JP3680657B2

JP3680657B2 - 帯電装置及びこれを用いた画像形成装置

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Publication number: JP3680657B2
Application number: JP26122099A
Authority: JP
Inventors: 仁岩▲崎▼; 能孝黒田; 知己轡田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2019-09-14
Also published as: JP2001083772A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体を帯電する帯電装置、及びかかる帯電装置を備えた電子写真複写機やレーザービームプリンター、あるいは静電記録装置等の画像形成装置に関し、特に、放電を伴わずに電荷注入により被帯電部材の表面を帯電する帯電装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体を帯電する帯電装置としては、従来よりコロナ放電を用いて像担持体を帯電するコロトロンが広く利用されている。かかるコロトロンは、像担持体を均一に帯電する手段としては有効であるが、像担持体を所定の電位に帯電するために数ｋＶという高電圧を印加しなければならず、高圧電源を必要とする。また、コロナ放電によって発生するオゾン等の放電生成物のため、ゴム部品や像担持体の劣化を引き起こすとともに、コロナ放電によって発生したオゾンを機外へ排出させないようにオゾンフィルターが必要になり、コストアップを招くことになる。
【０００３】
そこで、コロトロンに代わる帯電装置として、ロール状、ブラシ状、ブレード状、フィルム状やベルト状などの種々の形状の導電性部材を像担持体に接触させ、当該導電性部材に電圧を印加することで像担持体を帯電させる接触型の帯電装置が開発されており、実際に使用されてもいる。これらの接触型の帯電装置は、オゾンの発生が極めて少なく、しかもコロトロンに比べて低い電源電圧を用いればよいという長所をもつ。
【０００４】
しかしながら、これらの接触型の帯電装置は、導電性部材にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加して像担持体を帯電する場合、像担持体表面の移動速度であるプロセススピードが速いと、ＡＣ電圧に対応した帯電ムラ（所謂ＡＣリップル）が大きくなり、画質に濃度ムラとなって現れるため、ＡＣ電圧の周波数を高く設定せざるを得ない。しかし、このように、導電性部材に印加するＡＣ電圧の周波数を高く設定すると、像担持体に流れるＡＣ電流が増加するため、感光体等の像担持体がダメージを受け易く、クリーナーブレードによる感光体等の像担持体の磨耗の大きな促進要因となる。したがって、導電性部材にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加する接触型の帯電装置は、プロセススピードが速い中高速の複写機等の画像形成装置には搭載できないのが現状である。
【０００５】
また、上記接触型の帯電装置は、導電性部材にＤＣ電圧のみを印加して像担持体を帯電する場合、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加するものに比べて帯電均一性が劣り、しかも印加電圧と逆極性に帯電したトナー等が付着するなど、トナーなどによる汚染も大きく、長期間の維持性にも問題をもつ。
【０００６】
そこで、接触型の帯電装置が有するこれらの問題点を解決する帯電装置としては、水あるいは、電解質やイオン化可能な気体分子などを分散させたイオン性導電性媒体を像担持体に接触させ、このイオン性導電性媒体に電圧を印加することで像担持体を帯電させる帯電装置が考えられている。
【０００７】
この種の新規な帯電装置に関する技術としては、例えば、特開平７−３２５４５８号公報、特開平９−２２１６０号公報、特開平９−１７９３７６号公報及び特開平９−１７９３７７号公報に開示されているものが既に提案されている。
【０００８】
