JP2007316638A - 導電性ブラシ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異常放電を防止する導電性ブラシを用いて、帯電、現像、クリーニング等の画像形成プロセスを良好に実施可能とする。
【解決手段】 樹脂に分散性の良い酸化処理カーボンブラックを分散させることにより、細く加工しても抵抗が均一なブラシ繊維１０から成る導電性ブラシ１２を得る。この導電性ブラシ１２を画像形成装置１６の帯電ブラシ２０として用いることにより、感光体ドラム１８との間での異常放電を抑制し、帯電ムラを生じることなく画質向上を図る。且つ、感光体ドラム１８表面を均一且つ滑らかに削り、感光体ドラム１８のフィルミングを防止して、メンテナンス性向上を図る。
【選択図】図３

Description

この発明は、電子写真方式の複写機やカラープリンタ等に用いられ、像担持体に帯電、クリーニング、あるいはトナー像の撹乱等を行う導電性ブラシ、この導電性ブラシを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置において、近年、導電性のブラシを用いて感光体の帯電、残留トナーのクリーニングあるいは、トナー像の撹乱を行う装置がある。従来、導電性ブラシとして、ブラシ原糸として導電性カーボンブラックをセルロース等に均一分散処理したものがある。また、カーボンブラックなどの導電性微粒子を含有する熱可塑性重合体からなる導電性成分と繊維形成性の熱可塑性重合体からなる非導電性成分とが複合されたタイプのもの等がある。

導電性のブラシは、例えば帯電ブラシとして用いる場合、帯電ムラを抑止しなければならない。このため導電性ブラシは抵抗値を均一にすることが要求される。抵抗値を均一にするため、例えば後者の複合タイプでは、導電性成分が非導電性成分を完全に包み込む芯鞘型の複合構造とし、かつ導電性成分を構成する熱可塑性重合体と非導電性成分を構成する熱可塑性重合体が炭素数１０以上のモノマー単位を主たる成分とするポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂とするものがある。あるいは、導電性カーボンブラックを１５質量％〜５０質量％含有する熱可塑性ポリマーを含む単繊維繊度が１ｄｔｅｘ〜１５ｄｔｅｘである導電性繊維と、単繊維繊度が０．０１ｄｔｅｘ〜１ｄｔｅｘである極細繊維とからなり、交絡数が１０ヶ／ｍ以上とするもの等がある。

このような導電性ブラシは、弾性を有する導電性ローラに比べると耐久性が高く、トナー汚れにも強い。但し導電性ブラシは繊維状なので、感光体に対して当接ムラがおきる。この結果中間調画像等に筋ムラが発生し、画質が悪化する恐れがあった。

例えば導電材料として、従来の酸化処理をしていないｐＨ７．８の導電性カーボンブラックを用いて、ブラシ繊維の単糸繊度を、１５ｄｔｅｘから９ｄｔｅｘとすると、比較的太い筋状の帯電ムラが発生し、目立ってしまう。ここでブラシ繊維の単糸繊度を小さくするほど筋状の帯電ムラの太さは狭くなり、筋が目立たなくなる。筋状の帯電ムラの幅は数十μｍ〜数百μｍ程度である。この比較的幅の広い筋状の帯電ムラの帯電変位の変動幅は±１００Ｖ程度となっている。そしてこのブラシ繊維が太すぎることによる筋状の帯電ムラは、ブラシ繊維の単糸繊度が９ｄｔｅｘ以下になってくると、減少される。

但しブラシ繊維の単糸繊度を９ｄｔｅｘ以下に細くしてゆくと、幅の広い筋状の帯電ムラに代わって、細かい引っかき傷のような筋状の帯電ムラが目立ってくる。この細い帯電ムラの幅は数μｍ〜数十μｍ程度で、数μｍのものも多く見られる。この細い帯電ムラは、平均的な電位に対して２００Ｖ程度高く帯電してしまっているところが多い。

このような帯電ムラは、感光体表面が筋状に削られていなくても、中間調画像を形成したときに、筋状の濃度ムラを発生するという恐れがあった。これはブラシ繊維の繊度の細い導電性ブラシほど、導電材料の分散状態にばらつきを生じ繊維の抵抗がばらつくことから、この導電材料の分散ムラによって異常放電が発生するためと考えられる。

他方画像形成装置にて使用される転写ベルトや中間転写ベルトでは、導電材料として、分散性の高い酸化処理カーボンブラックからなる導電性微粒子を用いるものがある。酸化処理カーボンブラックを用いることにより、導電性のベルト全面に渡る抵抗のばらつきを少なく出来る。例えば、ポリイミド樹脂に、電界依存性が小さく、転写電圧による電界集中が起きにくい、酸化処理カーボンブラックを分散してなるベルト状部材やシート部材を、転写ベルトや中間転写ベルトとして使用したり、更には酸化処理カーボンブラックを分散してなるポリイミド樹脂をシート状にして帯電ローラ等にチューブ状にまきつけて、帯電ローラの表面層として使用する装置がある。（例えば特許文献１参照。）
特開２００５−１７７６４号公報(［００９０］、［００９５］)

しかしながら上記特許文献では、帯電プロセスや転写プロセスを実施する帯電部材や転写部材を得るために、酸化処理カーボンブラックを樹脂に分散してなる導電性材料を、帯電部材や転写部材の芯金に巻きつけられるように、チューブ状に形成してなるものである。この様に酸化処理カーボンブラックを樹脂に分散してなる導電性材料を、チューブ状に形成して用いてはいるものの、ブラシ状に形成して、導電性ブラシとして用いるものはまだ実用化されていない。

そこで本発明は上記課題を解決するものであり、画像形成装置に用いる導電性ブラシを開発し、導電性ブラシの繊維を細くしたときに生じる、導電材料の分散ムラによる抵抗のばらつきを防止する。これにより導電材料の抵抗のばらつきを起因とする異常放電を防止し、良好な画像を得ることが出来る導電性ブラシ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するための手段として、基材と、前記基材にブラシ状に取着され、樹脂中に酸化処理した導電性カーボンブラックを分散してなる導電性繊維とを有するものである。

本発明によれば、抵抗値がほぼ均一である導電性ブラシを得ることが出来る。さらにこの様な導電性ブラシを画像形成装置に用いることにより、導電性ブラシの異常放電を抑制できる。この結果、像担持体の帯電ムラを防止して良好な画像を得られ、更に像担持体を良好にクリーニングし、ひいてはメンテナンス性の軽減を得ることが出来る。

この発明は、繊維樹脂に酸化処理カーボンブラックを分散させた導電性ブラシを、画像形成装置に用いる。

以下、この発明の実施例１について図１Ａ乃至図９Ｂを参照して詳細に説明する。図１Ａはこの発明の実施例１の導電性のブラシ繊維１０を基板である導電性の基布１１にパイル状に織った導電性ブラシ１２を示す概略構成図である。ブラシ繊維１０は、図１Ｂに示すように基布１１に巻きつけたままでも良いし、図１Ｃに示すように巻きつけた先端をカットしても良い。

ブラシ繊維１０の主な材料としては、ポリアミド樹脂の中でも吸水率が比較的低いものが好ましい。これにより環境による抵抗値の変動に対して機械的な諸物性が安定する。ブラシ繊維の材料としては、例えばナイロン６、１１、１２、６６等があげられる。導電材料としては、ｐＨ４．５以下の酸性の導電性カーボンブラックが好ましい。ｐＨ４．５以下の酸性の導電性カーボンは、カーボンブラックを酸化処理して製造され、酸化処理カーボンブラックと呼ばれる。

ｐＨ４．５以下の酸化処理カーボンブラックは、酸化処理により、表面にカルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等の酸素含有官能基を有し、樹脂マトリックス中への分散性に優れる。酸化処理は、高温雰囲気下で酸化処理カーボンブラックを空気と接触させ、反応させる空気酸化法、あるいは常温下で酸化処理カーボンブラックを窒素酸化物やオゾンと反応させる方法、さらには高温下で酸化処理カーボンブラックを空気酸化した後に低い温度下で酸化処理カーボンブラックをオゾン酸化する方法等により行われる。

酸化処理カーボンブラックは、例えば、チャネル法、やガスブラック法等に代表されるコンタクト法により製造することができる。またこれらの処理を施した後に、必要に応じて、硝酸などで液相酸化処理を行ってもよい。

