JP2009156904A - 帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電部材に付着したトナー等の異物を長期にわたり、安定的に除去することができる帯電装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置に備えられる像保持体の表面を帯電させるための円筒状の帯電部材と、帯電部材に接触して帯電部材の表面を清掃するための、芯材と前記芯材の外周に形成された円筒状弾性層とを有する帯電部材清掃部材と、帯電部材の外周面において、帯電部材との所定の隙間をもって配置した、帯電部材の表面の異物を除去するための除去部材と、を有する帯電装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置の帯電装置として、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用したものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置の場合には、オゾンや窒素酸化物等が発生することがある。これに対して、導電性の帯電部材である帯電ロールを像保持体に直接接触させて像保持体の帯電を行う接触帯電方式はオゾンや窒素酸化物等の発生が大幅に少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。

このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電ロールが像保持体に接触しているため、長期間使用すると帯電ロールの表面にトナー成分や紙粉等の異物の付着による汚れ等による機能低下が発生しやすい。近年では、帯電ロールの長寿命化を達成するため、帯電ロール表面に付着した異物を取り除く手段として発泡性の清掃部材が多用されるようになった。例えば、発泡シート部材を帯電ロールの表面に当て付ける方式、発泡ロール部材を帯電ロール表面に当て付けて帯電ロールに従動させるロールクリーニング方式等が知られている。

特許文献１には、像担持体表面を帯電する帯電手段が像担持体に接触する帯電部材を有する接触帯電装置であり、接触帯電部材表面に可撓性を持つ有機高分子化合物のフィルムが当接する画像形成装置が記載されている。

特開２００３−２７０９０８号公報

本発明は帯電部材に付着したトナー等の異物を長期にわたり、安定的に除去することができる帯電装置、その帯電装置を備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置である。

本発明は、画像形成装置に備えられる像保持体の表面を帯電させるための円筒状の帯電部材と、前記帯電部材に接触して前記帯電部材の表面を清掃するための、芯材と前記芯材の外周に形成された円筒状弾性層とを有する帯電部材清掃部材と、前記帯電部材の外周面において、前記帯電部材との所定の隙間をもって配置した、前記帯電部材の表面の異物を除去するための除去部材と、を有する帯電装置である。

また、前記帯電装置において、前記除去部材と前記帯電部材との隙間が、５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲であることが好ましい。

また、前記帯電装置において、前記除去部材が板状形状を有し、前記除去部材の厚みが５０μｍ以上２０００μｍ以下の範囲であることが好ましい。

また、前記帯電装置において、前記除去部材が導電性を有することが好ましい。

また、前記帯電装置において、前記除去部材に印加電圧を付与することが好ましい。

また、本発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる前記帯電装置とを備えるプロセスカートリッジである。

さらに、本発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる前記帯電装置と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の前記像保持体の表面を清掃する像保持体清掃手段と、を備える画像形成装置である。

本発明の請求項１によると、除去部材を帯電部材と接触させて配置した場合に比較して、帯電部材に付着したトナー等の異物を長期にわたり、安定的に除去することができる。

本発明の請求項２によると、除去部材と帯電部材との隙間が本範囲外の場合に比較して、帯電部材に付着したトナー等の異物をより長期にわたり、安定的に除去することができる。

本発明の請求項３によると、板状形状の除去部材の厚みが本範囲外の場合に比較して、帯電部材に付着したトナー等の異物をより長期にわたり、安定的に除去することができる。

本発明の請求項４によると、除去部材が導電性を有さない場合に比較して、帯電部材に付着したトナー等の異物をより長期にわたり、安定的に除去することができる。

本発明の請求項５によると、除去部材に印加電圧を付与しない場合に比較して、帯電部材に付着したトナー等の異物をより長期にわたり、安定的に除去することができる。

本発明の請求項６によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電部材に付着したトナー等の異物を長期にわたり、安定的に除去することができるプロセスカートリッジを提供することが可能である。

