JP2011186324A - 帯電装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像保持体の軸方向の表面電位ムラを経年的に安定して抑制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。
【解決手段】その表面に静電潜像が形成される像保持体１５に接触して配置され、当該像保持体１５を帯電する帯電ロール１６Ｒと、帯電ロール１６Ｒに接触して配置され、当該帯電ロール１６Ｒの表面に電圧を印加する給電部材１６０と、像保持体１５の軸方向の表面電位が略一定となるように、帯電ロール１６Ｒと像保持体１５との接触領域において、対向する帯電ロール１６Ｒの軸方向の表面電位を、像保持体１５の摩耗状況を加味して画像形成枚数に応じて変更する対向電位変更手段とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、帯電装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式などの複写機やプリンタ等の画像形成装置にあっては、感光ドラム等の像保持体上に静電潜像を書き込むために像保持体を予め帯電する帯電装置が用いられている。この種の帯電装置として、近年では、オゾンの排出抑制、装置の小型化、高圧電源コストの低減等を図るために、従来のスコロトロン等の非接触型帯電装置に替えて、像保持体に接触配置される接触帯電方式の帯電装置が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。

ここで、特許文献１には、絶縁樹脂製の基部上に半導電層を形成した帯電ロールの軸部に電圧を印加して、感光ドラムを帯電する接触式の帯電装置が開示されている。

また、特許文献２には、接触式の帯電ロールに掻き取り部材を設けて帯電ロール表面の転写残トナーをクリーニングする帯電装置が開示されている。

また、特許文献３には、ロールブラシを帯電ロール及び感光ドラムの双方に接触させ、感光ドラム上の異物を分散、浮上、吸着させて、帯電ロールに付着した異物をロールブラシで除去する帯電装置が開示されている。

また、特許文献４には、帯電ロールと感光ドラムとの双方に接触する補助ロールを設け、帯電ロールと補助ロールとの摩擦抵抗を、感光ドラムと補助ロールの摩擦抵抗よりも大きくした帯電装置が開示されている。

特開２０００−１８１１８７号公報 特開２０００−１８１１９９号公報 特開平９−２４４４９９号公報 特開平６−２０８２８１号公報

本発明の目的とするところは、像保持体の軸方向の表面電位ムラを経年的に安定して抑制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にある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の帯電装置は、その表面に静電潜像が形成される像保持体に接触して配置され、当該像保持体を帯電する帯電ロールと、前記帯電ロールに接触して配置され、当該帯電ロールの表面に電圧を印加する給電部材と、前記像保持体の軸方向の表面電位が略一定となるように、前記帯電ロールと像保持体との接触領域において、対向する前記帯電ロールの軸方向の表面電位を、前記像保持体の摩耗状況を加味して画像形成枚数に応じて変更する対向電位変更手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の帯電装置は、請求項１に記載の構成において、前記対向電位変更手段は、前記像保持体表面の軸方向の摩耗状況に基づき、像保持体の定常摩耗領域に対向する帯電ロールの表面電位よりも、像保持体の偏摩耗領域に対向する帯電ロールの表面電位を低減させることを特徴とするものである。

請求項３に記載の帯電装置は、その表面に静電潜像が形成される像保持体に接触して配置され、当該像保持体を帯電する帯電ロールと、前記帯電ロールに接触して配置され、当該帯電ロールの表面に電圧を印加する給電部材とを備え、前記給電部材は、前記像保持体の定常摩耗領域に対向する帯電ロールの表面に電圧を印加する定常摩耗領域給電部と、前記像保持体の偏摩耗領域に対向する帯電ロールの表面に電圧を印加する偏摩耗領域給電部とに軸方向に分割されており、前記定常摩耗領域給電部又は偏摩耗領域給電部のいずれか一方を、画像形成枚数に応じて、帯電ロールの表面に沿って移動させることを特徴とするものである。

請求項４に記載の帯電装置は、請求項３に記載の構成において、前記定常摩耗領域給電部及び偏摩耗領域給電部はいずれも、その先端に導電性のブラシ毛を有するブラシ部材として形成されており、前記定常摩耗領域給電部又は偏摩耗領域給電部のいずれか一方は、画像形成枚数の増大に伴い、帯電ロールの回転方向下流側から上流側に移動するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の帯電装置は、請求項４に記載の構成において、前記偏摩耗領域給電部は、軸方向両端部の可動ブラシ部として構成されていると共に、前記定常摩耗領域給電部は、軸方向中央部の固定ブラシ部として構成されており、前記軸方向両端部の可動ブラシ部は、画像形成枚数の増大に応じて、帯電ロールと像保持体との接触領域から帯電ロールの回転方向に沿って上流側に移動するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項６に記載の帯電装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記給電部材は、その先端に導電性のブラシ毛を有するブラシ部材として形成されていると共に、前記帯電ロールの周方向に沿って複数配設されており、かつ、各給電部材のブラシ毛の長さは、帯電ロールと像保持体との接触領域から離れて配置された給電部材ほど、前記偏摩耗領域に対応するブラシ毛の長さに対する前記定常摩耗領域に対応するブラシ毛の長さが増大するように形成されており、前記対向電位変更手段は、画像形成枚数の増大に伴って、前記複数の給電部材を帯電ロールの回転方向下流側から上流側に順次切り替えていくことにより構成されていることを特徴とするものである。