更に酸化処理カーボンブラックの他の製造方法として、ファーネス法によって製造することも可能である。この場合、ファーネス法では通常高ｐＨ・低揮発分のカーボンブラックしかできないとされる。そこでこれに上述の液相酸処理を施してｐＨを調整する。この方法によりｐＨを４．５以下となるように調節された酸化処理カーボンブラックを、本実施例のブラシ繊維１０に用いることができる。

本実施例に用いる酸化処理カーボンブラックのｐＨ値は、ｐＨ４．５以下であるが、より好ましくはｐＨ３以下とされる。カーボンブラックのｐＨ値は、カーボンブラックの水性懸濁液を調整して、ガラス電極で測定することで求められる。また、酸化処理カーボンブラックのｐＨは、酸化処理工程での処理温度、処理時間等の条件によって、調整することができる。

酸化処理カーボンブラックは、その揮発分が１〜３０％の範囲内であることが好ましい。揮発分が１％未満である場合には、表面に付着する酸素含有官能基の効果がなくなり、樹脂マトリックスへの分散性が低下する場合がある。一方、揮発分が３０％より高い場合には、樹脂マトリックスに分散させる際に、分解してしまい、或いは、表面の酸素含有官能基に吸着された水などが多くなる等によって、得られる成形品の外観が悪くなる場合がある。従って、揮発分を上記範囲とすることで、樹脂マトリックス中への分散性をより良好なものにすることができる。この揮発分は、酸化処理カーボンブラックを９５０℃で７分間加熱したときに、出てくる有機揮発成分（カルボキシル基、水酸基、キノン基、ラクトン基等）の加熱処理前の全重量に対する割合として求めることが出来る。

酸化処理カーボンブラックとして、具体的には、三菱化学社製のＭＡ１００Ｓ、ＭＡ７７、デグサ社製の「プリンテックス１５０Ｔ」（ｐＨ４．５）、同「スペシャルブラック３５０」（ｐＨ３．５）、同「スペシャルブラック１００」（ｐＨ３．３）、同「スペシャルブラック２５０」（ｐＨ３．１）、同「スペシャルブラック５」（ｐＨ３．０）、同「スペシャルブラック４」（ｐＨ３．０）、同「スペシャルブラック４Ａ」（ｐＨ３．０）、同「スペシャルブラック５５０」（ｐＨ２．８）、同「スペシャルブラック６」（ｐＨ２．５）、同「カラーブラックＦＷ２００」（ｐＨ２．５）、同「カラーブラックＦＷ２」（ｐＨ２．５）、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」（ｐＨ２．５）、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」（ｐＨ２．５）、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」（ｐＨ２．５）、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」（ｐＨ２．５）、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」（ｐＨ２．５）、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」（ｐＨ４．０）等があげられる。

ブラシ繊維１０の単糸繊度については帯電部材に用いるためには９ｄｔｅｘ以下でないと、繊維の当接ムラによる筋状の帯電ムラが目立ちやすい。ブラシ繊維１０の単糸繊度は、６ｄｔｅｘ以下が好ましい。但し、０．５ｄｔｅｘ未満になるとブラシ繊維１０が切れやすくなるため、望ましい範囲としては０．５〜６ｄｔｅｘである。一方ブラシ繊維１０の単糸繊度は、クリーニング、トナーの撹乱あるいは除電等に用いるためには、９ｄｔｅｘ以上でも使用可能である。但し性能の安定性という事からは、ブラシ繊維１０の単糸繊度は、９ｄｔｅｘ以下が好ましい。

また、本実施例の繊維では、ブラシ繊維１０の内外を問わず、導電材料が非常に均一に分散されている。従って、図１Ｃに示すように、パイル状の先端をカットして、感光体に対してブラシ断面が当接する形態でも、あるいは図１Ｂに示すように、ブラシ繊維１０をループ状にしてパイル状の繊維の外面を感光体に当接させるようにしても、どちらでも使用することができる。

同様にブラシ繊維１０に電圧を印加する際に基布１１やその支持体と導通をとる際にも、図１Ａのように、基布１１に編みこんで使用する他に、静電的な方法等により植毛する等しても良い。ただし、基布１１とブラシ繊維１０との接着強度の点から考えると、パイル織り等によって編みこんだ方が使い易い。

更に本実施例のブラシ繊維１０の構成は、ｐＨ４．５以下の酸化処理カーボンブラックをナイロン等の繊維樹脂中に均一分散させて、図２Ａに示すように断面をほぼ円形とした。但し、ブラシ繊維の構成はこれに限定されるものではない。例えば酸化処理カーボンブラックを均一分散させたタイプであっても、図２Ｂに示すように、断面に突起を持ったブラシ繊維１０ｂでもよい。本来ブラシ繊維自体は細い方が耐電ムラは低減できる。このことから、ブラシ繊維１０ｂは、突起部分が細い繊維の役割をして全体の径よりも細いブラシの特性を得ることができる。またブラシ繊維自体を細くしすぎると、切れやすくなって耐久性が低下するが、ブラシ繊維１０ｂのような突起をもった形状であれば、繊維自体は太いために切れにくく高耐久が期待できる。

他方ブラシ繊維の構造として、均一分散タイプではなく、複合繊維タイプを使用することもできる。これは、繊維樹脂に酸化処理カーボンブラック等を分散した後に延伸成型する際に、複数のフィラメントによる異なった種類の組成の材料を延伸して、それを合わせることで作成される。

すなわち、異なる組成の繊維が接着された構成になっている。このような構造として、図２Ｃあるいは図２Ｄに示すように芯鞘型の複合構造がある。例えば繊維の芯部分１３ｃあるいは１３ｄは、酸化処理カーボンブラックを含まない樹脂のみで形成したり、あるいは酸化処理カーボンブラックの比率を少なくしたりして耐久性を向上させる。そして繊維の外側部分１４ｃあるいは１４ｄには酸化処理カーボンブラックを多く分散させて、導電性を制御する。このようにブラシ繊維を、導電性成分が、非導電性成分あるいは弱導電性成分を包み込む、芯鞘型の複合構造にして、その耐久性と導電性を両立する。

更に本実施例では、繊維樹脂に酸化処理カーボンブラックを分散させて導電性を得ているが、酸化処理カーボンブラックは、従来のカーボンブラックに比べて特に耐久性が向上するものではない。但し、ブラシ繊維１０の構造を、芯鞘型とすることにより、酸化処理カーボンブラックの分散量を多くして抵抗を下げた場合でも、ブラシ繊維１０自体がもろくならず、高耐久化が可能となる。

又ブラシ繊維１０は、酸化処理カーボンブラックに加えて、更に無機微粒子を分散することもできる。無機微粒子の例としては二酸化チタン、酸化セリウム等があげられる。無機微粒子を分散したブラシ繊維１０は、感光体表面をきめ細かく且つ均一に削ることが可能である。従ってこのようなブラシ繊維１０からなる導電性ブラシ１２を感光体に摺接することにより、感光体上のフィルミング防止が可能となる。

次に上述した導電性ブラシ１２を電子写真方式の画像形成装置の帯電部材として用いる場合について述べる。図３は、帯電部材として上記導電性ブラシを搭載してなる画像形成装置１６の画像形成部１７を示す概略構成図である。像担持体である感光体ドラム１８の周囲には、矢印ｓ方向の回転方向に沿って、順次帯電部材である帯電ブラシ２０、レーザ露光装置２１、現像装置２２、転写ローラ２３及び、クリーニング装置２４が配置されている。帯電ブラシ２０には−１ｋＶのバイアスが印加され、現像装置２２の現像ローラ２２ａには−３５０Ｖのバイアスが印加される。両部材には、適宜、交流電界を印加しても良い。例えば、ピーク・トゥ・ピーク（Ｐ−Ｐ）２ｋＶ−８ｋＶ、５００Ｈｚ−５００ｋＨｚの交流が印加される。

画像形成部１７にあっては、画像形成プロセスの開始により感光体ドラム１８が矢印ｓ方向に回転される。これにより感光体ドラム１８は、帯電ブラシ２０により一様に帯電される。次いで感光体ドラム１８は、レーザ露光装置２１により画像データに応じたレーザ光を照射され、静電潜像を形成される。次いで感光体ドラム１８は、現像装置２２により現像され、転写ローラ２３位置にて、給紙部２６から給紙されるシート紙Ｐにトナー像を転写する。この後シート紙Ｐは感光体ドラム１８から剥離され、定着装置２７でトナー像を定着される。一方、トナー像を転写後、感光体ドラム１８は、クリーニング装置２４により残留トナーをクリーニングされ、次の画像形成プロセスを待機することとなる。