本発明の請求項７によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電部材に付着したトナー等の異物を長期にわたり、安定的に除去することができ、長期間にわたって安定した画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る帯電装置の一例の概略構成を示した側面図である。また、図２は、本実施形態に係る帯電装置の一例の概略構成を示した正面図である。図１の帯電装置１は、画像形成装置に備えられる像保持体の表面を帯電させる帯電部材であって、軸中心に回転する円筒状の帯電部材である帯電ロール１０と、帯電ロール１０に接触して帯電ロール１０の表面を清掃するための帯電部材清掃部材であるクリーニングロール１２と、帯電ロール１０の外周面において所定の隙間をもって配置した、帯電ロール１０の表面の異物を除去するための除去部材２２とを備える。帯電ロール１０は、導電性芯体１４と、導電性芯体１４の外周に形成された帯電層１６とを備える。クリーニングロール１２は、芯体１８と、芯体１８の外周に形成された円筒状の弾性層２０とを備える。

帯電装置１において、帯電ロール１０は、像保持体である感光体２４に対して導電性芯体１４の両端部に設置したコイルバネ２６（図２参照）等の弾性部材により感光体２４の表面に押し付けられ、感光体２４に従動する。一方、クリーニングロール１２は、帯電ロール１０の導電性芯体１４とクリーニングロール１２の芯体１８との軸受けの距離でベアリング２８（図２参照）で保持され、クリーニングロール１２は、所定の食いこみ量で帯電ロール１０に従動する。なお、帯電ロール１０及びクリーニングロール１２はそれぞれ感光体２４、帯電ロール１０に従動させてもよいし、別個に駆動させてもよい。

本実施形態に係る帯電装置によれば、クリーニングロール１２が製造過程中に発生する加工粉（切削粉、研削粉）等の異物を保有していて、帯電ロール１０にクリーニングロール１２から吐き出される切り粉等の異物が静電気的、振動、表面エネルギーなどの作用から帯電ロール１０に移行して表面に付着等しても、除去部材２２により帯電ロール１０表面上に付着等する異物を除去することができる。したがって、帯電ロール１０と感光体２４間に圧力等が作用して踏み固められる前の段階で帯電ロール１０に付着した異物を停滞させないように移動させ、継続的に異物が固着することを防止することができる。その結果、感光体２４表面に対してほぼ均一な帯電が施され、画質上に帯電不良による色点等が発生することが抑制され、画質不良を防止することができる。また、帯電部材を長寿命化することができる。

本実施形態に係る帯電装置において、図３に示す帯電ロール１０と除去部材２２の帯電ロール１０と対向する先端部との隙間ｄが所定の間隔であればよいが、５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲であることが好ましく、５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲であることがより好ましい。隙間ｄが５０μｍ未満であると異物除去効果が低減する場合があり、帯電ロール１０の外径の振れ等により除去部材２２と帯電ロール１０が接触して帯電ロール１０に傷が付いてしまう場合がある。また、後述するように除去部材２２に印加電圧を付与した場合に放電が発生する場合がある。隙間ｄが５００μｍを超えると、通常５００μｍを超える異物は帯電ロール１０に付着しても離脱しやすい傾向にあるため異物除去効果がそれほど変わらなくなる場合がある。本実施形態では、帯電ロール１０と所定の隙間をもって除去部材２２を配置しているため、帯電ロール１０に接触させる方法に比べて、帯電ロール１０表面に引っ掻き傷（以下「スクラッチ傷」と言う場合もある）が生じたり、帯電ロール１０表面に外添剤やトナー等をフィルミングさせたりすることがない。