これらの特開平７−３２５４５８号公報、特開平９−２２１６０号公報、特開平９−１７９３７６号公報及び特開平９−１７９３７７号公報では、ポリウレタンフォームなどの水を染み込ませた部材を感光体ドラムに接触させ、水を染み込ませたポリウレタンフォームにＤＣ電圧を印加することで感光体ドラムに帯電させた後に、水が感光体ドラムの表面に付着したまま現像器に流入し、画質欠陥が発生してしまうのを防止するために、感光体ドラム上に付着した水を拭い去るワイパー状のブレードを設けるように構成したものである。
【０００９】
また、特開平７−１４０７２９号公報や特開平８−６２９３２号公報では、水を含浸した吸水性のスポンジローラを感光体ドラムの表面に接触させ、この吸水性のスポンジローラに直流電圧を印加することにより、感光体ドラムの表面を帯電するように構成したものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平７−３２５４５８号公報、特開平９−２２１６０号公報、特開平９−１７９３７６号公報及び特開平９−１７９３７７号公報に開示された帯電装置、あるいは特開平７−１４０７２９号公報や特開平８−６２９３２号公報に開示された帯電装置の場合には、ポリウレタンフォームなどの水を染み込ませた部材や水を含浸した吸水性のスポンジローラを、感光体ドラムの表面に接触させることにより、感光体ドラムの表面を所定の電位に帯電するものである。そのため、これらの帯電装置の場合には、ポリウレタンフォームなどの水を染み込ませた部材や水を含浸した吸水性のスポンジローラが、十分な押圧力で、あるいは、十分な周速差をもって、感光体ドラムの表面に接触していないと、感光体ドラム０に薄い水膜が形成されにくく、感光体ドラムの表面電位むらが大きくなってしまうという問題点を有していた。これは、本発明者らが検討した結果によれば、感光体ドラムと水とが密接に接触していないために、均一な帯電が行なわれないものと考えられる。これが上記従来技術の第一の問題点である。
【００１１】
次に、上記提案に係る従来技術は、いずれも、ポリウレタンフォームやスポンジローラ等の含水部材を、感光体ドラムの表面に接触させているため、これらの含水部材に現像に使用するトナーや当該トナーの外周に添加される外添剤などの異物が付着する。すると、上記感光体ドラムの表面に塗布される水が、トナーや外添剤などの異物によってはじかれてしまうため、均一な水膜が感光体ドラム上に形成されず、帯電むらが一層大きくなってしまうという問題点を有していた。特に、ＳｉＯ₂やＴｉＯ₂などのトナーの外添剤は、疎水化処理されているため、水をはじきやすく、帯電むらは非常に大きくなってしまう。これが上記従来技術の第二の問題点である。
【００１２】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その第一の目的とするところは、感光体ドラム等の被帯電部材上に均一な液体状のイオン性導電性媒体の薄膜を形成することで、帯電むらが生じるのを防止し、均一な帯電が可能であって、帯電むらによる画質欠陥を防止可能な帯電装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
また、第二の目的とするところは、トナーや外添剤などの異物によって、液体状のイオン性導電性媒体やこれを含浸した帯電部材が汚染された場合でも、感光体ドラム等の被帯電部材上に均一な液体状のイオン性導電性媒体の薄膜を形成することができ、帯電むらが生じるのを防止し、均一な帯電が可能であって、帯電むらによる画質欠陥を防止可能な帯電装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、液体状のイオン性導電性媒体を被帯電部材に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって被帯電部材の帯電を行う帯電装置において、前記液体状のイオン性導電性媒体中に界面活性剤を混入させるとともに、前記界面活性剤が混入された液体状のイオン性導電性媒体の被帯電部材に対する接触角が、７０°以下となるように設定したことを特徴とする帯電装置である。
【００２０】
