JP2016061844A - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端状の帯電部材を静電吸着力のみ又は静電吸着力と自重のみで被帯電体に吸着させた場合に比較して、帯電部材に発生する従動不良を抑制することができる帯電部材の提供。
【解決手段】フィルム基材１２１の外周面に導電性繊維１２２を静電植毛してなる帯電部材１２０は、回転する感光体ドラムに対して静電吸着力及び弾性変形に伴う押圧力を以て接触し、感光体ドラムの回転に従動して回転する。帯電部材１２０は、フィルム基材１２１の外径よりも小さい間隔を隔てて感光体ドラムの表面と対向する支持押圧部材１２３により、感光体ドラムと接触する接触部において弾性変形するよう感光体ドラムの表面に向かって押圧されている。帯電部材１２０には、給電部材１２４により帯電用電圧が印加される。
【選択図】図３

Description

この発明は、帯電装置及び画像形成装置に関する。

帯電装置に関する技術としては、例えば、特許文献１〜３等に開示されたものが既に提案されている。特許文献１は、帯電部材としてその内面を複数の支持部材により張架され、無端移動し、その外面に導電性繊維が植毛された無端状導電性ベルトによって構成される帯電ブラシベルトを備え、複数の支持部材の一つで電圧印加手段からの帯電電圧を帯電ブラシベルトに印加するとともに、電圧印加支持部材とは対向しない位置で帯電ブラシベルトをクリーニング部材によりクリーニングするように構成したものである。

特許文献２は、無端筒状の可撓性基材の外周表面に静電植毛により設けられた導電性の複数の接触子を備え、帯電電圧が印加されることにより静電吸着力のみまたは静電吸着力と自重のみで被帯電体に圧力を加えた状態で吸着されるとともに、前記被帯電部材の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に対して帯電電圧を印加する電圧印加部材と、を備えるように構成したものである。

特許文献３は、無端状のフィルムと、前記フィルムの表面に導電性繊維が植毛され、前記導電性繊維は、回転する感光体と接触するように配置され、前記感光体の回転と連動して回転し、前記導電性繊維に電圧を印加する給電部材とを有し、前記導電性繊維は、静電吸着力により、前記感光体の表面と接触し、当該接触する領域において前記感光体を帯電し、前記給電部材は、前記導電性繊維と前記感光体の表面との累積接触時間に対応した代用値が所定の代用値未満のときは第１の電圧を印加し、前記代用値が所定の代用値以上のときは第１の電圧と比較して低い第２の電圧を印加するように構成したものである。

特開２００６−２２１０９１号公報 特開２０１３−１９５５２７号公報 特開２０１４−０２１４６８号公報

この発明が解決しようとする課題は、無端状の帯電部材を静電吸着力のみ又は静電吸着力と自重のみで被帯電体に吸着させた場合に比較して、帯電部材に発生する従動不良を抑制することにある。

請求項１に記載された発明は、無端円筒状のフィルム基材の外周面に導電性繊維を植毛してなる帯電部材と、
前記帯電部材が回転駆動される被帯電体の表面と接触部で接触して従動回転するよう当該帯電部材を支持するとともに、前記接触部における前記フィルム基材が弾性変形するように前記被帯電体の表面に向かって当該帯電部材を押圧する支持押圧部材と、
前記帯電部材の導電性繊維に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
を備える帯電装置である。

請求項２に記載された発明は、前記支持押圧部材は、少なくとも前記被帯電体の回転方向において、前記帯電部材の下流側に配置される第１の規制部と、前記被帯電体の表面と対向するように前記帯電部材の外径よりも小さい間隙を介して配置される第２の規制部を有することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置である。

請求項３に記載された発明は、前記電圧印加手段は、前記被帯電体の回転方向において、前記帯電部材の下流側に前記帯電部材と接触するよう配置された給電部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置である。

請求項４に記載された発明は、前記支持押圧部材は、前記帯電部材の外周面と接触する接触面積を低減させる接触面積低減部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電装置である。

請求項５に記載された発明は、前記接触面積低減部は、前記支持押圧部材の少なくとも前記第１の規制部、又は前記第２の規制部に設けられた複数の凹凸からなることを特徴とする請求項４に記載の帯電装置である。

請求項６に記載された発明は、前記接触面積低減部は、前記支持押圧部材の少なくとも前記第１の規制部、又は前記第２の規制部に設けられた複数の貫通穴からなることを特徴とする請求項４に記載の帯電装置である。

請求項７に記載された発明は、静電潜像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段とを備え、
前記帯電手段として請求項１乃至６のいずれかに記載の帯電装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、無端状の帯電部材を静電吸着力のみ又は静電吸着力と自重のみで被帯電体に吸着させた場合に比較して、帯電部材に発生する従動不良を抑制することができる。

請求項２に記載された発明によれば、支持押圧部材が第１及び第２の規制部を備えない場合に比較して、帯電部材を被帯電体に押圧させることができる。

請求項３に記載された発明によれば、被帯電体の回転方向に沿った下流側において帯電部材に接触するよう配置された給電部材を有しない場合に比較して、帯電部材の帯電領域に効率良く電圧を印加することができる。