また、本実施形態に係る帯電装置において、除去部材２２の形状は帯電ロール１０表面の異物を除去することができれば良く特に制限はなく、例えば、板状形状、三角錐や四角錐等の角形状等が挙げられ、このうち省スペースなどの点から板状形状を有することが好ましい。また、板状形状の除去部材２２の厚みは５０μｍ以上２０００μｍ以下の範囲であることが好ましく、５０μｍ以上５００μｍ以下であることがより好ましい。除去部材２２の厚みが５０μｍ未満であると厚みが薄すぎて変形しやすく均一な隙間を保てない場合があり、また、異物除去効果が低減する場合がある。また、２０００μｍを超えると異物除去は可能であるが省スペース化が困難となるため実用的ではない場合がある。

板状形状の除去部材２２の帯電ロール１０と対向する先端部の形状は、帯電ロール１０表面の異物を除去することができれば良く特に制限はなく、例えば、直角状や、鋭角状のナイフエッジ形状等が挙げられる。研削粉が停滞すると、帯電ロール１０の表面にスクラッチ傷やフィルミングが発生する原因となるため、より研削粉がすり抜け易い点等から鋭角状のナイフエッジ形状が好ましい。

板状形状の除去部材２２の帯電ロール１０と対向する先端部は、帯電ロール１０の帯電層１６がクラウン形状を有する場合は、そのクラウン形状に合わせて逆クラウン形状にすると異物除去効果が増すので好ましい。

除去部材２２の設置数は、１つであれば十分であるが、２つ以上であっても良い。

除去部材２２の配置位置は、帯電ロール１０表面の異物を除去することができれば良く特に制限はない。例えば、図１のように、帯電ロール１０の軸に対して下方に位置していても、上方に位置していても良いが、除去した異物の帯電ロール１０への再付着を防止するため帯電ロール１０の軸に対して下方に位置することが好ましい。

除去部材２２の材質は、帯電ロール１０表面の異物を除去することができれば良く特に制限はないが、例えば、ウレタン、ＰＥＴ、ＡＢＳ等の樹脂、ＳＵＳ、Ａｌ等の金属等を挙げることができ、強度、導電性等の点からＳＵＳが好ましく、コスト、加工性の面からは樹脂フィルムが好ましい。また、除去部材２２が導電性を有することが好ましい。除去部材２２が導電性を有することにより、静電的に異物を除去することができ、より異物除去効果が向上する。この点から、図４のように、除去部材２２に印加電圧を付与してもよい。印加する電圧値には特に制限はないが、例えば２０Ｖ以上３００Ｖ以下である。

除去部材２２の固定には、両面テープ、接着剤、溶着、ねじ止め、板金止めなどがあるが両面テープが簡単であるため好ましい。また、板金等にペットフィルムや金属薄板をつけて取り付ける方法もある。

図５に隙間ｄの形成方法の一例を示す。例えば、帯電ロール１０の表面に対して隙間ｄに対応する厚みを有する隙間形成板３０を配置し、除去部材２２を設置した後、隙間形成板３０を除外することにより、隙間ｄを形成することができる。なお本方法は一例であって、これに限定されない。

また本実施形態において、帯電ロール１０とクリーニングロール１２との平均ニップ量は通常０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲である。平均ニップ量が０．２ｍｍ未満であると従動せずフィルミングを発生させたり、駆動機構が必要となる場合があり、３ｍｍを超えるとブレーキ作用が働き従動しない場合がある。なお、平均ニップ量とは、帯電ロール１０の導電性芯体１４の中心とクリーニングロール１２の芯体１８の中心との軸間距離、及び両部材の半径から求める値である。例として軸間距離が１０ｍｍ、帯電ロール１０の半径が７ｍｍ、クリーニングロール１２の半径が５ｍｍであれば平均ニップ量は２ｍｍとなる。

クリーニングロール１２の芯体１８の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われてもよく、もちろんそのまま使用してもよい。また、弾性層２０を介して帯電ロール１０と適度なニップ圧力で接触するため、ニップ時に撓みのない強度を持った材質またはシャフト長に対して十分剛性をもったシャフト径が選択されることが好ましい。