次に帯電ブラシ２０について詳述する。帯電ブラシ２０は、導電性の基布１１に上述したブラシ繊維１０を織り込んで作成した導電性ブラシ１２を、径が８φの金属シャフト２０ａに接着して作成した。さらに金属シャフト２０ａを回転させながらブラシ繊維１０の先端をカットして、全体の径が１８φのパイル状のブラシとした。基布１１の厚みは０．５ｍｍとしたことから、ブラシ繊維１０の繊維長は４．５ｍｍとなる。

次に帯電ブラシ２０を用いて感光体ドラム１８を帯電した時の、帯電ムラの検証について述べる。帯電ムラを評価するために、感光体ドラム１８として、径６０φのフタロシアニン系の有機感光体を用いた。上記した帯電ブラシ２０を、食い込み量０．５ｍｍで感光体ドラム１８に当接させて、感光体ドラム１８と順方向の矢印ｒ方向に速度差２倍にて回転させた。帯電ブラシ２０へのバイアス印加は、金属シャフト２０ａへ給電することで行う。実験ではＤＣバイアスを印加した。帯電電位は、モンロー社製の表面電位計にて測定した。

帯電ムラの評価は、帯電ムラが細かいために、表面電位計では測定できないことから、摩擦帯電されたトナーを有する現像ローラを、感光体ドラム１８に当接して現像を行なう１成分現像を行い、そのときの感光体ドラム１８表面の画像濃度を測定することにより、帯電ムラを評価した。

帯電ブラシ２０による帯電ムラは、特に帯電ブラシ２０にＤＣバイアスを印加した場合、大多数において表面電位が（マイナス方向に）高くなるものであり、画像上では白い筋状として現われる。これは異常放電や電荷注入のために、感光体ドラム１８が、一旦通常の放電現象以上に過剰に帯電されてしまうと、帯電ブラシ２０位置を通過する間に除電されないことにより生じる。一方帯電ブラシ２０による帯電が十分でなかった領域については、感光体ドラム１８は、帯電ブラシ２０位置を通過する間に、ブラシ繊維１０と複数回接触する機会がある。このことから、感光体ドラム１８は、帯電ブラシ２０位置を通過する間に、複数回帯電されるので、最終的にはほとんどが正常な電位に帯電される。ここで表面電位が高くなることによる帯電ムラを大別すると、細く鋭い白筋と、比較的幅の広い薄い筋とに分類される。

次に、これらの帯電ムラの測定方法を具体的に説明する。先ず、帯電ブラシ２０により感光体ドラム１８表面を平均―３００ｖに帯電した状態で、現像ローラの現像バイアスを−４００ｖにして現像を行ない、ハーフトーン画像を得る。その際、感光体ドラム１８表面の大部分が現像され、反射濃度としては１．０程度になる。但し過剰帯電により、表面電位が１００Ｖ程度高い領域（−４００Ｖ）では、反射濃度が０．２程度に低下する。さらに表面電位が高い領域では、現像されずに、白く抜けてしまう。

ここで、このハーフトーン画像を３値化処理して、反射濃度が０．９以上の通常に帯電された領域と、反射濃度が０．２〜０．９の１００Ｖ程度まで高く帯電された領域、さらには０．２以下の１００Ｖ以上に帯電された領域に分ける。この３つの領域のそれぞれの面積率を測定する。画像は顕微鏡にて拡大し、２ｃｍ×２ｃｍの領域を分解能１μｍにて測定する。画像の評価を模式図で示すと図４のようになる。図４の［Ｅ］は反射濃度が０．９以上の通常に帯電された領域、［Ｆ］は反射濃度が０．２〜０．９の１００Ｖ程度まで高く帯電された領域、さらに［Ｇ］は０．２以下の１００Ｖ以上に帯電された領域である。

上記測定方法により、各種ブラシ繊維からなる帯電ブラシ２０を用いて、感光体ドラム１８に生じる帯電ムラを評価した。帯電ブラシとして、ｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラック（三菱化学社製のＭＡ７７）を分散させたタイプと、比較例として従来のｐＨ７．８のカーボンブラック（ファーネスブラック）を分散させたタイプとを用いた。

ブラシ繊維１０の樹脂としてポリアミド樹脂であるナイロン６、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂及びレーヨン樹脂を用いた。繊維の製造方法は任意であり、例えばポリイミド繊維は、東洋精機製のキャピログラフＩＣを用いて、高温で溶融させノズルから押し出して巻き取る溶融紡糸法により作成する。その際の条件をかえて、数種類の繊度の試料を作成する。分散させるカーボンの量は１０〜４０重量部であり、ブラシとしての抵抗が１×１０ｅ５Ω〜１０ｅ６Ωになるようにそれぞれ調整する。但し、帯電ブラシとしては、１×１０ｅ４Ω〜１×１０ｅ９Ωのものを使用することができる。帯電ブラシの抵抗測定は、帯電ブラシをアルミの素管に食い込み０．５ｍｍ程度で当接させて、帯電ブラシに−１０００Ｖを印加して、アルミ素管に流れる電流を測定することにより求めた。このときの帯電ブラシの周速は、画像形成プロセス時と同じで、アルミ素管と順方向で２倍とした。

（評価１）
帯電ブラシの樹脂としてナイロン６を用いて帯電ムラを評価した。ブラシ繊維の繊度を変えながら、先ず、１００Ｖ未満の帯電ムラの面積率を測定した。測定結果を図５に示す。この１００ｖ未満の帯電ムラは、ハーフトーン画像を目視して判断した時に、面積率が２％未満であれば、画質上ほぼ問題にならない。

図５から、帯電ブラシの繊度が９ｄｔｅｘ以下であれば、導電材料としてｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラックを分散させたタイプあるいは、ｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させたタイプのいずれであっても１００Ｖ未満の白筋は２％未満となり、ほぼ問題にならないことが判明した。ただし、酸化処理カーボンを使用したほうが、若干ではあるが１００Ｖ未満の白筋の面積を少なくすることができることがわかる。

次に同じナイロン６のブラシ繊維の繊度を変えながら、１００ｖ以上の帯電ムラの面積率を測定した。測定結果を図６に示す。この１００Ｖ以上の帯電ムラは、ハーフトーン画像を目視して判断した時に、面積率が０．８％未満であれば、画質としてほぼ問題にはならない。

図６から、ｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させた従来のタイプの導電性ブラシでは、繊度が細くなると１００Ｖ以上の帯電ムラが増加する傾向にある。この結果、従来のタイプの導電性ブラシは、前述の図５から、繊度９ｄｔｅｘ以下では、１００Ｖ未満の帯電ムラはほぼ問題とならなかったものの、１００Ｖ以上の帯電ムラによる白筋の面積率は図６に示す様に１．０％以上になってしまい、画質上好ましくない（ＮＧ）ことがわかる。

他方、ｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプの導電性ブラシでは、図６に示すように、繊度が９ｄｔｅｘを境に、繊度を細くしても帯電ムラがほぼ増加しなくなり、さらに細くしていくと、帯電ムラが更に減少する。これは分散性の良い酸化処理カーボンブラックを用いたことにより、特に繊度が細い９ｄｔｅｘ以下の帯電ブラシにおいて、ブラシ繊維全長にわたり抵抗がばらつくことが無く、ほぼ均一となる。この結果、帯電時の異常放電による１００Ｖ以上の電位差の帯電ムラの増加を抑制することとなる。即ち図６から明らかなように、本実施例のタイプの導電性ブラシでは、繊度が９ｄｔｅｘ以下と細くても、１００Ｖ以上の帯電ムラによる白筋の面積率を０．８未満に維持出来、画質上ではほぼ問題にならないことが判明した。

更にナイロン６にて、酸化処理カーボンブラックのｐＨ値と、帯電ムラの面積率との関係を測定した。ブラシ繊維の繊度を３ｄｔｅｘとして、酸化処理カーボンブラックのｐＨ値をｐＨ２．５〜ｐＨ９．５に変えて、帯電ムラの面積率を測定した。この結果図７に示すように、ｐＨ４．５以下の酸化処理カーボンブラックであれば分散性が良く、１００Ｖ以上の帯電ムラの面積率が０．８未満になり、帯電ブラシとして使用可能であることが判明した。