また、請求項２に記載された発明は、液体状のイオン性導電性媒体を被帯電部材に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって像担持体の表面を帯電する帯電装置を備えた画像形成装置において、前記液体状のイオン性導電性媒体中に界面活性剤を混入させるとともに、前記界面活性剤が混入された液体状のイオン性導電性媒体の被帯電部材に対する接触角が、７０°以下となるように設定したことを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
【作用】
前記請求項１及び２のように、液体状のイオン性導電性媒体を被帯電部材や像担持体に接触させ、当該液体状のイオン性導電性媒体に電圧を印加することで、被帯電部材や像担持体を帯電させる帯電装置又は画像形成装置において、液体状のイオン性導電性媒体の薄膜を被帯電部材や像担持体上に形成し、当該被帯電部材や像担持体と液体状のイオン性導電性媒体を密接に接触させることで、帯電の均一性を高めることができる。
【００２２】
また、請求項１及び２のように、トナーや外添剤などの異物で含水部材や液体状のイオン性導電性媒体自身などが汚染された場合でも、液体状のイオン性導電性媒体中に界面活性剤を混入させることで、液体状のイオン性導電性媒体の薄膜を被帯電部材や像担持体上に形成することができ、当該被帯電部材や像担持体と液体状のイオン性導電性媒体を密接に接触させることで、帯電の均一性を高めることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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。
【００２４】
実施の形態１
図１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ものである。
【００２５】
図１において、１は像担持体（被帯電部材）としての感光体ドラムを示すものであり、この感光体ドラム１としては、例えば、直径８４ｍｍのアルミニウム製パイプに有機光導電性物質を塗布した所謂、有機感光体をベースとしたものが用いられる。上記感光体ドラム１は、紙面に垂直な方向に軸線を有し、図示の矢印方向に沿って図示しない駆動手段により、所定の速度で回転駆動されるようになっている。また、上記感光体ドラム１の表面は、この発明の実施の形態１に係る帯電装置２によって、所定の電位にマイナス帯電された後、露光装置３によって画像が露光され、当該感光体ドラム１の表面には、画像に応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置４によりマイナスのトナーが反転現像されて、可視像化される。その後、上記感光体ドラム１上に可視像化されたトナー像は、当該トナー像と同期して感光体ドラム１の表面の転写位置へと搬送される転写用紙５上に、転写ロール６が形成する転写電界と押圧力によって転写される。上記のごとくトナー像が転写された転写用紙５は、感光体ドラム１の表面から分離され、図示しない定着装置へと搬送されて、この定着装置によりトナー像が定着されて、装置の外部に排出される。
【００２６】
なお、トナー像が転写用紙５上に転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置７のディスターバーブラシ８とクリーナーブレード９によって、残留したトナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成工程に備えるようになっている。また、上記クリーニング装置７と帯電装置２との間には、感光体ドラム１の表面を除電する図示しない除電装置を設けても良い。
【００２７】
図１中、符号１０は、帯電装置２に所定の直流電圧を印加する帯電装置用の直流電源を示すものである。
【００２８】
図２はこの発明の実施の形態１に係る帯電装置を示すものである。
【００２９】
この発明の実施の形態１に係る帯電装置２は、図２に示すように、感光体ドラム１に水を含浸した帯電用部材２１が、押圧部材２２を介してスプリング２３により所定の圧力で圧接するように配置されている。この含水した帯電用部材２１には、上述したように、帯電装置用電源１０によって所定の直流電圧が印加されるようになっている。また、液体状のイオン性導電性媒体としての水２４は、水供給口２５から必要に応じて供給される。
【００３０】