弾性層２０は、多孔質の３次元構造を有する発泡体を含んで構成される。発泡体としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド又はポリプロピレン等の発泡性の樹脂又はニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム等を材質としたものより選択される。弾性層２０は、帯電ロール１０との従動摺擦により異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１０の表面に弾性層２０の擦れによるキズをつけないために、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張りなどに強い、ポリウレタン、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム、スチレン−ブタジエンゴム及びシリコーンゴムのうち少なくとも１つがより好ましく用いられ、ポリウレタンが特に好ましく用いられる。

ポリウレタンとしては特に限定するものではなく、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルやアクリルポリオールなどのポリオールと、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどのイソシアネートの反応を伴っていれば良く、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど鎖延長剤が混合されていることが好ましい。また、水やアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物などの発泡剤を用いて発泡させるのが一般的である。さらに必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えてもよい。

発泡体の発泡密度は特に制限はないが、３０ｋｇ／ｍ^３以上１００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましい。発泡体の発泡密度が３０ｋｇ／ｍ^３未満であると異物除去効果が低減する場合があり、１００ｋｇ／ｍ^３を超えると帯電ロール１０の表面に傷が発生する場合がある。

帯電ロール１０について説明する。この帯電ロール１０は、導電性芯体１４上に帯電層１６として導電性弾性層、表面層等が順次形成されたものである。

帯電ロール１０の径は好ましくはφ８ｍｍ以上φ１５ｍｍ以下、より好ましくはφ９ｍｍ以上φ１４ｍｍ以下で、帯電層１６の肉厚が１．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。直径が１５ｍｍを超えると周面１箇所あたりの異物に接触する回数が減り、また放電回数が減るので、汚れや帯電性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が８ｍｍ未満であると画像形成装置等を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの異物に接触する回数が増え、また放電回数が増えるので、長期安定性に対して不利となる。

この帯電ロール１０であるが、所定の帯電性能を有するものであれば以下の構成に限定されるものでないことは言うまでもない。

導電性芯体１４の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われていてもよい。

帯電ロール１０の帯電層１６を構成する上記導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴム等の弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材等の導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカおよび炭酸カルシウム等の充填剤等、通常ゴムに添加され得る材料を加えてもよい。通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性芯体１４の周面に被覆することにより形成される。抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような、電子及びイオンのうち少なくとも１つを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもかまわない。

上記導電性弾性層を構成する弾性材としては、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。

導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；を挙げることができる。

これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、１質量部以上６０質量部以下の範囲であることが好ましく、一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下の範囲であることが好ましい。

帯電層１６を構成する上記表面層は、異物による汚染の防止のためなどに形成しているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく特に限定するものではない。ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。

このうち外添剤による汚れ防止の観点から、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンが好ましく用いられる。共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロン等が挙げられる。ここで、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロンよりなる重合単位が共重合体中に含まれる割合は、質量比で合わせて１０質量％以上であるのが好ましい。上記重合単位が１０質量％以上の場合は、調液性および表面層塗布時における成膜性に優れるとともに、特に繰り返し使用時における樹脂層の磨耗や樹脂層への異物付着が少なく、ロールの耐久性が優れ、環境による特性の変化も少なくなる。

上記高分子材料は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、当該高分子材料の数平均分子量は、１，０００以上１００，０００以下の範囲であることが好ましく、１０，０００以上５０，０００以下の範囲であることがより好ましい。

また上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することができる。該導電性材料としては、粒径が３μｍ以下であるものが望ましい。

また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、あるいはイオン導電剤のような、電子及びイオンのうち少なくとも１つを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。

導電剤のカーボンブラックとして、具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。

上記カーボンブラックはｐＨ４．０以下であることが好ましい。一般的なカーボンブラックに比べ、表面に存在する酸素含有官能基の効果により、樹脂組成物中への分散性がよく、前記ｐＨ４．０以下のカーボンブラックを配合することにより、帯電均一性をよくすることができ、さらに抵抗値の変動を小さくすることができる。