（評価２）
帯電ブラシの樹脂としてポリイミドを主成分とする樹脂を用いて帯電ムラを評価した。ブラシ繊維の繊度を変えながら、１００Ｖ以上の帯電ムラの面積率を測定した。測定結果を図８に示す。但しポリイミドを主成分とした場合は、３ｄｔｅｘ以下の繊維は、もろくなってしまい、作成不能であった。このため試作した６〜１５ｄｔｅｘの繊度の範囲で帯電ムラの面積率を測定した。

図８から、ｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させた従来のタイプの導電性ブラシと比べると、ｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプの導電性ブラシは、帯電ムラの面積率が下がっている。繊度が１５ｄｔｅｘと太い場合には、従来タイプの導電性ブラシと大きな差は見られないが、繊度を細くしていくと、その差が大きくなっている。但しポリイミド樹脂の場合は、繊度を細くしたときの帯電ムラのピークが見られない。ポリイミド樹脂の場合は、本実施例のタイプであっても繊度が細くなるに従い、徐々に帯電ムラが増加している。その結果繊度が６ｄｔｅｘでは帯電ムラの面積率が０．８％を超えてしまい、画像上不良となってしまった。

（評価３）
帯電ブラシの樹脂としてポリエステル樹脂を主成分とする樹脂を用いて帯電ムラを評価した。ポリエステル樹脂においても、従来から広く知られている溶融紡糸法により繊度の異なる繊維を作成した。但し、ポリエステル樹脂では、３ｄｔｅｘ以下の繊維でも作成可能であった。図９Ａに示すように、ｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプの導電性ブラシは、ｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させた従来のタイプの導電性ブラシと比べると、帯電ムラの面積率が下がっている。

繊度が１５ｄｔｅｘでは、従来タイプと、本実施例のタイプの帯電ムラの面積率に大差がない。しかしながら繊度が細くなると、分散性の良い酸化処理カーボンブラックを用いた効果が大きく出てくる。繊度が細くなると、従来タイプと、本実施例のタイプとの差が大きくなる。但し、ポリエステル樹脂の場合は、本実施例のタイプであっても繊度が細くなるに従い、徐々に帯電ムラが増加している。その結果、繊度が３ｄｔｅｘ以下になると、帯電ムラの面積率が０．８を超えてしまい、画像上で不良となってしまった。

（評価４）
帯電ブラシの樹脂としてレーヨン樹脂を主成分とする樹脂を用いて帯電ムラを評価した。レーヨン樹脂においても、従来から広く知られている溶融紡糸法により繊度のことなる繊維を作成した。但し、レーヨン樹脂では、３ｄｔｅｘ以下の繊維でも作成可能であった。図９Ｂに示すように、ｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプの導電性ブラシは、ｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させた従来のタイプの導電性ブラシと比べると、帯電ムラの面積率が下がっている。但し、レーヨン樹脂の場合は、本実施例のタイプであっても繊度が細くなるに従い、徐々に帯電ムラが増加している。更に酸化処理カーボンブラックによる全体的な効果が、他の繊維に比べて小さい。その結果、繊度が１２ｄｔｅｘ以下になると、帯電ムラの面積率が０．８％を超えてしまい、画像上で不良となってしまった。

この実施例１によれば、繊維樹脂に、分散性の良い酸化処理カーボンブラックを分散させて、導電性のブラシ繊維１０を製造する。これにより繊度が１５ｄｔｅｘ以下の細いブラシ繊維１０であっても、全長にわたり、抵抗がほぼ均一である導電性ブラシ１２を得ることが出来る。

更にこのような導電性ブラシ１２を画像形成装置１６にて、帯電ブラシ２０として用いた場合に、ブラシ繊維１０の繊度を細く出来ることから、ブラシ繊維１０が太いために感光体ドラム１８表面を筋状に削ることが無く、１００Ｖ未満の筋状の帯電ムラの発生を防止できる。又ブラシ繊維１０の繊度を細くしてもブラシ繊維１０の抵抗の不均一による異常放電の増加を防止出来、１００Ｖ以上の細く鋭い筋状の帯電ムラの発生の増加を防止できる。特に酸化処理カーボンブラックをポリアミド樹脂であるナイロン中に分散した場合においては、繊度が９ｄｔｅｘ以下の特に細い領域においても帯電ムラの増加を防止できるという顕著な効果を得られる。従って、感光体ドラム１８の筋状の傷による帯電ムラ及び異常放電による鋭い帯電ムラのいずれも防止して、良好な画像を得られる。

次にこの発明の実施例２について説明する。この実施例２は上述した実施例１の導電性ブラシを電子写真方式の画像形成装置の清掃部材として用いるものである。従ってこの実施例２にあっては、前述の実施例１で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図１０Ａは、清掃部材として導電性ブラシ１０を搭載してなる画像形成装置の画像形成部２８を示す概略構成図である。感光体ドラム１８の周囲には、矢印ｓ方向の回転方向に沿って、順次帯電ローラ３０、レーザ露光装置２１、現像装置２２、転写ローラ２３及び、クリーニング装置３１が配置されている。

クリーニング装置３１は、清掃部材であり、感光体ドラム１８と摺接するクリーニングブラシ３２、クリーニングブラシ３２で回収したトナーを除去する除去ローラ３３及び廃トナー溜め部３４を有する。クリーニング装置３１は、クリーニングブラシ３２、除去ローラ３３及び廃トナー溜め部３４がユニット化されている。ユニット化されたクリーニング装置３１は、図１０Ｂに示すようにクリーニングブラシ３２、除去ローラ３３及び廃トナー溜め部３４を一体的に感光体ドラム１８周囲から取り外し可能となっている。

クリーニングブラシ３２と感光体ドラム１８との食い込み量は、両者が当接していれば良く、０．１〜２ｍｍ程度が好ましい。このような食い込み量を保持するために、例えばクリーニングブラシ３２両側にガイドリングを設けて、感光体ドラム１８につきあてる構成等が考えられる。但し、食い込み量の許容範囲が広いので、例えば感光体ドラム１８を支持している筐体と、クリーニング装置３１のユニット本体とで位置決めを行なっても十分に性能が出せる。

この画像形成部２８にあっては、画像形成プロセスの開始により帯電ローラ３０に−１１００Ｖを印加して、矢印ｓ方向に回転される感光体ドラム１８表面を約−５００ｖに帯電する。次いでレーザ露光装置２１により印字率１０％相当の露光を行い、感光体ドラム１８に静電潜像を形成する。次いで−３５０ｖのバイアスが印加される、現像装置２２の現像ローラ２２ａにて、マイナス極性のトナーにより、静電潜像の反転現像を行い、転写ローラ２３位置にてシート紙Ｐにトナー像を転写する。その後、感光体ドラム１８上の転写残りトナーを、クリーニングブラシ３２によりクリーニングする。

クリーニングブラシ３２には＋４００ｖを印加し、感光体ドラム１８上のマイナス極性の転写残りトナーをバイアスクリーニングする。また、クリーニングブラシ３２に回収された転写残りトナーは、＋７００ｖのバイアス電圧を印加される除去ローラ３３によりバイアス除去され、廃トナー溜め部３４に回収される。

ここで、クリーニングブラシ３２によるバイアスクリーニング時に、もしクリーニングブラシ３２のブラシ繊維の抵抗にばらつきがあると、クリーニングブラシ３２は異常放電を生じあるいは、感光体ドラム１８上の転写残りトナーに電荷を注入したりする。このクリーニングブラシ３２の異常放電や電荷注入により転写残りトナーの極性がプラスに反転すると、クリーニングブラシ３２に一旦回収したトナーが感光体ドラム１８上に再付着され、更に接触タイプの帯電ローラ３０に静電的に付着されてしまう。この帯電ローラ３０へのトナーの付着量が多くなると、帯電ローラ３０による感光体ドラムの帯電時に帯電ムラを発生することから、これを防止する必要がある。

