JP2564766Y2

JP2564766Y2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2564766Y2
Application number: JP1991106919U
Authority: JP
Inventors: 哲也安部
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2006-12-25
Also published as: JPH0552858U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、電子写真方式を採用し
た各種プリンタ装置、複写機、ファクシミリ装置等の画
像形成装置に係り、特には導電性のブラシ毛を備えたブ
ラシ帯電器を用いて像担持体の表面を帯電させるように
した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による画像形成装置に使用
される帯電器としては、コロナ放電により像担持体の表
面を帯電させるようにしたコロナ帯電器が従来から多く
使用されているが、このコロナ帯電器はコロナ放電を発
生させるために数ｋＶ以上の高電圧を必要とするばかり
か、コロナ放電時に大量のオゾンが発生して像担持体
（感光体）や周囲環境等に悪影響を与え、しかも小型化
が困難である等の欠点がある。そこで、最近では、比較
的低電圧（１ｋＶ程度）の電源で済み、しかもオゾンの
発生を防止することができ、更には小型化も可能なブラ
シ帯電器の使用が検討されている。ブラシ帯電器は、一
般に、導電性基布上に導電性繊維からなる多数のブラシ
毛を織り込んだものを導電性基台に取り付けた構成から
なり、導電性基台には所定電圧の電源が接続される。こ
のような構成からなるブラシ帯電器は、上記ブラシ毛の
先端が像担持体表面に接触するように画像形成装置内に
配設され、上記電源により導電性基台を介してブラシ毛
に所定電圧を印加することで、像担持体表面には一様に
帯電電位が与えられる。

【０００３】

【従来技術の問題点】ブラシ帯電器は、上述したように
コロナ帯電器にはない利点を有する反面、像担持体表面
にブラシ毛が直接的に接触することから、微小な帯電ム
ラが発生しやすく、また、像担持体の傷やピンホール等
によりリークを発生して画像障害を引き起こしやすい等
の問題点を残しているため、今日まで未だ実用化に到っ
ていない。このような問題について、より具体的に以下
に述べる。

【０００４】通常、像担持体を帯電させるのに必要な電
流は数μＡから数十μＡ程度であり、この程度の電流を
ブラシ毛に流したとしてもブラシ毛の電流容量からすれ
ば十分に小さな値であるため、何ら支障はない。ところ
が、像担持体は一般に導電性基体上を薄い感光層で被覆
した構成であるため、像担持体表面に傷やピンホール等
が生じた場合、その部分が感光層を失うことになり、そ
の結果、その部分の抵抗が極端に小さくなって電源から
接地までのトータル抵抗がブラシ毛の抵抗のみとなる。
すると、上記の傷やピンホール部分には、電源電圧やブ
ラシ抵抗等により異なるが約数百から数千μＡものリー
ク電流が流れて、電源電圧の低下や遮断を引き起こし、
結果として像担持体の一部分が帯電不良となるために、
白地部に黒バンドが生じる等の画像障害の問題が起こっ
てしまう。

【０００５】このようなリークを防止するためには、ブ
ラシ抵抗を高くすればよいが、次のような理由で、ブラ
シ抵抗を高くすることは好ましくない。一般に、ブラシ
帯電器を使用した画像形成装置では、ブラシ抵抗が高く
なると像担持体の帯電性（帯電量）が低下してくるとい
う特性を有している。そして、ブラシ抵抗はその周囲環
境（温度や湿度）の変動に伴って容易に変動するため、
ブラシ抵抗を高めに選定した場合、ブラシ抵抗の変動に
応じて像担持体の帯電量が大きく変動してしまう。これ
を裏づけるための測定データとして、図５に高いブラシ
抵抗（１×10⁸Ω/cm)の場合（実線）と低いブラシ抵抗
（１×10⁶Ω/cm)の場合（破線）における、環境の違い
（高温高湿環境（ＨＨ）、常温常湿環境（ＮＮ）、低温
低湿環境（ＬＬ））による帯電量の変動状況を示す。こ
の図から明らかなように、環境変動に対する帯電量の安
定性は、ブラシ抵抗の低い方（破線）が高い方（実線）
よりも良好であることがわかる。