上記抵抗値を調整するための導電性粒子である導電性金属酸化物粒子は、酸化錫、アンチモンがドープされた酸化錫、酸化亜鉛、アナターゼ型酸化チタン、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の導電性を有した粒子で、電子を電荷キャリアとする導電剤であれば何れも用いることができ、特に限定されるものではない。これらは、単独で用いても２種類以上を併用することができる。また、本実施形態の効果を阻害しない限り、何れの粒径であってもよいが、抵抗値調整および強度の点より、好ましくは酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫、アナターゼ型酸化チタンであり、更に、酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫が好ましい。

このような導電性材料によって抵抗制御を行うことにより、表面層の抵抗値は環境条件によって変化せず、安定な特性が得られる。

さらに、上記表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂等が用いられている。特に、フッ素変性アクリレートポリマを含んで構成されることが好ましい。また、表面層の中に粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって帯電ロール１０への異物の付着が防止されるように作用する。また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール１０の表面に凹凸を付与し、感光体２４との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１０と感光体２４相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。

＜プロセスカートリッジ＞
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、像保持体と像保持体の表面を帯電させる前記帯電装置とを備える。本実施形態のプロセスカートリッジは、必要に応じて、帯電した像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像保持体表面を清掃する像保持体清掃手段とからなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。

本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例の概略構成を図６に示し、その構成について説明する。プロセスカートリッジ３は、静電潜像が形成される像保持体としての感光体（電子写真感光体）２４と、感光体２４の表面を接触帯電する円筒状の帯電ロール１０と、帯電ロール１０に接触して帯電ロール１０の表面を清掃するためクリーニングロール１２と、帯電ロール１０の表面の異物を除去するための除去部材２２と、感光体２４の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段としての現像ロール５２と、感光体２４の表面に接触して、転写後に感光体２４に残ったトナー等を清掃する像保持体清掃手段としてのクリーニングブレード５６とが一体に支持されており、画像形成装置に着脱自在である。画像形成装置に装着されたときには感光体２４の周囲に、帯電ロール１０、レーザ光あるいは原稿の反射光等により感光体２４の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置５８、現像ロール５２、感光体２４表面のトナー像を被転写体である記録紙６２に転写処理する転写手段としての転写ロール５４、クリーニングブレード５６がこの順序で配置されるようになっている。前述のように、帯電ロール１０の外周面において、帯電ロール１０と所定の隙間をもって除去部材２２が配置されている。なお、図６では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、その記載を省略してある。

本実施形態に係るプロセスカートリッジ３の動作について説明する。

まず、感光体２４表面に接触された帯電ロール１０に対して電圧を高圧電源（図示せず）から給電することによって、感光体２４の表面を一様に高電位に帯電する。このとき感光体２４及び帯電ロール１０は図６の矢印方向にそれぞれ回転する。帯電後、感光体２４表面に露光装置５８により画像情報に応じた画像光（露光）６０が照射されると、照射された部分は電位が低下する。画像光６０は画像の黒／白等に応じた光量の分布であるため、画像光６０の照射によって感光体２４表面に記録画像に対応する電位分布、すなわち静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分が、現像ロール５２を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像を可視化したトナー像が形成される。トナー像が形成された部分に、所定のタイミングでレジストロール（図示せず）により記録紙６２が搬送され、感光体２４表面のトナー像と重なる。このトナー像が、転写ロール５４によって記録紙６２に転写された後、記録紙６２は、感光体２４から分離される。分離された記録紙６２は搬送経路を通って搬送され、定着手段としての定着ユニット（図示せず）によって、加熱加圧定着されたあと、機外へ排出される。