但し、クリーニングブラシ３２として、分散性の良い酸化処理カーボンブラックを分散させた、ブラシ繊維１０からなる導電性ブラシ１２を用いれば、ブラシ繊維１０の繊度を１５ｄｔｅｘ以下に細くしても、全長にわたり、ブラシ繊維１０の抵抗はほぼ均一とされる。従ってクリーニングブラシ３２は、クリーニング時の異常放電やトナーへの電荷注入を防止できる。即ちトナーの逆帯電を原因とする、クリーニングブラシ３２から感光体ドラム１８へのトナーの再付着を防止でき、ひいては、帯電ローラ３０へのトナー付着を防止できる。

次に各種クリーニングブラシごとに、帯電ローラ３０へのトナー付着を原因として、帯電ムラを生じるまでの連続印字枚数を比較実験した。クリーニングブラシの繊維樹脂として、ナイロン６を用いる。繊維樹脂に分散させるカーボンブラックのｐＨ値はｐＨ２．６、ｐＨ４．５、及びｐＨ７．８、ブラシ繊維の繊度は６ｄｔｅｘ、９ｄｔｅｘ、及び１２ｄｔｅｘとする。帯電ムラの測定は、ＩＤ（画像濃度）＝０．５程度のハーフトーン画像を印字した際に、ΔＩＤ(濃度変動）が０．１以上ある濃度ムラ部分が全体の５％を越えたところで、不良と判断した（ＮＧとした）。

結果を図１１の(表１）に示す。この結果、ｐＨ２．６またはｐＨ４．５の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプのクリーニングブラシでは、繊度が９ｄｔｅｘ以下では１０，０００枚印字後でも帯電ムラによる画像欠陥を発生しなかった。これに対してｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させた従来のタイプのクリーニングブラシでは、ブラシ繊維の繊度にかかわらず、連続印字３０００〜４０００枚で、いずれも帯電ローラ３０の汚れによる画像欠陥を発生した。これは実施例１にて帯電ブラシ２０として使用した場合と同じように、９ｄｔｅｘ以下の細い繊維であっても顕著に異常放電や電荷注入を防止できたことを示すものである。また繊度９ｄｔｅｘ以上の太い繊維でも、従来のタイプのクリーニングブラシに比べればより高いクリーニング効果があることが示された。

上記本実施例のクリーニングブラシ３２にて、感光体ドラム１８上の転写残りトナーを除去する間に、クリーニング装置３１の廃トナー溜め部３４が満杯になったときには、ユニット化されたクリーニング装置３１を図１０Ｂに示すようにユニットごと、画像形成装置から取り外して、新しいクリーニング装置と交換する。

このクリーニング装置３１の交換時、クリーニング装置３１を感光体ドラム１８から取り外す際に、クリーニングブラシ３２に溜まったトナーが、周囲に多少こぼれる恐れがある。そこでクリーニング装置３１を感光体ドラム１８から取り外す前に、クリーニングブラシ３２に溜まったトナーを感光体ドラム１８に再付着させ、あるいは廃トナー溜め部３４に回収して、トナーこぼれを防止する。

次に図１２に示すフローチャートを参照して、クリーニング装置３１の交換前の、クリーニングブラシ３２上のトナーの回収について述べる。先ずステップ１００で廃トナー溜め部３４が満杯であるかを比較する。廃トナー溜め部３４が満杯で無ければ、通常動作を行う（ステップ１０３）。廃トナー溜め部３４が満杯である場合は、ステップ１０１にてクリーニング装置３１の交換が必要である旨のサインをコントロールパネル等に表示する。次いでステップ１０２で、ユーザが交換用の新しいクリーニング装置３１を準備しているかを確認する。交換用のクリーニング装置３１の準備が無い場合は、ステップ１０３の通常動作を行う。交換用のクリーニング装置３１の準備があれば、交換時のトナーこぼれ防止のためにステップ１０４にて、１５秒間、クリーニングブラシ３２上のトナーの除去を行う。

ステップ１０４では、画像印字をしない状態で、１５秒間、感光体ドラム１８、帯電ローラ３０、クリーニングブラシ３２、及び除去ローラ３３の駆動をＯＮする。又この間、クリーニングブラシ３２には５００Ｖ、除去ローラには７００Ｖのバイアスを印加する。これにより、クリーニングブラシ３２に溜まったマイナス帯電トナーは、廃トナー溜め部へ移動する。一方、クリーニングブラシ３２に、極わずかに存在するプラス帯電トナーは感光体ドラムへ移動する。この結果１５秒の間に、クリーニングブラシ３２上のトナーは十分に除去される。

なお、このステップ１０４で、クリーニングブラシ３２あるいは除去ローラに印加するバイアスを、通常の画像形成プロセス時に比べて変化させて、より短時間でクリーニングブラシ３２上のトナーを除去しても良い。あるいは、クリーニングブラシ３２上のトナーの回収効率を高めるために、クリーニングブラシ３２と除去ローラ３３間の電位差を通常の画像印字時に対して大きくしたり、さらには除去ローラ３３にＡＣバイアス等の振動電界を印加したりしても良い。例えばステップ１０４で、クリーニングブラシ３２のバイアスを＋４００ｖとしたときに、除去ローラ３３のバイアスを＋１０００Ｖ程度にし、あるいは除去ローラ３３にＤＣ＋８００Ｖ＋ＡＣｐ-ｐ１５００Ｖ、５００Ｈｚ程度のＡＣバイアスを印加すると、除去ローラ３３のトナー除去能力を向上できる。

次いでステップ１０４で１５秒を経過したら、ステップ１０６に進み、クリーニング装置３１を交換するための準備ＯＫである旨のサインをコントロールパネル等に表示する。この後、ユーザは、ユニット状のクリーニング装置３１を交換することとなる。

この実施例２によれば、繊維樹脂に、分散性の良い酸化処理カーボンブラックを分散させ、抵抗がほぼ均一なブラシ繊維１０からなる導電性ブラシ１２をクリーニングブラシ３２として用いている。このことから、クリーニングブラシ３２の異常放電やトナーへの電荷注入を抑制できる。従って、トナーの逆帯電による感光体ドラム１８へのトナーの再付着の増大を抑止でき、帯電ローラ３０に付着するトナー量の増大を防止して、感光体ドラム１８の帯電ムラの増大を防止する。

尚感光体ドラム１８上の転写残りトナーを回収するクリーニング装置は、上記構成に限定されない。例えば感光体ドラム１８上の転写残りトナーを、クリーニングブラシに一旦回収した後、画像印字を行わないタイミングの間に、クリーニングブラシから感光体ドラム１８にトナーを再付着させて、その後、現像装置にて回収しても良い。この場合において、酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプのクリーニングブラシを用いれば、クリーニング時の異常放電やトナーへの電荷注入が抑制される。これによりクリーニング時にトナーが逆帯電して感光体ドラムに再付着する現象を抑制できる。

特にこのタイプのクリーニング装置では、クリーニングブラシに転写残りトナーを取り込んだ後、しばらく保持される。このためトナーを保持する間に、途中でトナーの極性が逆転して、クリーニングブラシ３２の電圧よりも高くなる可能性がある。但し抵抗値がほぼ均一であり、異常放電やトナーへの電荷注入を抑制できる本実施例のクリーニングブラシ３２は、クリーニング装置によるトナーの逆帯電を、より確実に防止することができる。この結果、帯電ローラ３０へのトナーの付着を低減出来、帯電ローラ３０による帯電ムラの増加を防止できる。

次にこの発明の実施例３について説明する。この実施例３は上述した実施例１の導電性ブラシをクリーナレスプロセスの画像形成装置の撹乱部材として用いるものである。従ってこの実施例３にあっては、前述の実施例１で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図１３は、撹乱部材として導電性ブラシ１０を搭載してなるクリーナレスプロセスの画像形成装置の画像形成部３７を示す概略構成図である。感光体ドラム１８の周囲には、矢印ｓ方向の回転方向に沿って、順次スコロトロンチャージャ３８、レーザ露光装置２１、−３５０Ｖのバイアスを印加される現像ローラ２２ａを有する現像装置２２、転写ローラ２３及び、+４００Ｖのバイアスを印加される撹乱ブラシ４０が配置されている。

クリーナレスプロセスとは、感光体ドラム１８上の転写残りトナーを除去するクリーニング装置のかわりに、撹乱手段により転写残りトナーのパターンを撹乱したうえで、次の画像形成時の露光位置を通過させて、現像装置２２において転写残りトナーを回収するものである。撹乱手段としてブラシ装置を使用することが多い。

