面との電位差は、ブラシローラ２１の回転方向が連れ回り方向である方が、カウンター方向である場合に比べて小さい。この結果、ブラシローラ２１の回転方向が連れ回り方向である場合、カウンター方向である場合に比べて白斑点の発生レベルが改善されたものと考えられる。

次に、斜毛のブラシローラ２１を感光体１の表面移動方向に対する回転方向が連れ回り方向となるように回転駆動させた構成において、そのブラシ食い込み量を変化させた場合を比較する。上記表４に示すように、これらの場合は、いずれも常湿環境下における白斑点の発生レベルは二重丸であるが、常湿環境よりも厳しい評価条件となる低湿環境下の評価結果を見ると、ブラシ食い込み量が少ないほど白斑点の発生レベルが改善された。その理由は次のように考えられる。
すなわち、感光体１の表面と接触しているときのブラシ先端は感光体表面に押さえつけられた状態になっているため、感光体１の表面から離れる際にはブラシ先端がそのブラシ自体のもつ復元力によって跳ね上がるような挙動をとる。このときの復元力が大きいほど跳ね上がり量が大きくなり、跳ね上がり量が大きいほど斜毛であるブラシ毛が直毛に近い状態になる。感光体１の表面から離れた直後にブラシ毛が直毛に近い状態になると、上述した斜毛による白斑点発生レベルの改善効果が低減してしまう。そして、斜毛による白斑点発生レベルの改善効果を低減させる原因であるブラシの復元力は、ブラシ食い込み量が多いほど大きいものとなる。よって、ブラシ食い込み量が少ないほど白斑点の発生レベルが改善されるものと考えられる。

以上の説明では、単色画像形成用の画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は複数色画像形成用の画像形成装置にも適用可能である。
図３は、いわゆる中間転写方式を採用したタンデム型の画像形成装置の主要部を示す説明図である。この画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルト８の平坦部に沿って、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の各色ごとの４つの感光体１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｂｋが配置されている。なお、各感光体１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｂｋの周囲に配置される各装置又は各部材は、上記実施形態１の場合と同様である。この画像形成装置においては、各感光体１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｂｋ１上にそれぞれ形成された各色のトナー像が中間転写ベルト８上に互いに重なり合うように順次１次転写される。重なり合うように転写されて中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、２次転写装置９により転写紙Ｐ上に２次転写される。その後、カラートナー像を担持した転写紙Ｐは、図示しない定着装置で定着処理がなされた後、機外に排出される。このような画像形成装置において、各感光体１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｂｋの外径とその表面を一様に帯電する各帯電装置２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｂｋのブラシローラの外形との和が４０［ｍｍ］以下となるように構成することで、上述した実施形態１と同様に、局所的な過剰放電を抑制できる。その結果、各色のトナー像は白抜けの少ないものとなり、適正な色再現がなされた高品質なカラー画像を形成することができる。

また、図４は、いわゆる中間転写方式を採用したワンドラム型の画像形成装置の主要部を示す説明図である。この画像形成装置は、１つの感光体１と中間転写体としての中間転写ベルト８とを備え、その感光体１に対して、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の各色ごとの４つの現像装置４Ｃ，４Ｍ，４１Ｙ，４１Ｂｋが配置されている。この画像形成装置においては、各色の静電潜像を感光体１上に順次形成し、その各色静電潜像を、対応する色の現像装置４Ｃ，４Ｍ，４１Ｙ，４１Ｂｋでそれぞれ順次現像する。感光体１上のトナー像は、中間転写ベルト８上に互いに重なり合うように順次１次転写される。重なり合うように転写されて中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、２次転写装置９により転写紙Ｐ上に２次転写される。その後、カラートナー像を担持した転写紙Ｐは、図示しない定着装置で定着処理がなされた後、機外に排出される。このような画像形成装置において、感光体１の外径とその表面を一様に帯電する各帯電装置２のブラシローラの外形との和が４０［ｍｍ］以下となるように構成することで、上述した実施形態１と同様に、局所的な過剰放電を抑制できる。その結果、各色のトナー像は白抜けの少ないものとなり、適正な色再現がなされた高品質なカラー画像を形成することができる。