請求項４に記載された発明によれば、支持押圧部材が、帯電部材の外周面と部分的に接触することで当該帯電部材との接触面積を低減させる接触面積低減部を有しない場合に比較して、帯電部材と支持押圧部材との接触抵抗を低減することができる。

請求項５に記載された発明によれば、支持押圧部材の内面に設けられた複数の凹凸からなる接触面積低減部を備えない場合に比較して、帯電部材と支持押圧部材との接触抵抗を低減することができるとともに、帯電部材に付着する付着物を減少させることができる。

請求項６に記載された発明によれば、支持押圧部材に設けられた複数の貫通穴からなる接触面積低減部を備えない場合に比較して、帯電部材と支持押圧部材との接触抵抗を低減することができるとともに、帯電部材に付着する付着物を減少させることができる。

請求項７に記載された発明によれば、無端状の帯電部材を静電吸着力のみ又は静電吸着力と自重のみで像保持体に吸着させた場合に比較して、帯電部材に発生する従動不良を抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。 帯電装置を示す拡大構成図である。 導電性繊維の植毛状態を示す説明図である。 フィルム基材を示す模式図である。 帯電部材と感光体ドラム表面との接触状態を示す模式図である。 比較例における帯電装置をそれぞれ示す構成図である。 実験例及び比較例の結果を示す図表である。 この発明の実施の形態２に係る帯電装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係る帯電装置を示す構成図である。 支持押圧部材をそれぞれ示す構成図である。 この発明の実施の形態４に係る帯電装置を示す構成図である。 支持押圧部材をそれぞれ示す構成図である。 実験例及の結果を示す図表である。 この発明の実施の形態５に係る帯電装置を示す構成図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[実施の形態１]
図１及び図２はこの発明の実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置を示す構成図である。図１はその画像形成装置の全体の概要を示し、図２はその画像形成装置における要部（作像装置など）を拡大して示している。

＜画像形成装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えばモノクロプリンタとして構成されたものである。この画像形成装置１は、画像データに基づいて記録媒体に画像を形成する画像形成手段の一例としての画像形成部２を備えている。

画像形成部２は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する作像装置１０と、作像装置１０で形成されるトナー像を記録媒体の一例としての記録用紙５に転写する転写装置２０と、転写装置２０の転写位置Ｔに供給すべき所要の記録用紙５を収容して搬送する給紙装置５０と、転写装置２０で転写された記録用紙５上のトナー像を定着させる定着装置４０等を備えている。なお、図１中、符号１ａは支持構造部材、外装カバー等で形成される装置本体を示している。

作像装置１０は、ブラック（Ｋ）色のトナー像を専用に形成する一つの作像装置で構成されている。この作像装置１０は、装置本体１ａの内部空間において所要位置に配置されている。

作像装置１０は、図１に示されるように、回転する像保持体の一例としての感光体ドラム１１を備えており、この感光体ドラム１１の周囲に、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム１１の像形成が可能な周面（像保持面)を所要の電位に帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１１の帯電された周面に画像の情報（信号）に基づく光ＬＢを照射して電位差のある静電潜像を形成する静電潜像形成手段としての露光装置１３と、その静電潜像をブラック色（Ｋ）の現像剤のトナーで現像してトナー像にする現像手段の一例としての現像装置１４と、転写後における感光体ドラム１１の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置１５等である。

感光体ドラム１１は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層（感光層）を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム１１は、図示しない回転駆動装置から動力が伝達されて矢印Ａで示す方向に回転可能に支持されている。

帯電装置１２は、感光体ドラム１１に接触した状態で配置される接触型の帯電装置で構成される。帯電装置１２には帯電用高圧電源によって帯電用電圧が印加される。帯電用電圧としては、現像装置１４が反転現像を行うものである場合、その現像装置１４から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。なお、帯電装置１２の構成については、後述する。

露光装置１３は、画像形成装置１に入力される画像の情報に応じて構成される光（矢付破線）ＬＢを、帯電された後の感光体ドラム１１の周面に対して照射して静電潜像を形成するものである。露光装置１３には、潜像形成時になると画像形成装置１に任意の手段で入力される画像の情報（信号）が送信される。

現像装置１４は、図２に示されるように、開口部と現像剤４の収容室が形成された筐体１４０の内部に、現像剤４を保持して感光体ドラム１１と向き合う現像領域まで搬送する現像ロール１４１と、現像剤４を撹拌しながら現像ロール１４１を通過させるよう搬送する図示しないスクリューオーガー等の撹拌搬送部材１４２，１４３と、一方の撹拌搬送部材１４２が収容された第１の収容室と他方の撹拌搬送部材１４３が収容された第２の収容室を仕切る仕切り壁１４４と、現像ロール１４１に保持される現像剤の量（層厚）を規制する層厚規制部材１４５などを配置して構成されたものである。この現像装置１４には、その現像ロール１４１と感光体ドラム１１の間に現像用電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロール１４１や撹拌搬送部材１４２，１４３は、図示しない回転駆動装置からの動力が伝達されて所要の方向に回転する。さらに、上記現像剤４としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。なお、図１中、符号１４６は現像装置１４に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤供給装置を模式的に示したものである。

転写装置２０は、転写位置Ｔにおいて感光体ドラム１１の周面に接触し回転するとともに転写用電圧が供給される転写ロールを備えた接触型の転写装置である。転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。