プロセスカートリッジ３に設けられた帯電ロール１０にはクリーニングロール１２が設置され、高圧電源からベアリング２８に電圧が印加され、クリーニングロール１２が帯電ロール１０と電気的に同極性を有することで、異物をクリーニングロール１２および帯電ロール１０表面に蓄積させることなく移行でき、クリーニングブレード５６で回収させることができるため、帯電部材に付着したトナー等の異物を長期にわたり、安定的に除去することができる。さらに、除去部材２２により帯電ロール１０表面上に付着等する異物を除去することができ、帯電ロール１０と感光体２４間に圧力等が作用して踏み固められる前の段階で帯電ロール１０に付着した異物を停滞させないように移動させ、継続的に異物が固着することを防止することができる。このため、長期にわたり帯電ロール１０に汚れが蓄積することなく均一帯電性能において優れたものとなり安定した帯電性能が維持できる。

感光体２４は、少なくとも静電潜像（静電荷像）が形成される機能を有する。電子写真感光体は、円筒状の導電性の基体外周面に必要に応じて下引き層と、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とがこの順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層（電荷発生層、電荷輸送層）に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質と電荷輸送物質との双方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光体に限らずアモルファスシリコン感光膜等他の種類の感光層を使用してもよい。

露光装置５８としては、特に制限はなく、例えば、感光体２４表面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッタ光等の光源を、所望の像様に露光できるレーザ光学系、ＬＥＤアレイなどの光学系機器等が挙げられる。

現像手段は、感光体２４上に形成された静電潜像を静電荷像現像用トナーを含む一成分現像剤あるいは二成分現像剤により現像してトナー像を形成する機能を有する。そのような現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、トナー層が感光体２４に接触する方式のものでも、接触しない方式のものでもよい。例えば、図６のように静電荷像現像用トナーを現像ロール５２を用いて感光体２４に付着させる機能を有する現像器、あるいはブラシ等を用いてトナーを感光体２４に付着させる機能を有する現像器等、公知の現像器等が挙げられる。現像剤担時体には、通常直流電圧が使用されるが、更に交流電圧を重畳させて使用してもよい。

転写手段としては、紙等に直接転写する方式のものでも、中間転写体を介して転写する方式のものでもよい。例えば、図６に示すような記録紙６２の表面に記録紙６２を介して直接接触して転写する導電性又は半導電性のロール等を用いた転写ロール５４及び転写ロール押圧装置（図示せず）を用いることができる。また、記録紙６２の裏側からトナーとは逆極性の電荷を記録紙６２に与え、静電気力によりトナー像を記録紙６２に転写するものを用いてもよい。転写ロール５４には、感光体２４に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロール５４は、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード（周速）等により、任意に設定することができる。また、低コスト化のため、転写ロール５４として単層の発泡ロール等が好適に用いられる。

定着手段としての定着ユニットとしては、記録紙６２に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧により定着するものであれば特に制限はない。

トナー像を転写する被転写体である記録紙６２としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙、ＯＨＰシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、転写材の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用することができる。

＜画像形成装置＞
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる前記帯電装置と、像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像保持体の表面を清掃する像保持体清掃手段と、を備える。また、本実施形態に係る画像形成装置は、上記プロセスカートリッジを使用するものであってもよい。

本実施形態に係る画像形成装置の一例の概略構成を図７に示し、その構成について説明する。画像形成装置５は、静電潜像が形成される像保持体としての感光体２４と、感光体２４の表面を接触帯電する円筒状の帯電ロール１０と、帯電ロール１０に接触して帯電ロール１０の表面を清掃するためクリーニングロール１２と、帯電ロール１０の表面の異物を除去するための除去部材２２と、レーザ光あるいは原稿の反射光等により感光体２４の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置５８と、感光体２４の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段としての現像ロール５２と、感光体２４表面のトナー像を被転写体である記録紙６２に転写処理する転写手段としての転写ロール５４と、感光体２４の表面に接触して、転写後に感光体２４に残ったトナー等を清掃する像保持体清掃手段としてのクリーニングブレード５６とを備える。画像形成装置５において、感光体２４の周囲に、帯電ロール１０、露光装置５８、現像ロール５２、転写ロール５４、クリーニングブレード５６がこの順序で配置されている。前述のように、帯電ロール１０の外周面において、帯電ロール１０と所定の隙間をもって除去部材２２が配置されている。なお、図７では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、その記載を省略してある。画像形成装置５の各構成、画像形成時の動作は図６のプロセスカートリッジ３と同様である。