請求項７に記載の帯電装置は、請求項請求項１ないし３のいずれかに記載の構成において、前記給電部材は、導電性フィルムであることを特徴とするものである。

請求項８に記載の帯電装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載の構成において、前記給電部材には直流電圧が印加されることを特徴とするものである。

請求項９に記載の帯電装置は、請求項８に記載の構成において、前記給電部材には単一の電源より電圧が印加されることを特徴とするものである。

請求項１０に記載の帯電装置は、請求項１ないし９のいずれかに記載の構成において、前記帯電ロールに接触して配置され、回転軸周りにスポンジをスパイラル状に巻き回して形成したクリーニングロールをさらに備え、前記クリーニングロールは、前記給電部材よりも帯電ロールの回転方向上流側に配置されていることを特徴とするものである。

請求項１１に記載の画像形成装置は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の帯電装置を備えることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、使用に伴う像保持体の軸方向の表面電位のバラツキ（電位ムラ）を経年的に安定して抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、像保持体の軸方向の電位ムラを経年的に安定して抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、像保持体の軸方向の電位ムラを経年的に安定して抑制する対向電位変更手段を簡易な構成で実現することができる。

請求項４に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、ブラシ部材と帯電ロールとの接触に伴うブラシ毛の絡まりによる硬化を防止し、ブラシ毛による帯電ロール表面への傷等のダメージを未然に防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、偏摩耗が生じ易い軸方向両端部の軸方向の表面電位の変動を経年的に安定して抑制することができる。

請求項６に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、像保持体の軸方向の電位ムラを経年的に安定して抑制すると共に、所定の画像形成枚数毎に新たな給電部材に切り替えて、汚損に伴う帯電性能の劣化を未然に防止することができる。

請求項７に記載の発明によれば、ブラシ部材を用いる構成に比し、ブラシ毛の硬化による帯電ロール表面への傷等のダメージを未然に防止することができる。

請求項８に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、感光ドラムの膜厚変化に対して、その表面電位が顕著に変化する直流帯電方式の帯電装置により好適に適用することができる。

請求項９に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、コストダウンや電圧制御の簡素化を図ることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、スパイラル状のクリーニングロールによる帯電ムラの発生を未然に防止することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、本発明に係る帯電装置を画像形成装置に好適に適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。 本発明に係る帯電装置の構成を説明するための模式図である。 本発明に係るロールクリーナーの構成を説明するための模式図である。 実施の形態１に係る帯電装置の構成を説明するための模式図である。 実施の形態１に係る帯電装置の動作を説明するための模式図である。 実施の形態１に係る帯電装置の変形例を説明するための模式図である。 実施の形態１に係る給電部材の移動方向を説明するための模式図である。 画像形成枚数に応じた感光ドラムの膜厚変化を、本発明に係る画像形成装置と従来構成の画像形成装置とで比較検証した結果を示す図である。 画像形成枚数に応じた感光ドラムの軸方向の表面電位の変化を、本発明に係る画像形成装置と従来構成の画像形成装置とで比較検証した結果を示す図である。 実施の形態２に係る帯電装置の構成を説明するための模式図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明が適用可能な画像形成装置の構成について図１を参照して説明する。ここで、図１は、本発明が適用可能な画像形成装置の一例としてのタンデム型のデジタルカラー複写機を示す構成図である。なお、このタンデム型のカラー電子写真複写機は、画像読取装置を備えているが、かかる画像読取装置を備えずに、不図示のパーソナルコンピュータ等から出力される画像データに基づいて画像を形成するカラープリンターやファクシミリ等であってもよい。

図１において、符号１は本発明が適用可能な画像形成装置の一例としてのタンデム型のデジタルカラー複写機の本体を示すものであり、本体１の上部に、原稿２を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置３と、当該自動原稿搬送装置３によって搬送される原稿２の画像を読み取る原稿読取装置４が配置されている。この原稿読取装置４は、プラテンガラス５上に載置された原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー７及びハーフレートミラー８，９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光して、この画像読取素子１１によって原稿２の色材反射光像を予め定められたドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。

上記原稿読取装置４によって読み取られた原稿２の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとして画像処理装置１２に送られ、この画像処理装置１２では、原稿２の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の画像処理が施される。また、画像処理装置１２は、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、予め定められた画像処理を行なうようになっている。

そして、上記の如く画像処理装置１２で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置１２によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（各８ビット）の４色の原稿再現色材階調データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの露光装置１４に送られ、この露光装置１４では、各色の原稿再現色材階調データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。