上記帯電用部材２１は、親水性のあるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やウレタンスポンジなどの吸水性をもつ材料の中から適宜選択された材料によって形成される。この帯電用部材２１の形状は、パッド状、ロール状、ブレード状など様々な形状のものを使用することができる。
【００３１】
さらに、上記帯電用部材２１には、純水、蒸留水、水道水などの水、もしくは水、アルコールなどの溶剤に電解質やイオン化可能な気体分子などを溶解させた液体状のイオン性導電性媒体２４が含浸される。また、上記水やアルコールなどの溶剤に溶解される電解質としては、ＬｉＣｌＯ₄、Ｎａ₂ＳＯ₄、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＮａＨＣＯ₃、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ₂、ＣａＣｌ₂，（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄などさまざまな電解質を用いることができる。一方、イオン化可能な気体分子などとしては、ＣＯ₂などが挙げられる。このＣＯ₂などのイオン化可能な気体分子は、水等の中に自然に溶解したものを用いてもよいし、積極的に溶解させたものを用いても勿論よい。
【００３２】
また、上記した物質を含浸した状態の帯電用部材２１の体積抵抗率は、例えば、１０²〜１０⁹Ωｃｍ程度の範囲内で適宜設定される。
【００３３】
この実施の形態で用いた帯電用部材２１は、図２に示すように、ＰＶＡからなる厚さ２ｍｍのパッド状部材に形成されており、この帯電用パッド２１に含浸される液体状のイオン性導電性媒体２４としては、通常のイオン交換水として得られた純水を用いた。また、上記帯電用パッド２１は、感光体ドラム１の表面と、当該感光体ドラム１の移動方向に沿って５ｍｍの接触幅で、当該感光体ドラム１の軸方向の略全長に渡って接触するように配置されている。また、この含水した状態での帯電用パッド２１の抵抗値は、約１０⁶Ωであった。さらに、上記帯電用パッド２１は、感光体ドラム１の移動方向に沿った両端部が上方に向けて折り返されている。
【００３４】
また、上記帯電用パッド２１は、図１に示すように、感光体ドラム１側に向けて開口した断面矩形状の細長い枠体状の押圧部材２２によって、感光体ドラム１の表面に所定の押圧力で圧接するように配置されている。上記押圧部材２２の内部には、水供給口２５から水２４が必要に応じて供給される。また、上記押圧部材２２の底部には、帯電用パッド２１に水２４を含浸させるための開口部２６が設けられている。この押圧部材２２は、アルミで形成されており、帯電用パッド２１に給電する給電電極をも兼ねている。
【００３５】
さらに、上記帯電用パッド２１の感光体ドラム１の回転方向下流側には、当該帯電用パッド２１から流出する水を堰き止め、下流側への流出を防止するための水規制部材２７が配設されている。
【００３６】
この水規制部材２７としては、例えば、図３に示すように、ワイパーブレード状に形成したものが用いられるが、ドクターブレード状、あるいは円柱状など、様々な形状のものを使用することができ、適宜選択される。また、その材料としても、ウレタンゴム、ニトリルゴム、クロロプレーンゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シロキサンとメタクリル酸エステルの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ＰＶＡ、ポリ塩化ビニル、セルロース、ＰＭＭＡなどの種々のポリマーが使用可能であり、適宜選択される。特に、前記ゴムなどの弾性体は、感光体ドラム１との密着性もよく、シールには最適である。
【００３７】
ここで、「ワイパーブレード」とは、図３に示すように、当該ブレード２７の先端部２７ａが感光体ドラム１の回転方向下流側に圧接し、当該ブレード２７の基端部２７ｂ側が感光体ドラム１の回転方向上流側に位置し、尚かつ当該ブレード２７の基端部２７ｂ側が感光体ドラム１の表面に対して傾斜した状態に配置されているブレードを意味する。上記ワイパーブレード２７は、ウレタンゴム等の弾性体からなるため、感光体ドラム１の表面に所定量だけ圧接した場合には、図３（ｂ）に示すように、その先端部が感光体ドラム１の表面に圧接した状態で、上向きにカーブするように湾曲した形状となる。