撹乱ブラシ４０は、感光体ドラム１８上の転写残りトナーを一旦取り込み、電荷注入等によりトナーの極性を反転して、感光体ドラム１８に徐々に排出する。このため撹乱ブラシ４０の抵抗は１０ｅ８Ω未満が好ましい。但し撹乱ブラシ４０の抵抗をいたずらに低下させると、感光体ドラム１８に対して異常放電が発生して感光体ドラム表面にピンホールを生じる恐れがある。

このため各種撹乱ブラシが、感光体ドラム１８に対してピンホールを発生するために画像上に欠陥を生じるまでの連続印字枚数を比較実験した。クリーニングブラシの繊維樹脂として、ナイロン６を用いる。繊維樹脂に分散させるカーボンブラックのｐＨ値はｐＨ２．６、ｐＨ４．５、及びｐＨ７．８、ブラシ繊維の繊度は６ｄｔｅｘ、９ｄｔｅｘ、及び１２ｄｔｅｘ、撹乱ブラシの抵抗は１０ｅ６Ω、及び１０ｅ４Ωとする。

結果を図１４の（表２）に示す。この結果、まずブラシ抵抗が１０ｅ６Ωでは、ｐＨ４．５以下の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプの撹乱ブラシでは、繊度が９ｄｔｅｘ以下では１０，０００枚の印字後でもピンホールは発生しなかった。これに対して、ｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させた従来のタイプの撹乱ブラシでは、繊度が９ｄｔｅｘと太い領域であっても、７０００枚付近でピンホールによる画像欠陥が発生した。さらにブラシ抵抗が１０ｅ４Ω程度では、カーボンブラックのｐＨの差が顕著に影響した。９ｄｔｅｘ以下の繊度において、ｐＨ４．５以下の酸化処理カーボンブラックを使用した本実施例のタイプの撹乱ブラシでは、１０，０００枚以上の印字後でもピンホールは発生しなかった。これに対して、ｐＨ７．８カーボンブラックを用いた従来のタイプの撹乱ブラシでは、８００枚程度でピンホールを発生してしまった。

従来タイプの撹乱ブラシでは、ブラシ繊維１０の抵抗が低い領域では感光体ドラム１８のピンホールが発生し易くなるものの、酸化処理カーボブラックを使用した本実施例のタイプの撹乱ブラシでは、異常放電が発生しにくいことが判明した。

この実施例３によれば、繊維樹脂に、分散性の良い酸化処理カーボンブラックを分散させ、抵抗がほぼ均一なブラシ繊維１０からなる導電性ブラシ１２を撹乱ブラシ４０として用いている。このことから、撹乱ブラシ４０の異常放電を抑制できる。従って、異常放電により感光体ドラム１８上に生じるピンホールを防止でき、ピンホールを原因として画像欠陥が生じるのを防止出来る。

なお本実施例における撹乱ブラシの形状は限定されず、例えば図１５に示すように、固定タイプの撹乱ブラシ４１を用いることもできる。

次にこの発明の実施例４について説明する。この実施例４は上述した実施例１の導電性ブラシによる感光体表面の削れ状態を検証するものである。前述の実施例２のユニット化されたクリーニング装置３１のクリーニングブラシ３２を用いて、検証した。したがって前述の実施例２で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図１６に示すように感光体ドラム１８の周囲には、矢印ｓ方向の回転方向に沿って、順次スコロトロンチャージャ３８、レーザ露光装置２１、現像装置２２、転写ローラ２３及び、クリーニング装置３１が配置されている。

各種クリーニングブラシを用いて連続印字を行い、感光体ドラム１８表面の削れ状態を比較した。クリーニングブラシの繊維樹脂として、ナイロン６を用いる。繊維樹脂に分散させるカーボンブラックのｐＨ値はｐＨ２．６、及びｐＨ７．８、ブラシ繊維の繊度は６ｄｔｅｘとする。カーボンブラック以外の添加剤として無機微粒子の二酸化チタンとする。感光体ドラム１８にクリーニングブラシ３２を当接させて、８０，０００枚の連続印字試験を行ないながら、２０，０００枚ごとに感光体ドラム表面の平均削れ量、表面粗さ、及びハーフトーンのざらつきを評価した。平均削れ量は、渦電流式膜厚計（Ｋｅｔｔ社製、ＬＨ−３３０）で測定した。表面粗さは、レーザ顕微鏡（レーザテック社製、１ＬＭ２１）で測定した。

結果を図１７の(表３）に示す。図１７において、○は良好、△はやや不良、×は不良を示す。この結果、先ず二酸化チタンを添加しない場合、ｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプ、及びｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させた従来のタイプのいずれも、感光体ドラム１８の平均削れ量としては大差ない。但し表面粗さは、従来のタイプのクリーニングブラシでは徐々に増加していくのに対して、本実施例のタイプのクリーニングブラシ３２では、最初の２０，０００枚を過ぎた後は、あまり増加しなくなる。またハーフトーンのざらつきは、従来のタイプでは６０，０００枚前後で、目視でも目立ってきたのに対して、本実施例のタイプでは最後まで、そのようなざらつきの増加は見られなかった。

即ち、ｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプのクリーニングブラシ３２は、ｐＨ７．８のカーボンブラックを分散させた従来のタイプのクリーニングブラシに比べて、感光体ドラム１８の削れムラが少ないことが判明した。この結果、本実施例のタイプのクリーニングブラシ３２は、長期間安定して使用かのうであり、高画質を維持できることがわかる。

次に、ブラシ繊維に、カーボンブラックの他に、更に添加剤として二酸化チタンを３．０％分散させた場合、従来のタイプのクリーニングブラシでは、無機微粒子の二酸化チタンの影響により、削れ量が多くなった。表面粗さは二酸化チタンを添加しない場合に比べて改善方向にあるものの、８０，０００枚終了後で４．１となった。これに対して本実施例のタイプのクリーニングブラシ３２では、二酸化チタンの影響により、削れ量は多くなるものの、表面粗さは８０，０００枚印字後で２．４となり、非常に均一に削れていることが判明した。

即ち、ｐＨ２．６の酸化処理カーボンブラックを分散させた本実施例のタイプのクリーニングブラシ３２は、感光体ドラム１８表面を均等且つ滑らかに削る手段として有効であることが判明した。さらに添加剤として二酸化チタンを用いると、削れ量としては多くなるが、より滑らか且つ均一に削りたい場合に効果的であることが判明した。

このことから、酸化処理カーボンブラックを分散させた導電性のブラシは、感光体上にトナー樹脂やワックス、外添剤等が付着する、いわゆるフィルミングの防止、あるいはフィルミングの除去に効果を有する。一般に、耐久性が高く、削れにくい感光体の場合、感光体上にトナー樹脂やワックス、外添剤等が付着し易い。フィルミングは、接触転写部、接触帯電部、クリーニング部等、感光体表面に接触する手段があると、そこにトナー等が介在した状態でストレスがかかり、感光体に固着してしまうものである。

耐久性の高い感光体としては、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）を主成分とする無機感光体がある。また有機感光体においても、特開2005-173566に開示されているような、連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性材料を有するものを使用すると、感光体の表面硬度が硬くキズがつきにくくなり、感光体の長寿命化を達成出来る。

このような感光体を用いた際、酸化処理カーボンブラックを分散させた導電性のブラシを感光体研磨ブラシとして用いると、感光体自体はほとんど削れずに、固着するトナー成分等を安定して除去可能となる。この結果、感光体表面のフィルミングを防止することができる。この効果は、本発明の酸化処理カーボンブラックを分散させた導電性のブラシを帯電手段、クリーニング手段、あるいは撹乱手段に採用することでも得られる。

例えば帯電手段として酸化処理カーボンブラックを分散させた導電性の帯電ブラシを使用した場合、感光体表面を帯電しながら、感光体上のフィルミングの原因となる、付着力がかなり強い微粒子トナーをかきとる事が出来る。更には、実際にフィルミングしてしまった部分を削り取ることも出来る。但しこのような効果は、感光体表面を削ることともなる。従って、削れにくい感光体あるいは、平均的に安定して削れる感光体等、耐久性の高い感光体に対しては、安定したフィルミング防止手段、またはフィルミング除去手段として効果的となる。