画像形成装置５に設けられた帯電ロール１０にはクリーニングロール１２が設置され、高圧電源６４からベアリング２８に電圧が印加され、クリーニングロール１２が帯電ロール１０と電気的に同極性を有することで、異物をクリーニングロール１２および帯電ロール１０表面に蓄積させることなく移行でき、クリーニングブレード５６で回収させることができるため、帯電部材に付着したトナー等の異物を長期にわたり、安定的に除去することができる。さらに、除去部材２２により帯電ロール１０表面上に付着等する異物を除去することができ、帯電ロール１０と感光体２４間に圧力等が作用して踏み固められる前の段階で帯電ロール１０に付着した異物を停滞させないように移動させ、継続的に異物が固着することを防止することができる。このため、長期にわたり帯電ロール１０に汚れが蓄積することなく均一帯電性能において優れたものとなり安定した帯電性能が維持できる。

本実施形態に係る帯電装置を用いた画像形成装置の帯電装置以外の構成については、これらに限らず従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用できる。すなわち、上記帯電装置以外の構成、例えば、潜像形成手段、現像手段、転写手段、像保持体清掃手段、除電手段、給紙手段、搬送手段、画像制御手段等について、必要に応じて従来公知のものが適宜採用される。これらの構成については、本実施形態において特に限定されるものではない。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
＜クリーニングロールの作製＞
ウレタン材料（イノアックコーポレーション社製、ＥＰ７０）を２０ｍｍ角に切り出した後、φ４ｍｍのドリルで穴あけ加工を施したブロックを準備した。その後にφ６ｍｍのＳＵＳ３０４芯体を穴に挿入した。研磨機を用いて外径研削で弾性層の外形をφ１０ｍｍに整えた。

＜帯電ロールの作製＞
プレス成形の方法によりφ９ｍｍの帯電ロールを作製した。

上記で得られたクリーニングロールと帯電ロールを１ｍｍ食い込み、すなわちクリーニングロール半径と帯電ロール半径を加算した値より１ｍｍ短い軸間距離に設定して一体保持構造とし帯電ユニットを得た。

＜除去部材＞
除去部材である邪魔板には、厚み５００μｍの絶縁性のＰＥＴフィルム（先端部が直角形状）を使用した。隙間確保のために帯電ロールと邪魔板間に隙間形成板としてＰＥＴフィルムを挟んで、とめねじで固定した後、隙間形成板のＰＥＴフィルムを除外した。帯電ロールと邪魔板との隙間ｄを４０μｍ、５０μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５００μｍ、７００μｍと変えた。

このようにして得られた帯電ユニットを有するカートリッジを画像形成装置ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ ａ４５０（富士ゼロックス社製）に感光体とのニップ荷重を片側５００ｇで装着し、低温低湿下（１０℃、１５％ＲＨ）の条件で３０％濃度ハーフトーン画像を７，０００枚印字を行い、下記のようにして色点発生数を評価した。色点は、３００μｍまで未発生であった。その結果を表１に示す。

［色点評価］
低温低湿下条件である１０℃、１５％ＲＨの環境でハーフトーン３０％濃度の方法により、最大長０．３ｍｍ以上の色点の発生を５００枚目毎に１０枚づつサンプリングし、１０枚連続で発生し続ける数量をカウントする評価法で行い、最大個数を判定基準とした。