上記タンデム型のデジタルカラー複写機本体１の内部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、すべて同様に構成されており、大別して、予め定められた速度で回転駆動される像保持体としての感光ドラム１５と、この感光ドラム１５の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電装置１６と、当該感光ドラム１５の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する走査光学系よりなる露光装置１４と、感光ドラム１５上に形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置１７と、感光ドラム１５の表面を清掃するドラムクリーニング装置１８等とから構成されている。

上記露光装置１４は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の原稿再現色材階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザからレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを階調データに応じて出射するように構成されている。なお、上記露光装置１４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成しても勿論よい。上記半導体レーザから出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、図示しないｆ−θレンズを介して回転多面鏡１９に照射され、この回転多面鏡１９によって偏向走査される。上記回転多面鏡１９によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、図示しない複数枚の反射ミラーを介して感光ドラム１５上に、斜め下方から走査露光される。

本実施の形態に係る露光装置１４は、その周囲が直方体状のフレーム２０によって密閉されていると共に、当該フレーム２０の上部には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ上に露光するため、シールド部材としての透明なガラス製のウインドウ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが設けられている。これらのガラス製のウインドウ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋは、露光装置１４のレーザ光ＬＢに沿った光路上において、最も上方に位置する部材となっている。

上記感光ドラム１５は、導電性の金属製円筒体の表面（外周面）に電荷発生層、電荷輸送層といった機能層（感光層）が積層された構成を有しており、不図示の駆動手段によって矢印方向（本例では、図１において反時計回り方向）に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。

また、本実施の形態に係る帯電装置１６は、不図示のケーシングの内部に帯電ロール１６Ｒを備え、この帯電ロール１６Ｒが、感光ドラム１５の表面と接触して感光ドラム１５の表面を予め定められた電位に帯電する、いわゆる接触型の帯電装置となっている。なお、本実施の形態に係る帯電ロール１６Ｒは、軸方向両端部に設けられたバネ等の不図示の弾性部材により、予め定められた圧接力にて感光ドラム１５側に圧接されている。

また、本実施の形態において、中間転写ベルト２５の上方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像装置１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋに、予め定められた色の現像剤（主としてトナー若しくはキャリアを含んだトナー）を供給するトナーカートリッジ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋが配置されている。

そして、４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋでは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像が予め定められたタイミングで順次形成されるように構成されている。上記各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、上述したように、感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋを備えており、これらの感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋの表面は、一次帯電用の帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋによって一様に帯電される。その後、上記感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋの表面は、露光装置１４から画像データに応じて出射される画像形成用のレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋにより走査露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。上記感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ上に走査露光されるレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、当該感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋの直下よりやや右側寄りの斜め下方から、予め定められた傾斜角度で露光されるように設定されている。上記感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ上に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの現像装置１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の可視トナー像として現像される。

上記各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの上方に渡って配置された中間転写ベルト２５上に、一次転写ロール２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋによって順次多重に転写される。この中間転写ベルト２５は、ドライブロール２７と、バックアップロール２８との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モータによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印方向に予め定められた速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト２５としては、例えば、可撓性を有するＰＥＴ等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップロール２８に圧接する二次転写ロール２９によって、圧接力及び静電気力で記録用紙Ｐ上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、上方に位置する定着装置３０へと搬送される。上記二次転写ロール２９は、バックアップロール２８の側方に圧接しており、下方から上方に搬送される記録用紙Ｐ上に、各色のトナー像を二次転写するようになっている。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置３０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール３２によって本体１の上部に設けられた排出トレイ３３上に排出される。

上記記録用紙Ｐは、給紙カセット３４から予め定められたサイズのものが、給紙ローラ３５及び用紙分離搬送用のローラ対３６により用紙搬送路３７を介して、レジストロール３８まで一旦搬送され、停止される。上記給紙カセット３４から供給された記録用紙Ｐは、予め定められたタイミングで回転するレジストロール３８によって中間転写ベルト２５の二次転写位置へ送出される。

なお、上記デジタルカラー複写機１において、フルカラー等の両面コピーをとる場合には、片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、排出ロール３２によって排出トレイ３３上にそのまま排出せずに、図示しない切替ゲートによって搬送方向を切り替え、用紙搬送用のローラ対３９を介して両面用搬送ユニット４０へと搬送する。そして、この両面用搬送ユニット４０では、搬送径路４１に沿って設けられた図示しない搬送用のローラ対により、記録用紙Ｐの表裏が反転された状態で、再度レジストロール３８へと搬送され、今度は、当該記録用紙Ｐの裏面に画像が転写・定着された後、排出トレイ３３上に排出される。

また、トナー像の転写工程が終了した後の感光ドラム１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋの表面は、ドラムクリーニング装置１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋによって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。

さらに、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト２５の表面は、ベルトクリーニング装置４３によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記ベルトクリーニング装置４３は、クリーニングブラシ４３ａ及びクリーニングブレード４３ｂを備えており、これらのクリーニングブラシ４３ａ及びブレード４３ｂによって、中間転写ベルト２５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。