ドラム清掃装置１５は、図２に示されるように、図示しない容器状の本体の内部に配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板１５１を備え、清掃板１５１で残留トナー等の付着物を回収して容器状の本体内部に収容するよう構成されている。清掃板１５１としては、ゴム等の材料からなる板状の部材（例えばブレード）が使用される。

定着装置４０は、表面温度が予め定められた温度に保持されるよう加熱手段によって加熱されるロール形態又はベルト形態の加熱用回転体４１と、この加熱用回転体４１に所要の圧力で接触して回転するロール形態又はベルト形態の加圧用回転体４２などを配置して構成されたものである。この定着装置４０では、加熱用回転体４１と加圧用回転体４２が接触する接触部が所要の定着処理（加熱及び加圧）を行う定着処理部となる。

給紙装置５０は、装置本体１ａの下方側の位置に存在するように配置される。この給紙装置５０は、所望のサイズ、種類等の記録用紙５を積載した状態で収容する単数（又は複数）の用紙収容体５１と、用紙収容体５１から記録用紙５を１枚ずつ送り出す送出装置５２ａ，５２ｂとで主に構成されている。用紙収容体５１は、例えば、装置本体１ａの正面（使用者が操作時に向き合う側面）側に引き出すことができるように取り付けられている。

給紙装置５０と転写装置２０との間には、給紙装置５０から送り出される記録用紙５を転写位置Ｔまで搬送する複数の用紙搬送ロール対５３，５４や搬送ガイド材５５で構成される給紙搬送路５６が設けられている。給紙搬送路５６において転写位置Ｔの直前の位置に配置される用紙搬送ロール対５４は、例えば記録用紙５の搬送時期を調整するロール（レジストロール）として構成されている。

転写装置２０の下流側には、当該転写装置２０によりトナー像が転写された記録用紙５を定着装置４０へと搬送する搬送ガイド材５６が配置されている。また、定着装置４０の入口には、記録用紙５を加熱用回転体４１と加圧用回転体４２が接触する定着処理部へと案内する入口ガイド部材４３が、その出口には、定着処理が施された記録用紙５を案内する出口ガイド部材４４，４５がそれぞれ設けられている。

定着装置４０の下流側には、当該定着装置４０によりトナー像が定着された記録用紙５を、装置本体１ａの上部に配置された用紙排出部５７に排出するための用紙排出ロール５８を備えた用紙排出搬送路５９が設けられている。

図１中、符号１００は、画像形成装置１の動作を制御する制御装置を示している。

＜画像形成装置の基本的な動作＞
以下、画像形成装置１による基本的な画像形成動作について説明する。

前記作像装置１０を使用して、ブラック色（Ｋ）のトナー像からなるモノクロ画像を形成するときの画像形成動作を説明する。

画像形成装置１は、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、作像装置１０、転写装置２０、定着装置４０等が始動する。

そして、作像装置１０においては、まず感光体ドラム１１が矢印Ａで示す方向に回転し、帯電装置１２が感光体ドラム１１の表面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位に帯電させる。続いて、露光装置１３が、帯電後の感光体ドラム１１の表面に対し、画像形成装置１に入力される画像の信号に基づいて発光される光ＬＢを照射し、その表面に所要の電位差で構成される静電潜像を形成する。

続いて、現像装置１４が、感光体ドラム１１に形成された静電潜像に対し、所要の極性（マイナス極性）に帯電されたトナーを供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、感光体ドラム１１に形成された静電潜像は、トナーで現像されたトナー像として顕像化される。

続いて、作像装置１０の感光体ドラム１１上に形成されたトナー像が転写位置Ｔまで搬送されると、転写装置２０が、そのトナー像を記録用紙５に対して転写させる。

また、転写が終了した作像装置１０では、ドラム清掃装置１５が感光体ドラム１１の表面に残留するトナー等の付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム１１の表面を清掃する。これにより、作像装置１０は次の作像動作が可能な状態にされる。

一方、給紙装置５０では、作像動作に合わせて所要の記録用紙５を給紙搬送路５６に送り出す。給紙搬送路５６では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対５４が記録用紙５を転写時期に合わせて転写位置Ｔに送り出して供給する。

続いて、トナー像が転写された記録用紙５は、搬送ガイド材５６を介して定着装置４０まで搬送される。定着装置４０では、回転する加熱用回転体４１と加圧用回転体４２との間の定着処理部に入口ガイド部材４３を介して転写後の記録用紙５を導入して通過させることにより、必要な定着処理（加熱及び加圧）をして未定着のトナー像を記録用紙５に定着させる。最後に、定着が終了した後の記録用紙５は、用紙排出搬送路５９を介して用紙排出ロール５８により、例えば画像形成装置１の上部に設けられた用紙排出部５７に排出される。