この実施例４によれば、繊維樹脂に、分散性の良い酸化処理カーボンブラックを分散させて、抵抗がほぼ均一なブラシ繊維１０からなる導電性ブラシ１２を感光体ドラム１８に当接して、感光体ドラム１８表面を、平均的かつ滑らかに削っている。このことから、感光体ドラム１８上に生じるフィルミングを防止出来、更にはフィルミングを除去して、感光体ドラム１８の長寿命化を図れる。

なお本実施例において、ブラシ繊維１０に添加する無機微粒子は酸化セリウム等であっても良い。また、感光体ドラム１８表面のフィルミングを防止するための導電性ブラシは、帯電手段、クリーニング手段、あるいは撹乱手段とは別に設けても良い。

次にこの発明の実施例５について説明する。この実施例５は上述した実施例１の導電性ブラシを画像形成部に使用することにより、画像形成装置のメンテナンスの軽減を図るものである。本実施例は、カラー画像を得るために、前述の実施例４の画像形成部４６を、画像形成ステーションとしてタンデム状に複数配置するものである。したがって前述の第４実施例で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

一般に画像形成装置において、例えば画像形成部の像担持体、帯電手段、及び現像手段の交換作業の頻度が非常に少なければ、ユーザは、クリーニング手段、および現像手段にトナーを補給するためのトナータンクを交換するのみで、ほぼ画像形成装置のメンテナンスを達成できることになる。又その際に、トナーとキャリアからなる２成分現像による現像手段においても、定期的な現像剤交換を省略できれば、そのメンテナンス性が向上される。特にトナーの色毎に複数の画像形成ステーションを有してなるタンデム型のカラー画像形成装置にあっては、更なるメンテナンスの軽減が要求されている。

図１８は、本実施例の４連タンデム型のカラー画像形成装置のクリーナ方式の画像形成部５０を示す。画像形成部５０は、中間転写ベルト５１に沿ってイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４組の画像形成ステーション５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋを備える。中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５１ａ及び従動ローラ５１ｂ間に張設される。５１ｃはベルトクリーナである。

例えばイエロ（Ｙ）の画像形成ステーション５２Ｙは、感光体ドラム５３Ｙ周囲に、その矢印ｔ方向の回転方向に沿ってスコロトロンチャージャ３８Ｙ、現像装置２２Ｙ及びクリーニング装置３１Ｙを配置してなっている。感光体ドラム５３Ｙ周囲のスコロトロンチャージャ３８Ｙから現像装置２２Ｙに至る間には、レーザ露光装置２１による露光々が照射される。中間転写ベルト５１を介して、感光体ドラム５３Ｙと対向する位置には転写ローラ５４Ｙが配置される。

ここで現像装置２２Ｙ、は、現像剤の少量入れ替え方式を採用している。図１９Ａ、図１９Ｂに示すように、現像容器５６の上方に現像剤の受入れ口５７、下方に排出口５８を有する。受入れ口５７は、イエロ（Ｙ）のトナーと少量のキャリアを混ぜた現像剤を補給する補給トナータンク６０Ｙにより現像剤を供給される。

排出口５８は、現像容器５６内の排出オーガ６１から自動的に徐々に搬送される現像剤を排出して、廃トナータンク６２Ｙへ送る。排出口５８からの現像剤の排出量の制御については、例えば排出オーガ６１の回転等を制御してもよい。尚、現像容器内の現像剤の量が増えて一定以上の高さになり溢れる分を排出する、いわゆるオーバフロー方式を用いてもよい。又現像剤を補給する際も、トナーとキャリアを別々に制御して現像容器に投入する方式でも良い。

このような現像装置２２Ｙを採用することによって、現像器をカラー画像形成装置本体から取り出して行う現像剤の交換作業は不要になる。２成分現像における現像器の機械的な寿命は３００ｋ枚〜２０００ｋ枚程度と非常に長いため、ユーザにとっては、現像装置２２Ｙを交換するというメンテナンス作業が不要となる。

更に現像装置２２Ｙとして、現像剤の少量入れ替え方式を採用することにより、現像装置２２Ｙの小型化を得られる。従って本実施例においては、現像装置の小型化により生じるスペースを利用して、隣接する画像形成ステーションのクリーニング装置を配置可能とし、更にクリーニング装置の廃トナー溜め部３４の大容量化を可能とする。

このように廃トナー溜め部３４を大容量化して、感光体ドラム５３Ｙが寿命に達するまで廃トナー溜め部３４があふれないようにすれば、途中クリーニング装置３１Ｙの交換が不要となる。又クリーナ方式ではなく、図２０に示すようにクリーナレス方式にて撹乱装置７１Ｙを使用すれば、廃トナー溜め部３４は不要になり、あふれる心配も無くなる。

他方、感光体ドラム５３Ｙは、クリーニング装置３１Ｙのクリーニングブラシ３２によりフィルミングの発生を防止され又フィルミングを除去されることから、長寿命化が可能になる。従って、感光体ドラム５３Ｙ、スコロトロンチャージャ３８Ｙ、及びクリーニング装置３１Ｙを一体的に支持して、カートリッジ化すれば、感光体ドラム５３Ｙが寿命に達したときにのみにカートリッジを一体交換することが可能となる。これにより画像形成部５０におけるユーザのメンテナンスの軽減が実現可能となる。

以上イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション５２Ｙについて述べたが、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の画像形成ステーション５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋも、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション５２Ｙと同様に構成される。マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の画像形成ステーション５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋは、それぞれ感光体ドラム５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋ周囲に、スコロトロンチャージャ３８Ｍ、３８Ｃ及び３８Ｋ、現像装置２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋ、及びクリーニング装置３１Ｍ、３１Ｃ及び３１Ｋが配置される。各感光体ドラム５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋ周囲のスコロトロンチャージャ３８Ｍ、３８Ｃ及び３８Ｋから現像装置２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋに至る間には、レーザ露光装置２１による露光々が夫々照射される。中間転写ベルト５１を介して、感光体ドラム５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋと対向する位置にはそれぞれ転写ローラ５４Ｍ、５４Ｃ及び５４Ｋが配置される。

各現像装置２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋは現像装置２２Ｙと同様、夫々現像剤の少量入れ替え方式とされる。各現像装置２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋは、補給トナータンク６０Ｍ、６０Ｃ及び６０Ｋにより現像剤を供給される。

現像容器５６の排出口５８から排出される現像剤は、夫々廃トナータンク６２Ｍ、６２Ｃ及び６２Ｋへ送られる。

現像剤の少量入れ替え方式を採用することにより、現像装置２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋは、現像器を装置から着脱することによる現像剤の交換作業が不要になり、又その小型化を得られ、ひいては画像形成部５０の小型化を得ている。尚、各画像形成ステーション５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋの、クリーニング装置３１Ｙ、３１Ｍ及び３１Ｃと隣接する現像装置２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋとを入れ子状に配置すれば、画像形成部５０の更なる小型化を得られる。更にクリーニング装置の廃トナー溜め部３４の大容量化により、各クリーニング装置３１Ｍ、３１Ｃ及び３１Ｋは、感光体ドラム５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋが寿命に達するまで交換不要とすることも出来る。更にクリーニング装置３１Ｍ、３１Ｃ及び３１Ｋではなく、クリーナレス方式の撹乱装置７１Ｍ、７１Ｃ及び７１Ｋとすれば、廃トナー溜め部３４が不要となり、一層の小型化を図れる。

即ち本実施例においては、各ステーション５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋにおいて、各クリーニング装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ及び３１Ｋは、夫々感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋが寿命に達するまでメンテナンスフリーとなる。従って、各ステーション５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋ毎に感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋ、及びその周囲のスコロトロンチャージャ３８Ｙ、３８Ｍ、３８Ｃ及び３８Ｋ、及びクリーニング装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ及び３１をカートリッジ化すれば、各ステーション５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋにて感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋが寿命に達したときにのみに夫々カートリッジを交換することとなる。これにより画像形成部５０におけるメンテナンスフリーを実現可能とする。

しかも感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋにあっては、クリーニングブラシ３２との摺接によりフィルミングの発生を防止され更にはフィルミングを除去されることから、感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋの更なる長寿命化を得られる。従って感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋ自身についても、現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋと同様に、ほぼ交換しなくても良くすることが出来る。更に表面硬度が硬く傷つきにくいアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体や、硬化有機感光体等を使用すれば、感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋのメンテナンスフリー化が実現出来る。この結果、現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋと感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋは、ユーザサイドでは交換せずにメンテナンスフリーとしての扱いが可能となる。このように感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋもメンテナンスフリーとなった場合には、ユーザは、メンテナンスとして、クリーニング装置及びスコロトロンチャージャ３８Ｙ、３８Ｍ、３８Ｃ及び３８Ｋのユニットを交換するのみで良くなる、というようにすることも可能となる。