ところで、一般に、感光ドラム１５は、その表面に接触配置された帯電ロール１６Ｒ等の接触部材の影響により、軸方向の摩耗状況（表面膜厚の減少状況）が経年的に異なってしまう。

例えば、ドラムクリーニング装置１８や、帯電ロール１６Ｒといった感光ドラム１５表面に接触配置される接触部材は、通常、バネ等の弾性部材やネジ等の固定部材を軸方向両端部に設けて、かかる弾性部材等を介して接触部材を感光ドラム１５側に押圧することにより予め定められた圧接力を確保しているため、圧接力が直接的に付与される軸方向両端部領域の摩耗が他の領域に比し経年的に促進される（表面膜厚が減少する）傾向がある。

すなわち、感光ドラム１５の表面膜厚（感光層の膜厚）は、画像形成に伴って略一定の割合で定常的に摩耗減少していく領域（以下、定常摩耗領域と称し、本例では、両端部領域を除いた中央部領域）Ｒｃと、この定常摩耗領域Ｒｃに比し、経年的に摩耗が促進されて膜厚が局所的に減少していく領域（以下、偏摩耗領域と称し、本例では、軸方向両端部領域）Ｒｅとが不可避的に発生してしまう。そして、膜厚が減少すると帯電装置１６にて感光ドラム１５を帯電する際の放電量が増大し感光ドラム１５の表面に対する放電によるストレスが増大するため、さらに摩耗し易くなり、上記偏摩耗領域Ｒｅでの摩耗が促進され（膜厚が加速的に減少し）、軸方向に大きな膜厚ムラが生じる。このとき、直流印加型の接触帯電装置では、感光ドラム１５の軸方向の表面電位にバラツキ（電位ムラ）が生じ、濃度ムラ等の画像欠陥の発生要因となることが本発明者の研究により判明した。

そこで、本発明に係る帯電装置１６では、上述した感光ドラム１５の摩耗領域を加味して、対向する（対応する）帯電ロール１６Ｒの表面電位を画像形成枚数に応じて変更する以下のような対向電位変更手段を設けた。
＜実施の形態１＞

以下に、本発明に係る帯電装置の各種構成について、実施の形態として図面を参照して説明する。ここで、図２は、本発明に係る帯電装置１６の構成を説明するための模式図である。なお、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋにおける帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋは、全て同様な構成であるため、以下簡単のため、各構成部材は総称表記（例えば、帯電装置１６）とする。

図２に示すように、本発明に係る帯電装置１６は、感光ドラム１５の表面に接触し配置された帯電ロール１６Ｒと、その先端が帯電ロール１６Ｒの表面に接触して、帯電ロール１６Ｒに予め定められた直流電圧を印加する給電部材としての給電ブラシ１６０と、給電ブラシ１６０の上流側（帯電ロール１６Ｒの回転方向上流側）にて、帯電ロール１６Ｒの表面に接触配置されたロールクリーナー１８０とを備えている。

なお、本発明に係る帯電ロール１６Ｒ及びロールクリーナー１８０はいずれも、感光ドラム１５の回転に連れ回りする（従動回転する）ようになっている。

本実施の形態において、帯電ロール１６Ｒは、感光ドラム１５の軸方向に渡って設けられ、回転可能に形成された支持軸１６Ｒａの周りに半導電性の表面層１６Ｒｓが形成されており、この表面層１６Ｒｓに電圧を印加して感光ドラム１５とのニップ部Ｎ近傍の微小空隙（エアギャップ）にて放電を発生させることにより感光ドラム１５を所定の電位に帯電させるようになっている。

また、本実施の形態に係るロールクリーナー１８０は、図３に模式的に示すように、帯電ロール１６Ｒの軸方向に渡って設けられ、回転可能に形成された支持軸１８０ａの周囲（表面）にクリーニング部材としてスポンジ等の弾性部材１８０ｓを螺旋状に巻き付けたものであり、このようなスパイラル状のクリーニング部材１８０ｓを用いることにより、帯電ロール１６Ｒの表面に付着した汚れを部分的に偏らせることなく軸方向に分散移動させながら除去し、クリーニング性能の向上を図ることができる。

ただし、このようなスパイラル状のクリーニング部材１８０ｓを採用した場合には、帯電ロール１６Ｒをスパイラル状に摩擦帯電させて、帯電ムラの要因となる虞が生じるため、かかるロールクリーナー１８０は、帯電ロール１６Ｒの回転方向に沿って給電ブラシ１６０の上流側に配置することが好ましい。