以上の動作により、モノクロの画像が片面に形成された記録用紙５が出力される。

＜帯電装置の構成＞
図３はこの発明の実施の形態１に係る帯電装置を示す構成図である。

帯電装置１２は、図３に示されるように、無端円筒状のフィルム基材１２１の外周面に導電性繊維１２２が植毛されてなる帯電部材１２０と、帯電部材１２０が感光体ドラム１１の表面に接触部で接触して従動回転するよう当該帯電部材１２０を支持するとともに、当該接触部におけるフィルム基材１２１が感光体ドラム１１の表面に沿った形状に弾性変形するよう当該帯電部材１２０を押圧する支持押圧部材１２３と、帯電部材１２０の導電性繊維１２２に帯電用の電圧を印加するための電圧印加手段の一例としての給電部材１２４とを備えている。フィルム基材１２１は、図５に示されるように、例えば、外力が作用しない自由形状が外径Ｄの円筒形状となるよう形成される。フィルム基材１２１は、必ずしも導電性を有することが要求されず、絶縁性の材料からなるフィルム部材をそのまま使用することができる。フィルム基材１２１の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリフッ化ビリニデン、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ等のフッ素系樹脂などの合成樹脂、あるいはシリコーンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等の合成ゴムを挙げることができる。この実施の形態では、フィルム基材１２１としてポリエチレンテレフタレートからなる円筒形状のフィルムを用いている。

なお、フィルム基材１２１は、上述した合成樹脂や合成ゴム等の材料から直接的に無端円筒状に形成しても勿論よいが、結果的に無端円筒状に形成されれば良い。このフィルム基材１２１としては、例えば、上述した合成樹脂や合成ゴム等の材料を所定の幅を有するテープ状に形成した後、当該テープ状に形成された材料を円筒状又は円柱状の部材に螺旋状に隙間無く巻き付けることで、結果的に無端円筒状に形成したものを用いても良い。

また、フィルム基材１２１の厚さは、特に限定されるものではないが、像保持体（被帯電体）としての感光体ドラム１１の回転に追従して回転可能な可撓性を有するものである。フィルム基材１２１は、円筒形状に形成された場合であっても可撓性を有しない場合、感光体ドラム１１の表面に接触したときに当該感光体ドラム１１の回転方向に沿った表面形状（円弧状）に倣った形状に変形することができず、感光体ドラム１１表面との接触が不十分となる虞れがある。この実施の形態では、外径が１０〜１２ｍｍの円筒形状に形成された相対的に厚さが薄い５０μｍ程度の厚さを有するポリエチレンテレフタレート製のフィルム基材１２１を用いている。

フィルム基材１２１の外周面には、導電性繊維１２２が密に植毛されている。導電性繊維１２２としては、例えば、ナイロン、レーヨンまたはポリエステル等の合成樹脂にカーボンブラック等の導電材料を分散させたものを紡糸することによって体積抵抗率が調整された合成樹脂製の繊維を用いることができる。この実施の形態では、導電性繊維１２２としてカーボンブラックを分散させたナイロン製の繊維を採用している。導電性繊維１２２の体積抵抗率は、例えば１０^３〜１０^１０Ω・ｃｍに設定される。体積抵抗率が１０^２Ω・ｃｍ以下であると火花放電が発生し易く、体積抵抗率が１０^１１Ω・ｃｍ以上であるとドット状の帯電不良を起こし易い。この実施の形態では、体積抵抗率が１０^６〜１０^７Ω・ｃｍ程度の導電性繊維１２２を用いている。

また、導電性繊維１２２の長さは、例えば、０．５〜２．０ｍｍ程度に設定される。導電性繊維１２２の太さは、例えば、０．５〜１０ｄ程度に設定される。この実施の形態では、太さ２ｄの導電性繊維１２２を用いている。また、導電性繊維１２２の植毛密度は、例えば、１０〜２０万本／ｉｎｃｈ^２に設定されるが、これに限定されるものではない。

導電性繊維１２２は、図４に示されるように、フィルム基材１２１の外周にアクリル系、ウレタン系、エポキシ系等の導電性接着剤１２５を塗布した状態で、静電植毛によって略均一な密度となるよう植毛される。導電性繊維１２２は、フィルム基材１２１の外周面に略垂直に植毛しても良いが、導電性繊維１２２の先端１２２ａを帯電部材１２０の回転方向Ｂに沿った下流側に向けて傾斜した状態若しくは回転方向Ｂに沿った方向と略平行に寝た状態で植毛している。その理由は、導電性繊維１２２をフィルム基材１２１の外周面に略垂直、又は導電性繊維１２２の先端１２２ａを帯電部材１２０の回転方向Ｂに沿った上流側に向けて傾斜した状態で植毛した場合、感光体ドラム１１の表面に接触して導電性繊維１２２が倒れた状態となった後、感光体ドラム１１の表面から離間する際、導電性繊維１２２の先端１２２ａが感光体ドラム１１の表面を摺擦することとなるため、感光体ドラム１１の帯電電位にバラツキが発生しやすいためである。

なお、導電性繊維１２２は、その先端１２２ａが帯電部材１２０の回転方向Ｂに沿った下流側に向けて傾斜した状態で直接植毛しても良いが、導電性繊維１２２をフィルム基材１２１の外周面に略垂直に植毛した後、機械的な力及び／又は熱を加えることによって、その先端１２２ａが帯電部材１２０の回転方向Ｂに沿った上流側に向けて傾斜した状態となるように植毛しても良い。また、感光体ドラム１１の帯電電位に生じるバラツキが問題とならないレベルであれば、導電性繊維１２２をフィルム基材１２１の外周面に略垂直、又は導電性繊維１２２の先端１２２ａが帯電部材の回転方向Ｂに沿った下流側に向けて傾斜した状態で植毛しても良い。