以上、上記実施形態の画像形成装置は、ドラム状の潜像担持体である感光体１と、感光体１の表面を一様に帯電する帯電手段としての帯電装置２と、帯電装置２により帯電された感光体１の表面に潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置と、感光体１の表面上の潜像を可視像化する現像を行う現像手段としての現像装置４とを有し、感光体１の表面上の可視像を最終的に記録材としての転写紙上に形成する。帯電装置２は、表面にブラシが形成されたブラシローラ２１と、ブラシローラ２１を回転駆動させる駆動手段としての駆動モータ２２と、ブラシローラ２１に所定の帯電電圧を印加する電圧印加手段としての電源２３とから構成され、ブラシローラ２１を感光体１の表面に接触させることにより感光体１の表面を一様に帯電するものである。そして、感光体１の外径が２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内であり、ブラシローラ２１の外径が１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内であり、感光体１の外径及びブラシローラ２１の外径は、これらの外径の和が４０［ｍｍ］以下となるように設定されている。これにより、上述した実験例１で説明したように、このような設定でない場合に比べて、感光体表面との接触領域Ｘに対してブラシローラの表面移動方向下流側に隣接する領域での局所的な過剰放電が抑制される。その結果、形成した画像中における白斑点の発生レベルを抑制でき、画質が改善される。
また、上記実験例２で説明したように、電源２３により、ブラシローラ２１に直流帯電電圧、特に７００［Ｖ］以上１２００［Ｖ］以下の範囲内の直流帯電電圧を印加する場合において、ブラシが斜毛したブラシローラ２１を用いることにより、形成した画像中における白斑点の発生レベルを更に抑制することができる。
また、上記実験例３で説明したように、電源２３により、ピークツゥピーク電圧値Ｖ_PPが６００［Ｖ］以上１１００［Ｖ］以下である交番電圧をブラシローラ２１に印加すれば、直流帯電電圧を印加する場合に比べて白斑点の発生レベルが更に改善される。
特に、上記実験例４で説明したように、ブラシが斜毛したブラシローラ２１を用いれば、直流帯電電圧を印加した場合と同様に、斜毛による白斑点の発生レベルの改善効果が得られる。この場合、更に、感光体１の表面に対するブラシローラ２１のブラシ食い込み量を０．４［ｍｍ］以下とすれば、上記実験例４で説明したように、白斑点発生レベルの更なる改善を図ることができる。
また、上記実験例４で説明したように、駆動モータ２２により、ブラシローラ２１を感光体１の表面移動方向に対して連れ回り方向に回転駆動させれば、カウンター方向に回転駆動させる場合に比べて、白斑点の発生レベルを更に改善できる。

なお、上記実施形態では、プリンタを例に挙げて説明したが、本発明は、複写機やＦＡＸなど他の画像形成装置にも適用できるものである。

実施形態に係るプリンタに備わった帯電装置の概略構成を示す説明図。 同プリンタ全体の概略構成を示す説明図。 中間転写方式を採用したタンデム型の画像形成装置の主要部を示す説明図。 中間転写方式を採用したワンドラム型の画像形成装置の主要部を示す説明図。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電装置
４ 現像装置
５ 転写装置
６ 定着装置
７ クリーニング装置
８ 中間転写ベルト
９ ２次転写装置
２１ ブラシローラ
２２ 駆動モータ
２３ 電源
４１ 現像ローラ

Claims (12)

1. ドラム状の潜像担持体と、
   該潜像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、
   該帯電手段により帯電された該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
   該潜像担持体の表面上の潜像を可視像化する現像を行う現像手段とを有し、
   該潜像担持体の表面上の可視像を最終的に記録材上に形成する画像形成装置において、
   上記帯電手段は、表面にブラシが形成されたブラシローラと、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段と、該ブラシローラに所定の帯電電圧を印加する電圧印加手段とから構成され、該ブラシローラを上記潜像担持体の表面に接触させることにより該潜像担持体の表面を一様に帯電するものであり、
   該潜像担持体の外径が１６［ｍｍ］以上３４［ｍｍ］以下の範囲内であり、
   該ブラシローラの外径が６［ｍｍ］以上２４［ｍｍ］以下の範囲内であり、
   該潜像担持体の外径及び該ブラシローラの外径は、これらの外径の和が４０［ｍｍ］以下となるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記潜像担持体の外径は２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内であり、かつ、上記ブラシローラの外径は１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   上記電圧印加手段は、上記ブラシローラに直流帯電電圧を印加するものであり、
   上記ブラシローラとして、ブラシが斜毛したものを用いることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   上記直流帯電電圧の値は、７００［Ｖ］以上１２００［Ｖ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   上記電圧印加手段は、ピークツゥピーク電圧値が６００［Ｖ］以上１１００［Ｖ］以下である交番電圧を上記ブラシローラに印加するものであることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５の画像形成装置において、
   上記ブラシローラとして、ブラシが斜毛したものを用いることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６の画像形成装置において、
   上記潜像担持体の表面に対する上記ブラシローラのブラシ食い込み量は、０．４［ｍｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、
   上記駆動手段は、上記ブラシローラを上記潜像担持体の表面移動方向に対して連れ回り方向に回転駆動させるものであることを特徴とする画像形成装置。
9. ドラム状の潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電された該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体の表面上の潜像を可視像化する現像を行う現像手段とを有し、該潜像担持体の表面上の可視像を最終的に記録材上に形成する画像形成装置の本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
   上記帯電手段は、表面にブラシが形成されたブラシローラと、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段と、該ブラシローラに所定の帯電電圧を印加する電圧印加手段とから構成され、該ブラシローラを上記潜像担持体の表面に接触させることにより該潜像担持体の表面を一様に帯電するものであり、
   該潜像担持体の外径が２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内であり、
   該ブラシローラの外径が１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内であり、
   該潜像担持体の外径及び該ブラシローラの外径は、これらの外径の和が４０［ｍｍ］以下となるように設定されており、
   少なくとも該潜像担持体及び該ブラシローラを一体に支持していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項９のプロセスカートリッジにおいて、
    上記潜像担持体の外径は２４［ｍｍ］以上３０［ｍｍ］以下の範囲内であり、かつ、上記ブラシローラの外径は１０［ｍｍ］以上１６［ｍｍ］以下の範囲内であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
11. 請求項９又は１０のプロセスカートリッジにおいて、
    上記ブラシローラとして、ブラシが斜毛したものを用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
12. 請求項１１のプロセスカートリッジにおいて、
    上記潜像担持体の表面に対する上記ブラシローラのブラシ食い込み量は、０．４［ｍｍ］以下であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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