本実施の形態において、給電ブラシ１６０は、図４に最も良く示されるように、単一の直流電源ＤＣに接続され、先端に帯電ロール１６Ｒの表面と接触する導電性のブラシ毛１６１を有するブラシ部材であり、感光ドラム１５の定常摩耗領域Ｒｃに対応する帯電ロール１６Ｒの表面に電圧を印加する中央ブラシ部（定常摩耗領域給電部）１６０Ｒｃと、感光ドラム１５の偏摩耗領域Ｒｅに対応する帯電ロール１６Ｒの表面に電圧を印加する両端ブラシ部（偏摩耗領域給電部）１６０Ｒｅとに軸方向に分割して構成されている。さらに、定常摩耗領域給電部としての中央ブラシ部１６０Ｒｃは、帯電ロール１６Ｒに対する相対位置が固定された固定ブラシ部として構成されているのに対し、偏摩耗領域給電部としての両端ブラシ部１６０Ｒｅは、帯電ロール１６Ｒの表面に沿って移動可能に形成された可動ブラシ部として構成されている。そして、かかる可動ブラシ部１６０Ｒｅを、画像形成枚数に応じて帯電ロール１６Ｒの周面に沿って接触しながら移動させることにより、本実施の形態に係る対向電位変更手段が構成されている。

このように構成した本実施の形態に係る帯電装置１６では、図５（ａ）に模式的に示すように、初期状態においては、中央ブラシ部１６０Ｒｃ及び両端ブラシ部１６０Ｒｅは、帯電ロール１６Ｒと感光ドラム１５との接触部（ニップ部）Ｎ近傍に配置されている。この状態では、感光ドラム１５と帯電ロール１６Ｒとのニップ部Ｎまでの距離（帯電ロール１６Ｒの表面に沿った距離）は、中央ブラシ部１６０Ｒｃと両端ブラシ部１６０Ｒｅとで同等なので、ニップ部Ｎ近傍での帯電ロール１６Ｒの表面電位は、中央部（定常摩耗領域Ｒｃ）と両端部（偏摩耗領域Ｒｅ）とで等しくなる。

その後、画像形成枚数の増大に伴って経年的に感光ドラム１５の感光層が摩耗（表面膜厚が減少）していくと、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に模式的に示すように、偏摩耗領域Ｒｅに対応する両端ブラシ部（可動ブラシ部）１６０Ｒｅが、帯電ロール１６Ｒの回転方向上流側に移動するようになっている。具体的には、画像形成枚数が増大するに伴って、対向電位変更手段を構成する両端ブラシ部１６０Ｒｅが、ニップ部Ｎから遠ざかるように移動していくよう構成されている。この状態では、感光ドラム１５と帯電ロール１６Ｒとのニップ部Ｎまでの距離（帯電ロール１６Ｒの表面に沿った距離）は、中央ブラシ部１６０Ｒｃに比し両端ブラシ部１６０Ｒｅの方が長くなるので、当該両端ブラシ部１６０Ｒｅによりニップ部Ｎ近傍に印加される電圧の電圧降下が大きくなり、ニップ部Ｎ近傍での帯電ロール１６Ｒの表面電位は、中央部（定常摩耗領域Ｒｃ）よりも両端部（偏摩耗領域Ｒｅ）の方が小さくなる。すなわち、帯電ロール１６Ｒと感光ドラム１５との接触領域（ニップ部Ｎの近傍領域）において、対向する帯電ロール１６Ｒの表面電位は、両端ブラシ部１６０Ｒｅがニップ部Ｎより遠ざかるほど（両端ブラシ部１６０Ｒｅと帯電ロール１６Ｒとの接触部と、感光ドラム１５のニップ部Ｎとの周面に沿った距離が長くなるほど）電圧降下の影響により低下することとなる。

一方、感光ドラム１５の膜厚（感光層の厚さ）は、偏摩耗領域（本例では、両端部領域）Ｒｅの方が定常摩耗領域Ｒｃよりも減っているため、当該膜厚とエアギャップ（ニップ部Ｎ近傍の微小空隙）長との比率が軸方向で変化し、このエアギャップにかかる電界は、両端部領域Ｒｅの方が大きくなる。しかしこの分、対応する帯電ロール１６Ｒの表面電位が低下するように、両端ブラシ部１６０Ｒｅがニップ部Ｎから遠ざかるよう移動しているので、結果として、定常摩耗領域（本例では、中央部領域）Ｒｃと略同等の電界を形成することとなる。

なお、定常摩耗に起因する電界の増大に関しては、給電部材１６０に印加する電源電圧を経年的に逓減（徐々に低減）させることにより、定常摩耗領域Ｒｃにおける感光ドラム１５の表面電位を略一定に維持するようになっている。すなわち、本実施の形態に係る帯電装置においては、画像形成枚数の増大に伴って、電源電圧を逓減させることにより、定常摩耗領域Ｒｃにおける感光ドラム１５の表面電位を略一定に維持すると共に、対向電位変更手段により偏摩耗領域Ｒｅに対向する（対応する）帯電ロール１６Ｒの表面電位を定常摩耗領域Ｒｃに対向する（対応する）帯電ロール１６Ｒの表面電位よりも相対的にさらに低減させることにより、感光ドラム１５の軸方向の表面電位のバラツキ（電位ムラ）を経年的に安定して抑制するようになっている。