支持押圧部材１２３は、例えば、合成樹脂等の絶縁性の材料により帯電部材１２０の外周を囲むように感光体ドラム１１側の面が開口した断面矩形の枠体状に形成されている。支持押圧部材１２３は、図３に示されるように、感光体ドラム１１の回転方向Ａに沿った下流側に配置され、帯電部材１２０の感光体ドラム１１の回転方向Ａに沿った下流側への移動を規制する第１の規制部としての平板状に形成された第１の規制板部１２３ａと、感光体ドラム１１の表面と対向するよう配置され、帯電部材１２０を感光体ドラム１１の表面に向けて押圧するよう規制する第２の規制部としての平板状に形成された第２の規制板部１２３ｂと、感光体ドラム１１の回転方向Ａに沿った上流側に配置され、帯電部材１２０の脱落を規制する第３の規制部としての平板状に形成された第３の規制板部１２３ｃを備えている。

また、第２の規制板部１２３ｂは、感光体ドラム１１表面との間隙Ｇが帯電部材１２０の自由形状（円筒形状）における外径Ｄ（図５参照）よりも小さく（Ｄ＞Ｇ）設定されており、第２の規制板部１２３ｂの内面が帯電部材１２０に当接することで、上述したように帯電部材１２０を感光体ドラム１１の表面に向けて押圧するよう配置されている。第２の規制板部１２３ｂにより押圧される帯電部材１２０は、当該押圧に伴って感光体ドラム１１の外周面に沿った形状に弾性変形し、感光体ドラム１１の外周面に対して所要の接触幅Ｗを以て圧接する。

また、支持押圧部材１２３の第１の規制板部１２３ａの内面には、帯電部材１２０に帯電用の電圧を印加する電圧印加手段の一部を構成する給電部材１２４が、帯電部材１２０の表面に長手方向に沿った略全長にわたり接触するよう配置されている。給電部材１２４は、帯電部材１２０に帯電用の電圧を印加することが可能なものであれば、その形状は任意であり、例えば、板状、棒状、ループ状、ブラシ状、発泡体状など種々のものが用いられる。また、給電部材１２４は、帯電部材１２０の導電性繊維１２２より体積抵抗率が低い材質からなるものであれば良く、例えば、金属や導電性が付与された合成樹脂、合成ゴム、合成発泡体などから形成することができる。この実施の形態では、平板状の給電部材１２４が用いられている。

給電部材１２４には、電圧印加手段の一例としての帯電用高圧電源１２５（図２参照）によってトナーの帯電極性と同極性（マイナス極性）の所要の帯電電圧が印加される。なお、給電部材１２４には、交流電圧を重畳した直流電圧を印加するように構成しても良い。

上記の如く構成される帯電装置１２は、帯電部材１２０の導電性繊維１２２に給電部材１２４を介して帯電用高圧電源１２５によって帯電用電圧を印加することにより、フィルム基材１２１の表面に静電植毛された導電性繊維１２２が感光体ドラム１１の表面に静電気力により吸着された状態で、帯電部材１２０が感光体ドラム１１表面の移動に伴って従動回転する。その際、帯電部材１２０は、当該帯電部材１２０と感光体ドラム１１の表面とが接触する接触領域の回転方向に沿った上流側及び下流側に形成される微小間隙に生じる微少放電により、感光体ドラム１１の表面を所要の電位に帯電する。

ところで、この帯電装置１２は、帯電部材１２０を感光体ドラム１１の表面に対して押圧しない場合、帯電部材１２０の導電性繊維１２２が静電的に感光体ドラム１１の表面に吸着する静電吸着力のみにより、感光体ドラム１１の回転に伴って矢印Ｂ方向に沿って従動回転する。そのため、帯電部材１２０の導電性繊維１２２と感光体ドラム１１表面との間に作用する静電吸着力が不十分であると、帯電部材１２０が感光体ドラム１１の回転に追従することができず、帯電部材１２０に従動不良が発生する虞れがある。このように、帯電部材１２０に従動不良が発生すると、感光体ドラム１１の表面電位に帯電ムラ等が生じ、画質低下の原因となる。

更に説明すると、帯電部材１２０と感光体ドラム１１の表面との接触面積が小さく、帯電部材１２０の導電性繊維１２２と感光体ドラム１１表面との間に作用する静電吸着力が不十分であると、図６に示されるように、導電性繊維１２２のこし（剛性）の力による反発力で導電性繊維１２２が感光体ドラム１１の表面に十分に接触せず、フィルム基材１２１と感光体ドラム１１の間に隙間が生じ、帯電部材１２０と感光体ドラム１１表面との密着性が低下し、帯電部材１２０の従動不良が発生し易くなる。なお、図６（ｂ）では、便宜上、模式的に導電性繊維１２２が１本のみ図示されているが、フィルム基材１２１の表面には、導電性繊維１２２が密に植毛されていることは勿論である。