【０００６】これらのことから、リークの防止と帯電量
の安定性の確保とを共に満足させることのできるブラシ
帯電器は、これまでのところ実現されていない。

【０００７】

【考案の目的】本考案は、上記従来の問題点に鑑み、リ
ーク等による帯電ムラがなく、かつ安定した帯電を可能
にするブラシ帯電器を備えた画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【考案の要点】本考案は、上記目的を達成するため、像
担持体と、該像担持体表面を帯電させる帯電装置と、該
帯電装置により帯電された前記像担持体表面に画像情報
に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記
静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成するトナー
像形成手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手
段とを備え、前記帯電装置が、導電性基布上に導電性繊
維からなる多数のブラシ毛を植毛して導電性基台に取り
付けてなり、前記ブラシ毛をその先端が所定量可撓すべ
く前記像担持体表面に圧接触させたブラシ帯電器と前記
導電性基布に電圧を供給する電圧供給手段とからなる画
像形成装置において、前記ブラシ帯電器は、前記導電性
繊維の平均抵抗値が１０ ⁶ Ω〜１０ ⁷ Ω／cmの範囲内に
あり、前記ブラシ毛の各々が５〜１０デニールの太さ、
５．０〜９．０mmの長さ、前記可撓するブラシ毛先端部
が１．０〜３．０mmの長さ、前記導電性基布上の植毛密
度が８〜１５万本／inch ² の範囲に設定されており、前
記導電性基布には前記電圧供給手段により略１，０００
ボルトの直流電圧が供給されることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下、本考案の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図２は、本考案の一実施例のブラシ
帯電器を用いた画像形成装置（ここではプリンタ装置を
示す）の全体構成図である。同図の画像形成装置は、用
紙を積載収納可能で装置本体に着脱自在な給紙カセット
１、積載された用紙を給送する給紙ロール２、給送され
た用紙を一旦停止させて所定タイミングで再搬送する待
機ロール３、搬送されてきた用紙にトナー像を形成する
画像形成部Ｇ（感光体ドラム４、ブラシ帯電器５、印字
ヘッド６、現像器７、転写器８、クリーナ９、リサイク
ル用トナー搬送路１０）、トナー像を用紙に定着させる
定着器１１、定着済みの用紙を表裏反転させながら案内
する反転ガイド部１２、用紙を装置外へ排出する排紙ロ
ール１３、排出された用紙をフェイスダウン状態（画像
面が下向きとなる状態）で収納する排紙トレイ１４、お
よび上記反転ガイド部１２を通過させずにフェイスアッ
プ状態（画像面が上向きとなる状態）で収納する排紙ト
レイ１５等を備えている。上記画像形成部Ｇは、矢印Ａ
方向に回転可能な像担持体としての感光体ドラム４の周
面近傍に、本実施例のブラシ帯電器５、印字ヘッド６、
現像器７、転写器８およびクリーナ９を順次配設してな
り、更にクリーナ９で回収されたトナーを現像器７へ搬
送して再利用するリサイクル用トナー搬送路１０を備え
ている。

【００１０】上記構成からなる画像形成装置において、
その画像形成時には、矢印Ａ方向に連続回転する感光体
ドラム４の表面がブラシ帯電器５により一様に帯電さ
れ、その帯電された感光面に印字ヘッド６により画像情
報に基づく露光がなされて静電潜像が形成され、この静
電潜像が現像器７によってトナーで現像されてトナー像
が形成される。続いて、このトナー像が、給紙カセット
１から待機ロール３を介して所定タイミングで搬送され
てきた用紙上に転写器８によって転写される。このよう
にして表面にトナー像を担持した転写材は定着器１１中
を搬送されることでトナー像が加熱定着され、最終的に
排紙トレイ１５上に排出されるか、あるいは反転ガイド
部１２で表裏反転された後に排紙ロール１３によって排
紙トレイ１４上に排出される。一方、転写器８によって
完全に転写しきれずに感光体ドラム４表面に残留したト
ナーはクリーナ９によって回収され、この回収されたト
ナーはトナー搬送路１０によって現像器７内まで搬送さ
れて再利用される。

【００１１】次に、本実施例のブラシ帯電器５について
具体的に説明する。このブラシ帯電器５は、図１に示す
ように、導電性レーヨン等の導電性繊維からなる多数の
ブラシ毛５ａを導電性基布５ｂ上に織り込んだものを、
アルミニウム等でできた導電性基台５ｃに取り付けた構
成からなり、上記ブラシ毛５ａの太さは５〜10デニール
の範囲に、長さは5.0 〜9.0mm の範囲に設定してあり、
上記導電性基台５ｃには不図示の所定電圧の電源が接続
されている。このような構成からなるブラシ帯電器５
は、ブラシ毛５ａにおけるその先端部から長さ1.0 〜3.
0mm の範囲の部分が所定量可撓すべく感光体ドラム４の
表面に圧接触した状態となるように配設される。そし
て、画像形成時には、上記不図示の電源により導電性基
台５ｃを介してブラシ毛５ａに所定電圧を印加すること
で、感光体ドラム４の表面にはブラシ毛５ａからの電荷
注入または一部放電により一様に帯電電位が与えられ
る。