なお、本実施の形態では、両端ブラシ部１６０Ｒｅを可動ブラシ部として構成したが、本発明はこのような形態に限定されるものではなく、摩耗状況を加味した画像形成枚数に応じて、感光ドラム１５の軸方向の表面電位のバラツキが抑制されるように可動ブラシ部を構成すればよい。

例えば、本実施の形態に係る帯電装置１６の変形例としては、図６に模式的に示すように、初期状態におけるブラシ部材１６０の位置を、ニップ部Ｎから遠い位置に設定（図６（ａ）参照）すると共に、中央ブラシ部１６０Ｒｃを可動ブラシ部として構成し、画像形成枚数の増大に応じて、中央ブラシ部１６０Ｒｃをニップ部Ｎに近接させるように構成（図６（ｂ）参照）してもよい。このように構成した場合には、対向電位変更手段を構成する中央ブラシ部１６０Ｒｃを、画像形成枚数に応じてニップ部Ｎに接近するよう移動させることにより、両端ブラシ部１６０Ｒｅにより印加される帯電ロール１６Ｒの電位に比し、中央ブラシ部１６０Ｒｃにより印加される帯電ロール１６Ｒの電位が相対的に増大し、偏摩耗領域Ｒｅにおいて増大した両端部電界と同等な電界を定常摩耗領域Ｒｃに形成することができる。

ただし、給電ブラシ（可動ブラシ部）１６０の移動方向を帯電ロール１６Ｒの回転方向と同方向に設定した場合（図６に示した変形例のように給電ブラシ１６０を帯電ロール１６Ｒの回転方向に沿って上流側から下流側に移動するように構成した場合）には、図７（ｂ）に模式的に示すように、帯電ロール１６Ｒの停止時に給電ブラシ１６０を移動させた際、先端のブラシ毛１６１の毛倒れの方向が反転し、その後、図７（ｃ）に模式的に示すように、帯電ロール１６Ｒの回転に伴って先端のブラシ毛１６１が再度反転することとなる。これにより、給電ブラシ１６０のブラシ毛１６１が絡まって硬化し、帯電ロール１６Ｒとの接触移動の際にかかる帯電ロール１６Ｒ表面に傷等のダメージを与え易くなる。従って、給電ブラシ１６０の移動方向は、図７（ａ）に模式的に示すように、帯電ロール１６Ｒの回転方向に沿って下流側から上流側に移動するように構成（給電ブラシ１６０の移動方向を帯電ロール１６Ｒの回転方向と逆方向に設定）することが好ましい。

以上のように構成した本実施の形態に係る帯電装置１６と対向電位変更手段を有しない従来構成の帯電装置とを用いて、画像形成枚数に応じた感光ドラム１５の軸方向膜厚及び軸方向電位の変化を検証した結果を図８及び図９に示す。

図８（ａ）から理解されるように、従来構成の帯電装置を用いた画像形成装置では、初期状態では、感光ドラム１５の膜厚は軸方向に一定（約２４μｍ）であるが、画像形成枚数１万５千枚（１５ＫＰＶ）では、中央部が約２１μｍであるのに対し、軸方向両端部では、約１９μｍとなり偏摩耗が局所的に発生（中央部領域との膜厚差約２μｍ）することが分かる。さらに、画像形成枚数が３０ＫＰＶに増大すると中央部が約１８μｍであるのに対し、軸方向両端部では、約１４μｍとなり、局所的な摩耗が促進される（中央部領域との膜厚差約４μｍ）ことが分かる。これは、感光ドラム１５の表面層（感光層）の摩耗に伴って、当該感光層の膜厚とエアギャップ（ニップ部Ｎ近傍の微小空隙）長との比率が変化し、この結果、エアギャップに分圧印加される電圧が高くなって電界が増大し、摩耗が促進されたためであると考えられる。

これに対して、本実施の形態に係る帯電装置１６を用いた画像形成装置では、図８（ｂ）から理解されるように、初期状態において、感光ドラム１５の膜厚は軸方向に一定（約２４μｍ）であり、画像形成枚数１万５千枚（１５ＫＰＶ）では、中央部が約２１μｍであるのに対し、軸方向両端部では約２２μｍであり（中央部との膜厚差約１μｍ）、膜厚の軸方向のバラツキが抑制されていることが分かる。さらに、画像形成枚数が３０ＫＰＶに増大すると中央部が約１８μｍであるのに対し、軸方向両端部では約１７〜１８μｍであり、画像形成枚数が増大しても感光ドラム１５の膜厚の軸方向のバラツキを抑制（局所的な偏摩耗を防止）できることが分かる。

また、図９（ａ）から理解されるように、従来構成の帯電装置を用いた画像形成装置では、初期状態では、感光ドラム１５の軸方向の電位は、軸方向に略一定（約−４４０〜−４５０Ｖ）であるが、画像形成枚数１万５千枚（１５ＫＰＶ）では、中央部の電位が約−４４０Ｖであるのに対し、軸方向両端部では、−４７０〜−４７５Ｖに増大することが分かる。さらに、画像形成枚数が３０ＫＰＶに達すると中央部の電位が約−４４０Ｖであるのに対し、軸方向両端部では、−４９０〜−５００Ｖにさらに増大することが分かる。