また、帯電部材１２０と感光体ドラム１１表面との密着性が低下し、帯電部材１２０の従動不良が発生すると、帯電部材１２０と感光体ドラム１１表面との間に速度差が生じ、帯電部材１２０が感光体ドラム１１の表面を摺擦することとなり、帯電部材１２０の導電性繊維１２２に付着したトナーやトナーの外添剤が感光体ドラム１１の表面に擦り付けられることでフィルム状に転移する所謂フィルミングが生じる虞れがある。特に、かかるトナーや外添剤によるフィルミングは、ドラム清掃装置１５を備えない所謂クリーナーレス方式を採用した画像形成装置１において顕著に発生する。

そこで、この実施の形態では、上述したように、帯電部材１２０を支持押圧部材１２３によって感光体ドラム１１の表面に押圧させるように構成している。このように構成することで、帯電部材１２０のフィルム基材１２１を感光体ドラム１１の表面形状に倣った形状に弾性変形させ、帯電部材１２０のフィルム基材１２１を所要の接触幅Ｗをもって感光体ドラム１１の表面に接触させるように構成している。

＜画像形成装置の特徴部分の動作＞
画像形成装置１は、上述したように、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、作像装置１０、転写装置２０、定着装置４０等が始動する。

そして、作像装置１０においては、まず感光体ドラム１１が矢印Ａで示す方向に回転し、帯電装置１２が感光体ドラム１１の表面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位に帯電する。

その際、帯電装置１２は、図３に示されるように、帯電部材１２０を支持押圧部材１２３によって感光体ドラム１１の表面に押圧するよう支持している。このように構成することで、帯電部材１２０のフィルム基材１２１は、感光体ドラム１１の表面形状に倣った形状に弾性変形し、帯電部材１２０のフィルム基材１２１が所要の接触幅Ｗをもって感光体ドラム１１の表面に接触する。そのため、帯電装置１２では、帯電部材１２０の外径に比較して、当該帯電部材１２０と感光体ドラム１１表面との間に静電吸着力が作用する領域が拡大するとともに、当該静電吸着力に加えて押圧に伴う摩擦力を作用させることができ、帯電部材１２０に従動不良が発生することが防止乃至抑制される。その結果、帯電部材１２０の従動不良に起因したトナーやトナーの外添剤等の付着物が感光体ドラム１１の表面にフィルム状に付着して、当該付着物のフィルミングによる画質欠陥の発生が防止乃至抑制される。

また、この実施の形態では、給電部材１２４を感光体ドラム１１の回転方向に沿った下流側に位置する支持押圧部材１２３の第１の規制板部１２３ａの内面に配置しているため、給電部材１２４から感光体ドラム１１の表面に接触する帯電部材１２０までの距離が相対的に短く、給電部材１２４から帯電部材１２０の放電領域に効率良く帯電用電圧が印加され、帯電性能が向上される。

＜実験例１＞
次に、本発明者らは、上記実施の形態に係る帯電装置１２を適用した画像形成装置１の効果を確認するため、図２に示されるような作像装置１０を備えたベンチモデルを試作し、帯電装置１２の帯電部材１２０を支持押圧部材１２３により感光体ドラム１１の表面に対して押圧するよう構成し、Ａ４サイズの記録用紙５に対して画像密度５％にて５０ＫＰＶ（５万枚）の通紙テストを行い、定期的に中間調の画像をプリントして、帯電装置１２０の感光体ドラム１１に対する従動不良に起因して感光体ドラム１１の表面に発生するフィルミング及び当該フィルミングによる画質欠陥の状態を目視により確認する実験を行った。

なお、帯電部材１２０への印加電圧は、機器の電位設定によっては比較的低い電位設定が選択される場合があることを考慮して、比較的低い電圧である−９３０Ｖに設定した。

＜比較例１〜３＞
また、比較例１〜３として図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、帯電部材１２０を静電吸着力のみ又は静電吸着力と自重のみによって感光体ドラム１１の表面に接触するように配置した帯電装置１２を用い、Ａ４サイズの記録用紙５に対して画像密度５％にて５０ＫＰＶ（５万枚）の通紙テストを行い、定期的に中間調の画像をプリントして、感光体ドラム１１の表面に発生するフィルミングの状態を目視により確認した。なお、帯電部材１２０への印加電圧は、実験例と同様、−９３０Ｖに設定した。

図７（ａ）に示される比較例１は、無端状に形成された帯電部材１２０をその内部に配置された円柱状の給電部材１２４によって支持するとともに、帯電部材１２０を感光体ドラム１１の表面接触させた状態で、導電性を有するフィルム基材１２１を介して導電性繊維１２２に給電するように構成したものである。

また、図７（ｂ）に示される比較例２は、無端状に形成された帯電部材１２０をその外周に配置された支持部材１２３によって押圧することなく支持し、支持部材１２３の感光体ドラム１１の回転方向に沿った下流側の内面に配置された給電部材１２４を介して導電性繊維１２２に給電するように構成したものである。

さらに、図７（ｃ）に示される比較例３は、比較例２と同様に、無端状に形成された帯電部材１２０をその外周に配置された支持部材１２３によって押圧することなく支持し、支持部材１２３の感光体ドラム１１の表面と対向する内面に配置された給電部材１２４を介して導電性繊維１２２に給電するように構成したものである。