【００３８】
この実施の形態では、上述したように、一対の接触部材として、通常よく感光体ドラム１のクリーナーブレードとして用いられることが多いポリウレタン製のブレードを使用している。このブレード２７は、図３に示すように、厚さｔ＝２ｍｍ、幅ｌ＝１５ｍｍ、自由長Ｌ＝１０ｍｍ、長さが感光体ドラム１の略全幅に形成され、そのセッティングアングル（以下、「ＳＡ」という）は７０°、感光体ドラム１への食い込み量（以下、「ニップ量」という）は、主に０．４ｍｍに設定されている。ただし、ワイパーブレード２１のＳＡやニップ量は、他の値に設定しても良いことは勿論である。また、上記ワイパーブレード２１の基端部の表面側には、ステンレスやアルミニウム等からなる板金２８が接着等の手段によって固着されており、当該ワイパーブレード２７は、この板金２８を図示しない帯電装置本体に取り付けることによって、感光体ドラム１に圧接した状態で、上述したセッティングアングルＳＡとなるように設定されている。
【００３９】
以上の構成において、この実施の形態１に係る帯電装置は、次のようにして、感光体ドラム等の被帯電部材上に均一な液体状のイオン性導電性媒体の薄膜を形成することで、帯電むらが生じるのを防止し、均一な帯電が可能であって、帯電むらによる画質欠陥を防止することが可能となっている。
【００４０】
すなわち、この実施の形態１に係る帯電装置２では、図１に示すように、帯電用パッド２１に水道水２４が供給され、当該帯電用パッド２１に含浸された液体状のイオン性導電性媒体としての水道水２４に帯電装置用電源１０から所定の電圧を印加することにより、通常の水道水２４、及びこの水道水２４に溶解しているイオン化可能な気体であるＣＯ₂等が、次に示すように電離してイオン化し、この水２４にマイナス極性の電圧を印加することにより、マイナスに電離したイオンを感光体ドラム１の表面に静電気的に付着させ、当該感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電するようになっている。
Ｈ₂Ｏ⇔Ｈ⁺＋ＯＨ^-
ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ⇔Ｈ₂ＣＯ₃
Ｈ₂ＣＯ₃⇔Ｈ⁺＋ＨＣＯ₃ ^-
ＨＣＯ₃ ^-⇔Ｈ⁺＋ＣＯ₃ ^2-
【００４１】
そのため、上記帯電装置２の帯電用パッド２１に供給される水道水２４には、感光体ドラム１の帯電電位と等しい直流電圧を印加すればよく、コロナ放電等は基本的には生じないので、オゾンの発生をほとんど完全に抑制することができる。また、上記帯電用パッド２１に水道水２４や、この水道水２４にイオン化可能な気体であるＣＯ₂等を溶解させた液体を供給すればよく、これらの水道水２４等が電離してイオン化することにより、直ちに感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電することができるので、中高速の複写機等の画像形成装置でも十分使用することが可能である。さらに、上記帯電用パッド２１に保持された液体状のイオン性導電性媒体２４に印加する電圧は、感光体ドラム１の帯電電位と等しい直流電圧でよいので、接触型の帯電部材にＡＣ電圧を重畳させたＤＣ電圧を印加する必要がないので、ＡＣ電圧を印加することによって感光体ドラム１の表面を損傷させる虞れがなく、感光体ドラム１の磨耗がまったく問題となることはない。
【００４２】
さらに、この実施の形態１に係る帯電装置２を用いた画像形成装置では、液体状のイオン性導電性媒体２４が含浸された帯電用パッド２２を、感光体ドラム１の表面に圧接させているため、液体状のイオン性導電性媒体２４の薄膜を感光体ドラム１上に形成することができ、当該感光体ドラム１と液体状のイオン性導電性媒体２４を密接に接触させることで、帯電の均一性を高めることができる。
【００４３】
実験例１
次に、本発明者らは、本発明の効果を確認するため、図１及び図２に示すような帯電装置２を用いた画像形成装置を試作し、ハーフトーンのプリントを行った。また、図１に示すように、水規制ブレード２７通過後の感光体ドラム１の表面電位を、表面電位計３０により測定するとともに、帯電用パッド２２通過後の感光体ドラム１上の水２４の状態を目視により観察した。
【００４４】