これに対して、本実施の形態に係る帯電装置１６を用いた画像形成装置では、図９（ｂ）から理解されるように、感光ドラム１５の軸方向の電位は、画像形成枚数０〜３０ＫＰＶに至るまで、略一定（約−４４０〜−４５５Ｖ）となっている。
＜実施の形態２＞

次に、実施の形態２に係る帯電装置の構成を図１０を参照して説明する。ここで、図１０は、実施の形態２に係る帯電装置の構成を説明するための模式図である。

なお、本実施の形態に係る帯電装置１６´は、先の実施の形態に係る帯電装置１６が偏摩耗領域Ｒｅに対応する給電部材１６０Ｒｅを画像形成枚数に応じて帯電ロール１６Ｒの外表面に沿って移動させたのに比し、予め帯電ロール１６Ｒの周囲に複数の給電部材１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃ・・・を配置したものであり、先の実施の形態と同様な機能を有する部材には同様な符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１０（ａ）に模式的に示すように、本実施の形態に係る帯電装置１６´は、帯電ロール１６Ｒの外周面に沿って配置された複数のブラシ部材１６５ｂ，１６５ｃ，１６５ｄを備えている。そして、これら複数のブラシ部材１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃ，１６５ｄのそれぞれは、図１０（ｂ）〜（ｅ）に模式的に示すように、そのブラシ毛１６６の長さが、端部から中央部に向かうにつれ増大するように形成されており、かつ、ニップ部Ｎから遠い位置に配置されたブラシ部材（例えば、１６５ｄ）ほど、中央ブラシ部１６５Ｒｃのブラシ毛１６６Ｒｃの長さが両端ブラシ部１６５Ｒｅのブラシ毛１６６Ｒｅの長さよりも相対的に長くなるように形成されている。

具体的には、図１０（ｂ）に示すように、ニップ部に最も近接配置されたブラシ部材１６６ａでは、中央ブラシ部のブラシ毛１６６Ｒｃの長さと両端ブラシ部のブラシ毛１６６Ｒｅの長さとは同等に設定されているが、ニップ部Ｎから遠ざかるほど、両端ブラシ毛１６６Ｒｅの長さに対する中央ブラシ毛１６６Ｒｃの長さの比率ｒが増大するように各ブラシ部材１６５ｂ〜１６５ｄが形成されている。すなわち、１６５ａ（ｒ）＜１６５ｂ（ｒ）＜１６５ｃ（ｒ）＜１６５ｄ（ｒ）となるように、各ブラシ部材１６５のブラシ毛１６６の形状（長さ）が設定されている。

そして、図１０（ａ）に模式的に示すように、画像形成枚数に応じて、帯電ロール１６Ｒに給電するブラシ部材１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃ，１６５ｄと単一直流電源ＤＣとの接点を順次切り替えることにより本実施の形態に係る対向電位変更手段が構成されている。

このように構成した本実施の形態に係る帯電装置１６´では、各ブラシ部材１６５のブラシ毛１６６は、図７（ｃ）に模式的に示したように、帯電ロール１６Ｒの回転に伴い、結果的にその先端が下流側（本例では、ニップ部Ｎ側）に向かい、かつ、ニップ部Ｎから離れるほど、偏摩耗領域（本例では、端部領域）Ｒｅに対応するブラシ毛１６６Ｒｅの長さが定常摩耗領域Ｒｃに対応するブラシ毛１６６Ｒｃの長さよりも相対的に短くなるように設定されているので、対向電位変更手段により、画像形成枚数の増大に応じて、ニップ部Ｎから遠いブラシ部材１６５に順次切り替えることにより、偏摩耗領域Ｒｅに対応するニップ部Ｎ近傍の帯電ロール１６Ｒの表面電位を定常摩耗領域Ｒｃに対応するニップ部Ｎ近傍の帯電ロール１６Ｒの表面電位よりも相対的に低減することができる。

また、本実施の形態に係る帯電装置１６´では、画像形成枚数の増大に従って、給電ブラシ１６５を切り替えて新たな給電ブラシ１６５により給電することとなるため、給電ブラシ１６５に付着した汚れ等による帯電性能の劣化を未然に防止することができる。

なお、本発明の技術的範囲は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨に逸脱しない範囲において多様な変更もしくは改良を加え得るものである。例えば、上述した実施の形態ではいずれも、給電部材として先端に導電性のブラシ毛を有するブラシ部材を用いたが、ブラシ毛の硬化による帯電ロール１６Ｒ表面へのダメージを未然に防止するという観点から、かかるブラシ部材に代えて導電性のフィルム部材を用いてもよい。また、上述した実施の形態では、偏摩耗領域Ｒｅを軸方向両端部として、その間の領域を定常摩耗領域Ｒｃとしたが、例えば、帯電ロール１６Ｒを感光ドラム１５側に押圧する押圧部材の軸方向の取付位置等に応じて、偏摩耗が生じる領域が異なる場合（例えば、中央部領域が偏摩耗領域となる場合等）には、当然に、かかる領域を偏摩耗領域Ｒｅとして設定すると共に、これを除いた領域を定常摩耗領域Ｒｃとして設定し、これらの領域に対応するようにそれぞれ偏摩耗領域給電部及び定常摩耗領域給電部を設けてもよい。