図８は実験例及び比較例１〜３の結果を示す図表である。

図８から明らかなように、帯電装置１２の帯電部材１２０を支持押圧部材１２３により感光体ドラム１１の表面に対して押圧するよう構成した実験例では、帯電部材１２０への印加電圧が−９３０Ｖと比較的低い電圧であっても、帯電部材１２０が感光体ドラム１１の表面に対して良好に従動回転し、従動不良が発生しないか又は従動不良の発生が問題とならないレベルであり、感光体ドラム１１表面へのトナーや外添剤のフィルミング及び当該フィルミングに起因した画質欠陥は未発生であった。

これに対して、比較例１〜３の場合には、図８から明らかなように、帯電部材１２０の感光体ドラム１１表面に対する従動不良が発生し、感光体ドラム１１の表面にトナーや外添剤のフィルミング及び当該フィルミングに起因した画質欠陥が顕著に発生した。

[実施の形態２]
図９はこの発明に係る帯電装置の実施の形態２を示す構成図である。

この実施の形態２では、図９に示されるように、給電部材１２４を支持押圧部材１２３の第２の規制板部１２３ｂの内面に配置している。そのため、給電部材１２４として導電性の発泡弾性体を用いた場合には、給電部材１２４の弾性変形力を利用して帯電部材１２０が感光体ドラム１１の表面に押圧される。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

[実施の形態３]
図１０はこの発明に係る帯電装置の実施の形態３を示す構成図である。

この実施の形態３では、図１０に示されるように、支持押圧部材１２３が、帯電部材１２０の外周面と部分的に接触することで当該帯電部材１２０との接触面積を低減させる接触面積低減部を有するように構成されている。また、この接触面積低減部としては、支持押圧部材１２３の内面に設けられた複数の凹凸からなるものが用いられている。

更に説明すると、この実施の形態３では、支持押圧部材１２３の第１及び第２の規制板部の内面に、円柱形状や角柱形状の凸部１２６が帯電部材１２０の長手方向及び周方向に沿って複数設けられるよう構成されている。なお、図中、凸部１２６が設けられていない領域が凹部に相当する。

また、支持押圧部材１２３の第１の規制板部１２３ｂには、帯電部材１２０と接触する位置に形成された凸部１２６の表面に、複数の給電部材１２４が積層乃至蒸着等の手段によって設けられている。これら複数の給電部材１２４は、互いに接続されている。

このように、上記実施の形態３では、支持押圧部材１２３の第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂの内面に複数の凸部が設けられているため、これらの第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂの内面と帯電部材１２０との接触面積が低減される。そのため、この実施の形態３では、第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂの内面と帯電部材１２０との接触抵抗を減少させることができ、支持押圧部材１２３によって帯電部材１２０を感光体ドラム１１の表面に押圧した場合であっても、帯電部材１２０に従動不良が発生するのが防止乃至抑制される。

また、帯電部材１２０の表面に植毛された導電性繊維１２２は、第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂの内面に設けられた複数の凸部１２６に接触することにより、当該導電性繊維１２２に付着したトナーやトナーの外添剤等の付着物が掻き落とされ、トナーや外添剤等の導電性繊維１２２に対するフィルミング、或いは感光体ドラム１１の表面に対するフィルミングが発生するのが長期間にわたり抑制される。

なお、支持押圧部材の第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂに設けられる複数の凹凸１２６としては、円柱形状や角柱形状の凸部に限定されるものではなく、図１１（ａ） （ｂ）に示されるように、帯電部材１２０の長手方向に沿って長尺に形成された複数本の凸部１２６などを用いても良く、その形状は任意に設定することができる。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

[実施の形態４]
図１２はこの発明の実施の形態４に係る帯電装置を示す構成図である。

この実施の形態４では、図１２に示されるように、接触面積低減部として、支持押圧部材に設けられた複数の貫通穴からなるものを備えるように構成されている。

更に説明すると、この実施の形態４では、図１３（ａ）に示されるように、支持押圧部材１２３の第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂに、帯電部材１２０の長手方向に沿って細長く形成された貫通穴１２７が、帯電部材１２０の回転方向に沿った複数設けられている。

また、支持押圧部材１２３の第２の規制板部１２３ｂには、帯電部材１２０と接触する位置の内面に複数の給電部材１２４が積層乃至蒸着等の手段によって設けられている。これら複数の給電部材１２４は、互いに接続されている。

このように、上記実施の形態４では、支持押圧部材１２３の第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂに複数の貫通穴１２７が設けられているため、これらの第１及び第２の規制板部の１２３ａ，１２３ｂ内面と帯電部材１２０との接触面積が低減される。そのため、この実施の形態４では、第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂの内面と帯電部材１２０との接触抵抗が減少され、支持押圧部材１２３によって帯電部材１２０を感光体ドラム１１の表面に押圧した場合であっても、帯電部材１２０に従動不良の発生が防止乃至抑制される。

また、帯電部材１２０の表面に植毛された導電性繊維１２２は、第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂに設けられた複数の貫通穴１２７のエッジ部に接触することにより、当該導電性繊維１２２に付着したトナーやトナーの外添剤等の付着物が掻き落とされ、トナーや外添剤等の導電性繊維１２２に対するフィルミング、或いは感光体ドラム１１の表面に対するフィルミングの発生が長期間にわたり抑制される。