この実施例５によれば、繊維樹脂に、分散性の良い酸化処理カーボンブラックを分散させ、抵抗がほぼ均一なブラシ繊維１０からなる導電性ブラシ１２をクリーニングブラシ３２またはクリーナレス方式の撹乱ブラシ４０として用いて、各感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋを摺接している。これにより各感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋのフィルミングを防止している。またこれと共に現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋとして、現像剤の少量入れ替え方式を採用している。これにより現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋを画像形成部から取り出して行う現像剤の交換メンテナンスが不要であり、且つ現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋの小型化を得ている。更にクリーニング装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ及び３１Ｋの廃トナー溜め部３４の容量を大きくすることも出来る。

これらから、各画像形成ステーション５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋにて、感光体ドラム５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ及び５３Ｋの長寿命化を図り、現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋの完全メンテナンスレス化を図り、クリーニング装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ及び３１Ｋ交換サイクルを長く出来る。例えば、スコロトロンチャージャ３８Ｙ、３８Ｍ、３８Ｃ及び３８Ｋ、及びクリーニング装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ及び３１Ｋを、各画像形成ステーション５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋ毎に一体のプロセスカートリッジとする。このようにすれば、プロセスカートリッジを交換するのみでメンテナンスを極めて容易に済ませることが出来る。従って、４連タンデム型であるにもかかわらず画像形成部５０におけるメンテナンスの著しい軽減を図れる。更には、従来メンテナンスを行うことによりクリーニングブラシ３２から多少トナーの漏れを生じてしまったりしていたが、メンテナンスフリーにより、トナー漏れによる汚損が解消される。

尚本実施例にて、プロセスカートリッジの構成は限定されず、感光体ドラムと導電性ブラシを用いてなるクリーニング装置のみを一体的に構成し、あるいは感光体ドラムと導電性ブラシを用いてなる帯電装置を一体的に構成する等任意である。即ち感光体ドラムと同時に交換可能な各種機構を、感光体ドラムと一体化してプロセスカートリッジを構成することが可能である。又このようなプロセスカートリッジを、モノクロタイプの画像形成装置の画像形成部に用いても良い。

更に本発明は上記実施例に限定されず、この発明の範囲内で種々変更可能であり、例えば導電性ブラシに分散するための酸化処理カーボンブラックのｐＨは４．５以下であれば限定されないし、また使用する繊維樹脂も任意であるし、ブラシ繊維の細さも必要に応じて変更可能である。

本発明の実施例１の導電性ブラシの一部を示す概略構成図である。 本発明の実施例１のパイル状の導電性ブラシのブラシ繊維の形態を示す説明図である。 本発明の実施例１の図１Ｂのブラシ繊維先端をカットした形態を示す説明図である。 本発明の実施例１のブラシ繊維を示す概略断面図である。 本発明の実施例１の突起を持ったブラシ繊維を示す概略断面図である。 本発明の実施例１の芯鞘型のブラシ繊維を示す概略断面図である。 本発明の実施例１の芯鞘型で突起を持ったブラシ繊維を示す概略断面図である。 本発明の実施例１の画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の実施例１の画像の評価を模式的に示す説明図である。 本発明の実施例１のナイロン６を樹脂とする帯電ブラシの１００Ｖ未満の帯電ムラの面積率を示すグラフである。 本発明の実施例１のナイロン６を樹脂とする帯電ブラシの１００Ｖ以上の帯電ムラの面積率を示すグラフである。 本発明の実施例１のナイロン６を樹脂とする帯電ブラシの、酸化処理カーボンブラックのｐＨに依存する１００Ｖ以上の帯電ムラの面積率を示すグラフである。 本発明の実施例１のポリイミドを樹脂とする帯電ブラシの１００Ｖ以上の帯電ムラの面積率を示すグラフ。 本発明の実施例１のポリエステルを樹脂とする帯電ブラシの１００ｖ以上の帯電ムラの面積率を示すグラフである。 本発明の実施例１のレーヨンを樹脂とする帯電ブラシの１００ｖ以上の帯電ムラの面積率を示すグラフである。 本発明の実施例２の画像形成装部を示す概略構成図である。 本発明の実施例２の画像形成装部にてクリーニング装置を感光体ドラム周囲から取り外した状態を示す概略構成図である。 本発明の実施例２のクリーニングブラシの使用による帯電ムラの発生状況を評価する（表１）である。 本発明の実施例２のクリーニング装置交換時の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施例３の画像形成装部を示す概略構成図である。 本発明の実施例３の撹乱ブラシの使用による感光体ドラムのピンホール発生状況を評価する（表２）である。 本発明の実施例３にて異なる形態の撹乱ブラシを用いる画像形成部示す概略構成図である。 本発明の実施例４の画像形成装部を示す概略構成図である。 本発明の実施例４のクリーニングブラシによる感光体ドラムの削れを評価する（表３）である。 本発明の実施例５のクリーナ方式の画像形成装部を示す概略構成図である。 本発明の実施例５の現像装置を感光体ドラムの軸方向から見た概略構成図である。 本発明の実施例５の現像装置をフロント側から見た概略構成図である。 本発明の実施例５のクリーナレス方式の画像形成装部を示す概略構成図である。

符号の説明

１０…ブラシ繊維
１１…基布
１２…導電性ブラシ
１６…画像形成装置
１７…画像形成部
１８…感光体ドラム
２０…帯電ブラシ
２１…レーザ露光装置
２２…現像装置
２６…給紙部
２７…定着装置

Claims (17)

1. 基材と、
   前記基材にブラシ状に取着され、樹脂中に酸化処理した導電性カーボンブラックを分散してなる導電性繊維とを具備することを特徴とする導電性ブラシ。
2. 前記導電性カーボンブラックは、ｐＨ４．５以下であることを特徴とする請求項1に記載の導電性ブラシ。
3. 前記樹脂は、ポリアミド樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の導電性ブラシ。
4. 前記樹脂は、ポリエステル樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の導電性ブラシ。
5. 前記導電性繊維の繊度は、９ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれかに記載の導電性ブラシ。
6. 前記導電性繊維は、無機微粒子を更に分散してなることを特徴とする請求項1乃至請求項５のいずれかに記載の導電性ブラシ。
7. トナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体と一体化して、画像形成装置本体から着脱自在であり、酸化処理した導電性カーボンブラックを樹脂中に分散してなる導電性繊維からなり、前記像担持体に接触する導電性ブラシとを具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 前記酸化処理した導電性カーボンブラックは、ｐＨ４．５以下であることを特徴とする請求項７に記載のプロセスカートリッジ。
9. 前記像担持体が連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性材料を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のプロセスカートリッジ。
10. 前記導電性ブラシが、バイアスを印加され、前記像担持体に速度差をもって接触して前記像担持体を帯電する帯電部材であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
11. 前記導電性ブラシは、ローラ形状を有し、バイアスを印加され、前記像担持体に速度差をもって接触して前記像担持体を清掃する清掃部材であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
12. 前記導電性ブラシが、バイアスを印加され、前記像担持体に接触して前記像担持体上のトナー像を撹乱する撹乱部材であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
13. 電子写真方式により像担持体にトナー像を形成する画像形成ステーションと、
    酸化処理した導電性カーボンブラックを樹脂中に分散してなる導電性繊維からなり、前記像担持体に接触する導電性ブラシとを具備することを特徴とする画像形成装置。
14. 前記酸化処理した導電性カーボンブラックは、ｐＨ４．５以下であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記導電性ブラシが、バイアスを印加され、前記像担持体に速度差をもって接触して前記像担持体を帯電する帯電部材であることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記導電性ブラシは、ローラ形状を有し、バイアスを印加され、前記像担持体に速度差をもって接触して前記像担持体を清掃する清掃部材であることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の画像形成装置。
17. 前記導電性ブラシが、バイアスを印加され、前記像担持体に接触して前記像担持体上のトナー像を撹乱する撹乱部材であることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の画像形成装置。

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