また、比較のために、帯電用パッドの代わりに、図４に示したように、フィルムシール５０と図示しないテフロンブラシのサイドシールを配置して、純水２４の水溜まりを形成し、フィルムシール５０に蒸着した電極５１によって、純水２４に電圧を印加することで、感光体ドラム１を帯電する構成でも、上記と同様のテストを行った。
【００４５】
なお、本実験例のワイパーブレード２７としては、図３に示したように、厚さｔ＝２ｍｍ、幅ｌ＝１５ｍｍ、自由長Ｌ＝１０ｍｍ、長さ：感光体ドラム１の略全幅、ＳＡ＝６０°、ニップ量＝０．４ｍｍに設定したものを用いた。
【００４６】
また、感光体ドラム１のプロセススピードは１６０ｍｍ／ｓであり、帯電装置用電源１０は、−６５０Ｖの直流電圧を印加するものを用いた。
【００４７】
図５は上記実験例１の結果を示したものである。
【００４８】
この図５に示したように、帯電用パッド２１を感光体ドラム１の表面に圧接した場合、帯電用パッド２１通過後の感光体ドラム１上には、薄い水膜が形成されており、電位むらは５Ｖ程度であり、画質も良好であった。しかしながら、フィルムシール５０に純水２４を溜めた場合は、感光体ドラム１の軸方向に沿って水が存在するものの、単に感光体ドラム１上に載っているだけで、水膜は観察されなかった。このとき、電位むらは１５Ｖ程度あり、コピー上にも縦筋状の画質欠陥が現れた。
【００４９】
これは、帯電用パッド２１を用いた場合、従動ロールではなく固定型のため、感光体ドラム１と帯電用パッド２１間に周速差が形成されることと、一定の押圧力で感光体ドラム１の表面に押し当たられるため、水２４が感光体ドラム１に言わば擦り付けられ、薄い水膜が形成され、微視的にみても、感光体ドラム１と水２４が密接に接触した状態になるために、均一な帯電が可能になったと考えられる。
【００５０】
一方、フィルムシール５０に溜めた水では、上記のように水２４が感光体ドラム１に擦り付けられることがないので、微視的にみたときに密接な接触状態になっていないために、帯電むらが大きくなったと考えられる。
【００５１】
このように、含水した帯電用パッド２１と感光体ドラム１に周速差をつけたり、含水した帯電用パッド２１を押圧することで、感光体ドラム１に水２４を擦りつけ、水２４の薄膜を形成することで均一な帯電が可能になる。
【００５２】
実施の形態２
図６はこの発明の実施の形態２をそれぞれ示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、帯電用部材として、帯電用パッドではなく、帯電用ロールを用いるように構成されている。
【００５３】
すなわち、この実施の形態２では、図６に示すように、感光体ドラム１の表面に、含水した帯電用ロール６０を圧接させるように構成されている。この帯電用ロール６０は、シャフト６２の表面に、パッド材料と同じＰＶＡ６１を厚さも同一の２ｍｍに被覆したものであり、外径は１０ｍｍに設定した。また、帯電用ロール６０と感光体ドラム１との接触幅は、その押圧力でも変わるが、およそ３ｍｍから５ｍｍ程度に設定されている。
【００５４】
実験例２
次に、本発明者らは、図１及び図２に示すような帯電装置２において、含水した帯電用パッドの感光体ドラムに対する押圧力を変化させ、水規制ブレード通過後の感光体ドラムの表面電位を測定した。また、図１の構成で、固定式の帯電用パッドの代わりに、図６に示したような従動式の含水した帯電用ロール６０を用いて、含水した帯電用ロール６０の感光体ドラム１に対する押圧力を変化させ、同様に、水規制ブレード２７通過後の感光体ドラム１の表面電位を測定した。
【００５５】
この実験例２における帯電用パッド２１及び帯電用ロール６０の含水量は、１ｃｍ³のＰＶＡ当たり、２１４ｍｇの水が含浸されるように設定した。また、帯電用パッド２１の押圧部材２２と、帯電用ロール６０のシャフト６２は、その自重の影響をなるべく小さくするために、合成樹脂を使用した。帯電用パッド２１及び帯電用ロール６０は上記含水量で水を含んだ状態での重量は、それぞれ、８ｇと２６ｇであった。
【００５６】
図７は上記実験例２の結果を示すものである。図において、横軸は、単位面積当たりの感光体ドラム１への押圧力（帯電用部材自身の重量も含む）であり、縦軸は、帯電むらの大きさである。
【００５７】