【００１２】ここで、ブラシ毛５ａの太さおよび長さ、
並びに感光体ドラム４に圧接触する先端部分の長さ（ブ
ラシ食い込み量）を上記のようにそれぞれ５〜10デニー
ル、5.0 〜9.0mm 、1.0 〜3.0mm の範囲に設定した理由
について、幾つかの実験結果に基づき以下に詳しく述べ
る。

【００１３】まず、本考案の考案者は、多数の実験を繰
り返すことで、ブラシ毛の長さとリーク性との間に相関
関係があることを見出した。この実験では、ブラシ帯電
器として、導電性レーヨン繊維からなるブラシ毛を導電
性基布上に織り込んだものをアルミニウム製の導電性基
台に接着したものであって、図３に示す方法（感光体ド
ラムの基体の直径40mm、回転速度35.5mm/sec、ブラシ食
い込み量１mm等) で測定した時のブラシ抵抗が１×10⁶
〜１×10⁷Ω/cm となるものを使用した。そして、この
ようなブラシ帯電器５を制限電流 100μＡに設定された
電源に接続して、傷のある５本の感光体ドラムＡ〜Ｅの
それぞれに対し２通りの電圧（−1.0kV、−1.1kV ）を
印加した時のリークによる電圧降下を測定し、それに伴
う画像判定を行った。その結果を表１に示す。表中、×
印はリークによる電圧降下が発生すると共に画像障害
（反転現像させた時に白地部に黒バンドができる）が発
生したもの、△印はリークによる電圧降下は認められる
が画像障害は発生しなかったもの、○印は電圧降下も画
像障害も発生しなかったものである。この結果から明ら
かなように、ブラシ毛の長さを長くするに従ってリーク
に対し有効であり、この結果に基づけばブラシ毛の長さ
が5.0mm 以上でほぼ良好な結果が得られている。これ
は、ブラシ毛の長さを長くすると、リークに対する抵抗
が増加して、感光体ドラムの傷部分に流れる電流が減少
するためと考えられる。

【００１４】

【表１】

【００１５】しかしながら、その反面、ブラシ毛の長さ
を長くした場合には全体の抵抗が高くなり、感光体ドラ
ムに与える帯電量が減少してしまい、所定の印加電圧で
所望の帯電量を得ることが難しくなる。このことを確認
するため、ブラシ帯電器への印加電圧を−1.0kV とした
場合におけるブラシ毛の長さと帯電量との関係を測定し
てみると、図４に示すような結果が得られた。この結果
から明らかなように、ブラシ毛の長さが9.0mm を越える
と帯電量が著しく減少して、通常必要な帯電量（−500V
前後）が得られなくなるのがわかる。

【００１６】従って、上記２つの結果を合わせて考える
と、リークに強くかつ十分な帯電量を得ることのできる
ブラシ毛の長さの範囲は、5.0 〜9.0mm であると言え
る。次に、微小な帯電ムラについて検討してみる。通
常、導電性繊維からなるブラシ毛を用いたブラシ帯電器
の場合、太さ５〜10デニールのブラシ毛を８〜15万本/i
nch²の密度に織り込んだものを使用するが、感光体ドラ
ムへの帯電の際はブラシ毛一本一本により電荷注入が起
こると考えられ、その場合、感光体ドラムとブラシ毛と
は点接触であるため、ほうきで掃いたような微小な帯電
ムラが発生しやすい。これを防止するためには、感光体
ドラムの移動方向に対するブラシ帯電器の幅を広くする
か、あるいはブラシ毛の密度を上げればよいが、ブラシ
帯電器の幅を広くすることは今日のように感光体ドラム
および装置全体の小型化が進んだ中では実際的でなく、
また、ブラシ毛の密度を上げることも上記の程度の太さ
では限界がある。そこで、本考案の考案者は、感光体ド
ラムに圧接触するブラシ毛先端部分の長さ（ブラシ食い
込み量）に着目し、これと帯電ムラとの関係を実験的に
調べてみた。これと共に、ブラシ食い込み量と感光体ド
ラムの回転トルクとの関係、および感光体ドラム表面の
削れ量との関係も実験的に調べてみた。それらの結果を
表２に示す。表中、○印は良好な結果が得られたもので
あり、×印は良好な結果が得られなかったものである。
同表から明らかなように、ブラシ食い込み量が大きいほ
ど、帯電ムラは少なくなるが、その反面、ブラシ毛と感
光体ドラムとの圧接触状態が強くなって感光体ドラムの
回転トルクが増大したり、感光体ドラム表面の削れ量が
大きくなって、実用範囲が限られることが見出された。
同表に基づけば、帯電ムラ、回転トルクおよび削れ量の
全てを満足させることのできるブラシ食い込み量の範囲
は、1.0 〜3.0mm であると言える。