図１３（ｂ）〜（ｅ）は支持押圧部材の第１及び第２の規制板部に設けられる複数の貫通穴の他の実施形態をそれぞれ示すものである。

支持押圧部材の第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂに設けられる複数の貫通穴としては、図１３（ｂ）に示されるように、帯電部材１２０の回転方向に沿って細長い矩形状に形成された貫通穴１２７を、帯電部材１２０の長手方向に沿って複数設けたものが用いられる。

また、支持押圧部材の第１及び第２の規制板部に設けられる複数の貫通穴としては、図１３（ｃ）に示されるように、帯電部材１２０の長手方向に沿って傾斜した状態で細長い矩形状に形成された貫通穴を用いても良い。

さらに、支持押圧部材１２３の第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂに設けられる複数の貫通穴としては、図１３（ｄ）（ｅ）に示されるように、第１及び第２の規制板部１２３ａ，１２３ｂに一様に設けられる平面円形状や平面三角形状等の貫通穴１２７を用いるように構成しても良い。

＜実験例２〜４＞
次に、本発明者らは、上記実施の形態１，３，４に係る帯電装置１２を適用した画像形成装置１の効果を確認するため、図２に示されるような作像装置１０を備えたベンチモデルを試作し、帯電装置１２の帯電部材１２０を支持押圧部材１２３により感光体ドラム１１の表面に対して押圧するよう構成し、Ａ４サイズの記録用紙５に対して画像密度５％にて実験例１よりも多い１００ＫＰＶ（１０万枚）の通紙テストを行い、定期的に中間調の画像をプリントして、帯電装置１２０の感光体ドラム１１に対する従動不良に起因して感光体ドラム１１の表面に発生するフィルミング及び当該フィルミングによる画質欠陥の状態を目視により確認する実験を行った。

なお、帯電部材１２０への印加電圧は、機器の電位設定によっては比較的低い電位設定が選択される場合があることを考慮して、比較的低い電圧である−９３０Ｖに設定した。

また、実験例２は、図３に示される実施の形態１に係る帯電装置１２を、実験例３は、図１０及び図１１（ａ）に示される実施の形態３に係る帯電装置１２を、実験例４は、図１２及び図１３（ａ）に示される実施の形態４に係る帯電装置１２をそれぞれ使用した。

図１４は実験例２〜４の結果を示す図表である。

図１４から明らかなように、実施の形態１に係る帯電装置１２を用いた実験例２では、支持押圧部材１２３の内壁との摩擦による従動不良に起因した導電性繊維及び感光体ドラム表面に対するフィルミングが若干発生したが、実使用上は問題のないレベルであった。

これに対して、実施の形態３，４に係る帯電装置１２を用いた実験例３，４では、支持押圧部材１２３の内壁との摩擦による従動不良に起因した導電性繊維及び感光体ドラム表面に対するフィルミングが未発生であり、良好な結果が得られることが判った。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

[実施の形態５]
図１５はこの発明の実施の形態５に係る帯電装置を示す構成図である。

この実施の形態５では、図１５に示されるように、帯電部材１２０の内周に接触するように配置された円柱形状の給電部材１２４によって帯電部材１２０に帯電用電圧を印加するように構成されている。なお、この実施の形態５では、フィルム基材１２１として導電性を有する材料からなるものが用いられている。

このように構成した場合には、支持押圧部材１２３に凹凸１２６や貫通穴１２７を設けた場合であっても、帯電部材１２０に容易に帯電用電圧が印加される。

１…画像形成装置
１２…帯電装置
１２０…帯電部材
１２１…フィルム基材
１２２…導電性繊維
１２３…給電部材

Claims (7)

1. 無端円筒状のフィルム基材の外周面に導電性繊維を植毛してなる帯電部材と、
   前記帯電部材が回転駆動される被帯電体の表面と接触部で接触して従動回転するよう当該帯電部材を支持するとともに、前記接触部における前記フィルム基材が弾性変形するように前記被帯電体の表面に向かって当該帯電部材を押圧する支持押圧部材と、
   前記帯電部材の導電性繊維に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
   を備える帯電装置。
2. 前記支持押圧部材は、少なくとも前記被帯電体の回転方向において、前記帯電部材の下流側に配置される第１の規制部と、前記被帯電体の表面と対向するように前記帯電部材の外径よりも小さい間隙を介して配置される第２の規制部を有することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記電圧印加手段は、前記被帯電体の回転方向において、前記帯電部材の下流側に前記帯電部材と接触するよう配置された給電部材を有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. 前記支持押圧部材は、前記帯電部材の外周面と接触する接触面積を低減させる接触面積低減部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電装置。
5. 前記接触面積低減部は、前記支持押圧部材の少なくとも前記第１の規制部、又は前記第２の規制部に設けられた複数の凹凸からなることを特徴とする請求項４に記載の帯電装置。
6. 前記接触面積低減部は、前記支持押圧部材の少なくとも前記第１の規制部、又は前記第２の規制部に設けられた複数の貫通穴からなることを特徴とする請求項４に記載の帯電装置。
7. 静電潜像を保持する像保持体と、
   前記像保持体の表面を帯電する帯電手段とを備え、
   前記帯電手段として請求項１乃至６のいずれかに記載の帯電装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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