（実施例２）
邪魔板として、厚み３００μｍの導電性を有するＳＵＳ３０４ＣＳＰ（先端部が直角形状）を使用し、マイナス電圧（２５０Ｖ）を印加した以外は実施例１と同様にして、評価を行った。色点は、５００μｍまで未発生であった。結果を表１に示す。

（実施例３）
邪魔板として、厚み３００μｍの導電性を有するＳＵＳ３０４ＣＳＰ（先端部が直角形状）を使用し、ＧＮＤ（アース）を設置した以外は実施例１と同様にして、評価を行った。色点は、３００μｍまで未発生であった。結果を表１に示す。

（実施例４）
邪魔板として、厚み５００μｍの絶縁性のＰＥＴフィルム（先端部が直角形状）を使用し、マイナス電圧（４５０Ｖ）を印加した以外は実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例５）
邪魔板として、厚み５０μｍの絶縁性のＰＥＴフィルム（先端部が直角形状）を使用した以外は実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例６）
邪魔板として、厚み２０００μｍの絶縁性のＰＥＴフィルム（先端部が直角形状）を使用した以外は実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例７）
邪魔板として、厚み４０μｍの絶縁性のＰＥＴフィルム（先端部が直角形状）を使用した以外は実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例８）
邪魔板として、厚み２１００μｍの絶縁性のＰＥＴフィルム（先端部が直角形状）を使用した以外は実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
邪魔板を使用しなかった以外は実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例２）
帯電ロールと邪魔板とを接触させた以外は実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１に示す。

表１からわかるように、実施例１〜８では色点はほとんど発生しなかった。これに対して比較例１では、色点が発生し、比較例２では、帯電ロール周方向にスクラッチ傷の帯電不良が発生した。

このように、帯電ロールの外周面において、帯電ロールと所定の隙間をもって配置した邪魔板を設置したことにより、帯電ロールに付着したクリーニングロールの加工時に発生した付着物（研削粉等）等の異物を容易に除去することができ、帯電ロールを長寿命化することができた。また、異物によって引き起こされる帯電ロールと像保持体との間で生じる帯電不良による画質上の色点を防止し、長期にわたって安定した画質を維持することが可能となった。

本発明の実施形態に係る帯電装置の一例の概略構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置の一例の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置における除去部材と帯電ロールの隙間を説明するための概略側面図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置の他の例の概略構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置における除去部材と帯電ロールの隙間を形成する方法の一例を説明するための概略図である。 本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 帯電装置、３ プロセスカートリッジ、５ 画像形成装置、１０ 帯電ロール、１２ クリーニングロール、１４ 導電性芯体、１６ 帯電層、１８ 芯体、２０ 弾性層、２２ 除去部材、２４ 感光体、２６ コイルバネ、２８ ベアリング、３０ 隙間形成板、５２ 現像ロール、５４ 転写ロール、５６ クリーニングブレード、５８ 露光装置、６０ 画像光、６２ 記録紙、６４ 高圧電源。

Claims (7)

1. 画像形成装置に備えられる像保持体の表面を帯電させるための円筒状の帯電部材と、
   前記帯電部材に接触して前記帯電部材の表面を清掃するための、芯材と前記芯材の外周に形成された円筒状弾性層とを有する帯電部材清掃部材と、
   前記帯電部材の外周面において、前記帯電部材との所定の隙間をもって配置した、前記帯電部材の表面の異物を除去するための除去部材と、
   を有することを特徴とする帯電装置。
2. 前記除去部材と前記帯電部材との隙間が、５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
3. 前記除去部材が板状形状を有し、前記除去部材の厚みが５０μｍ以上２０００μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
4. 前記除去部材が導電性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電装置。
5. 前記除去部材に印加電圧を付与することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の帯電装置。
6. 像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の帯電装置とを備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の帯電装置と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の前記像保持体の表面を清掃する像保持体清掃手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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