１：画像形成装置、１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ：画像形成ユニット、１４：露光装置、１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ：感光ドラム、１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ：帯電装置、１６Ｒ：帯電ロール、１６Ｒａ：支持軸、１６Ｒｓ：表面層、１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ：現像装置、１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ：ドラムクリーニング装置、２５：中間転写ベルト、２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ：一次転写ロール、２９：二次転写ロール、３０：定着装置、３４：給紙カセット、４０：両面用搬送ユニット、４３：ベルトクリーニング装置、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ：トナーカートリッジ、１６０，１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃ，１６５ｄ：給電ブラシ、１６０Ｒｃ，１６５Ｒｃ：中央ブラシ部、１６０Ｒｅ，１６５Ｒｅ：両端ブラシ部、１６１，１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃ，１６６ｄ：ブラシ毛、１８０：ロールクリーナー、１８０ａ：支持軸、１８０ｓ：クリーニング部材、ＤＣ：直流電源、Ｎ：ニップ部、Ｐ：記録用紙、Ｒｃ：定常摩耗領域、Ｒｅ：偏摩耗領域

Claims (11)

1. その表面に静電潜像が形成される像保持体に接触して配置され、当該像保持体を帯電する帯電ロールと、
   前記帯電ロールに接触して配置され、当該帯電ロールの表面に電圧を印加する給電部材と、
   前記像保持体の軸方向の表面電位が略一定となるように、前記帯電ロールと像保持体との接触領域において、対向する前記帯電ロールの軸方向の表面電位を、前記像保持体の摩耗状況を加味して画像形成枚数に応じて変更する対向電位変更手段と
   を備えていることを特徴とする帯電装置。
2. 前記対向電位変更手段は、前記像保持体表面の軸方向の摩耗状況に基づき、像保持体の定常摩耗領域に対向する帯電ロールの表面電位よりも、像保持体の偏摩耗領域に対向する帯電ロールの表面電位を低減させることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. その表面に静電潜像が形成される像保持体に接触して配置され、当該像保持体を帯電する帯電ロールと、
   前記帯電ロールに接触して配置され、当該帯電ロールの表面に電圧を印加する給電部材と
   を備え、
   前記給電部材は、前記像保持体の定常摩耗領域に対向する帯電ロールの表面に電圧を印加する定常摩耗領域給電部と、前記像保持体の偏摩耗領域に対向する帯電ロールの表面に電圧を印加する偏摩耗領域給電部とに軸方向に分割されており、前記定常摩耗領域給電部又は偏摩耗領域給電部のいずれか一方を、画像形成枚数に応じて、帯電ロールの表面に沿って移動させることを特徴とする帯電装置。
4. 前記定常摩耗領域給電部及び偏摩耗領域給電部はいずれも、その先端に導電性のブラシ毛を有するブラシ部材として形成されており、前記定常摩耗領域給電部又は偏摩耗領域給電部のいずれか一方は、画像形成枚数の増大に伴い、帯電ロールの回転方向下流側から上流側に移動するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
5. 前記偏摩耗領域給電部は、軸方向両端部の可動ブラシ部として構成されていると共に、前記定常摩耗領域給電部は、軸方向中央部の固定ブラシ部として構成されており、前記軸方向両端部の可動ブラシ部は、画像形成枚数の増大に応じて、帯電ロールと像保持体との接触領域から帯電ロールの回転方向に沿って上流側に移動するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の帯電装置。
6. 前記給電部材は、その先端に導電性のブラシ毛を有するブラシ部材として形成されていると共に、前記帯電ロールの周方向に沿って複数配設されており、かつ、各給電部材のブラシ毛の長さは、帯電ロールと像保持体との接触領域から離れて配置された給電部材ほど、前記偏摩耗領域に対応するブラシ毛の長さに対する前記定常摩耗領域に対応するブラシ毛の長さが増大するように形成されており、
   前記対向電位変更手段は、画像形成枚数の増大に伴って、前記複数の給電部材を帯電ロールの回転方向下流側から上流側に順次切り替えていくことにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置。
7. 前記給電部材は、導電性フィルムであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の帯電装置。
8. 前記給電部材には直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の帯電装置。
9. 前記給電部材には単一の電源より電圧が印加されることを特徴とする請求項８に記載の帯電装置。
10. 前記帯電ロールに接触して配置され、回転軸周りにスポンジをスパイラル状に巻き回して形成したクリーニングロールをさらに備え、前記クリーニングロールは、前記給電部材よりも帯電ロールの回転方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の帯電装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の帯電装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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