【００１７】

【表２】

【００１８】以上の全ての実験結果に基づき、本考案で
は、ブラシ毛の太さを５〜10デニールの範囲に、長さを
5.0 〜9.0mm の範囲に、ブラシ食い込み量を1.0 〜3.0m
m の範囲に設定した。

【００１９】そこで、これらの条件を満たす本実施例の
ブラシ帯電器５（図１）を用いて、その帯電の安定性等
を実証するための実験を行ってみた。この実験では、一
例として、太さ６デニールの導電性レーヨン繊維からな
るブラシ毛５ａを導電性基布５ｂに対し10万本/inch²の
密度で織り込んだものを、ブラシ毛５ａの長さが６mmと
なるようにカットし、幅10mmのアルミニウム製の導電性
基台５ｃ上に導電性接着剤で接着し、これをブラシ帯電
器５として使用した。この時のブラシ抵抗は、図３に示
した方法と同一方法で測定したところ、５×10⁶Ω/cm
であった。このようなブラシ帯電器５を、直径30mmの感
光体ドラム４に対し１mmのブラシ食い込み量となるよう
に配設し、ブラシ帯電器５に電圧−1.0kV を印加して感
光体ドラム４を帯電させた。すると、低温低湿環境（５
℃20％）で帯電量−500V、常温常湿環境（25℃60％）で
帯電量−530V、高温高湿環境（33℃85％）で帯電量−60
0Vが得られ、図５と比較しても明らかなように、環境変
動に対して非常に均一かつ安定した帯電性が得られるこ
とがわかった。また、上記と同一条件にて、実際に用紙
上に印字しながら連続運転試験を行ったところ、５万枚
の印字を行う間、感光体ドラム４に微小な傷等が発生し
ても、リーク等による黒バンド等の画像障害も発生せず
に良好な結果が得られた。

【００２０】なお、本考案にとって、図１に示したブラ
シ帯電器５の構造はほんの一例であり、前述した数値条
件を満たす範囲内で各種の構造を採用可能である。ま
た、本考案のブラシ帯電器は、図２に示したようなプリ
ンタ装置のみに適用されうるものではなく、複写機やフ
ァクシミリ装置等、電子写真方式を採用する各種の画像
形成装置に適用可能である。

【００２１】

【考案の効果】本考案によれば、ブラシ毛の太さと長
さ、およびブラシ食い込み量をそれぞれ所定の数値範囲
に設定したことにより、像担持体の傷やピンホールに起
因するリーク等を防止して帯電ムラをなくすことができ
ると共に、環境の変動に対しても安定した帯電量を確保
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のブラシ帯電器の概略構成図
である。

【図２】同実施例のブラシ帯電器を用いた画像形成装置
の全体構成図である。

【図３】ブラシ抵抗の測定方法の一例を示す図である。

【図４】ブラシ毛の長さと感光体ドラムの帯電量との関
係を示す図である。

【図５】ブラシ抵抗が高い場合と低い場合における環境
の違いによる帯電量の変動状況を示す図である。

【符号の説明】

４感光体ドラム５ブラシ帯電器５ａブラシ毛５ｂ導電性基布５ｃ導電性基台

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体表面を帯電させる
帯電装置と、該帯電装置により帯電された前記像担持体
表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する静電潜像形
成手段と、前記静電潜像をトナーで現像してトナー像を
形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を転写材に
転写する転写手段とを備え、前記帯電装置が、導電性基布上に導電性繊維からなる多
数のブラシ毛を植毛して導電性基台に取り付けてなり、
前記ブラシ毛をその先端が所定量可撓すべく前記像担持
体表面に圧接触させたブラシ帯電器と前記導電性基布に
電圧を供給する電圧供給手段とからなる画像形成装置に
おいて、前記ブラシ帯電器は、前記導電性繊維の平均抵抗値が１
０ ⁶ Ω〜１０ ⁷ Ω／cmの範囲内にあり、前記ブラシ毛の各
々が５〜１０デニールの太さ、５．０〜９．０mmの長
さ、前記可撓するブラシ毛先端部が１．０〜３．０mmの
長さ、前記導電性基布上の植毛密度が８〜１５万本／in
ch ² の範囲に設定されており、前記導電性基布には前記電圧供給手段により略１，００
０ボルトの直流電圧が供給されることを特徴とする画像
形成装置。