含水した帯電用部材の自重のみで特に押圧していないときでも、帯電用パッド２１及び帯電用ロール６０は、いずれも帯電むらが１０Ｖ程度であり、実使用上ほぼ問題の無いレベルであるが、どちらの帯電用部材でも、押圧力の増加とともに電位むらが小さくなり、その値が数ボルト程度に飽和している。図７から明らかなように、帯電用部材２１、６０の押圧力を１０ｇ／ｃｍ²以上に設定することによって、帯電むらを大幅に抑制することができることがわかる。この飽和時において、帯電用部材通過後の感光体ドラム１上を観察すると、実施例１と同様に薄い水膜が形成されていた。これは、積極的に含水した帯電用部材２１、６０を押圧することで、感光体ドラム１上に水膜が形成され、感光体ドラム１と水２４が密接に接触し、帯電均一性が上がったためと考えられる。
【００５８】
また、感光体ドラム１と相対的に速度差がある含水した帯電用パッド２１の方が連れまわりの帯電用ロール６０より帯電むらが小さい傾向にある。これも、感光体ドラム１と帯電用部材に周速差をつける方が、水２４が感光体ドラム１に擦りつけられ水膜が形成されやすく、帯電均一性があがることを示唆している。
【００５９】
このように、含水した帯電用部材２１、６０を感光体ドラム１の表面に押圧したり、周速差をつけることで、感光体ドラム１上に薄い水膜を形成することで、帯電均一性を上げることができる。
【００６０】
実施の形態３
この実施の形態３では、液体状のイオン性導電性媒体中に界面活性剤を混入させるように構成されている。
【００６１】
すなわち、この実施の形態３では、図１及び図２に示すように、感光体ドラムの表面に、含水した帯電用パッド２１を圧接させるように構成されているが、この帯電用パッド２１に含浸される液体状のイオン性導電性媒体２４としての水中に、界面活性剤を混入するように構成されている。
【００６２】
実験例３
次に、本発明者らは、本発明の効果を確認するため、図１及び図２に示すような帯電装置２を用いた画像形成装置を試作し、帯電用パッド２１に強制的にトナーの外添剤である疎水化処理されたＴｉＯ₂を強制的に多量に付着させた状態で、水規制ブレード２７通過後の感光体ドラム１の表面電位測定と、ハーフトーンのプリントを行った。ここでは、帯電用パッド２１に含浸する液体２４として、界面活性剤水溶液と比較のため純水をそれぞれ使用した。界面活性剤水溶液としては、純水に０．０２重量％の非イオン性界面活性剤（コダック社ＴＲＩＴＯＮ−Ｘ１００）を溶解させたものを用いた。
【００６３】
図８は上記実験例３の結果を示すものである。
【００６４】
この図８から明らかなように、比較例として純水を使用した場合は、多量の外添剤のために水がはじかれ、感光体ドラム上に水膜が形成されなかった。このとき、帯電むらは２０Ｖであり、コピーサンプル上にも縦筋状の画質欠陥が現れた。
【００６５】
一方、この実施の形態３に係る実験例である界面活性剤を使用した場合は、多量の外添剤が存在しても、界面活性剤の効果により外添剤が液体に取り込まれ、液体の薄膜が形成されていた。このときの帯電むらは５Ｖであり、非常に優れた帯電均一性を示しており、当然ながら、コピーサンプル上にも縦筋状の画質欠陥は現れなかった。
【００６６】
このように、界面活性剤を使用することによって、帯電用部材や液体自身が外添剤などの異物により汚染されても、感光体ドラム上に液体の薄膜が形成され、感光体ドラムと液体とが密接に接触することが可能になり、長期にわたって、優れた帯電均一性を保ち、縦筋状の画質欠陥を防止することができる。
【００６７】
実施の形態４
この実施の形態４では、界面活性剤が混入された液体状のイオン性導電性媒体の被帯電部材に対する接触角が、７０°以下となるように設定するように構成されている。
【００６８】
すなわち、この実施の形態４では、図１及び図２に示した構成で、帯電用パッドの代わりに、フィルム状のシール６０と図示しないテフロン系のブラシサイドシールとで囲まれる領域に液体のイオン性導電性媒体２４を溜め、この液体状のイオン性導電性媒体２４中に界面活性剤を混入させるように構成されている。そして、界面活性剤が混入された液体状のイオン性導電性媒体２４の感光体ドラム１に対する接触角が、７０°以下となるように設定されている。
【００６９】
実験例４
次に、本発明者らは、本発明の効果を確認するため、図１及び図４に示した構成で、帯電用パッドの代わりに、フィルム状のシール５０と図示しないテフロン（登録商標）系のブラシサイドシールとで囲まれる領域に液体のイオン性導電性媒体２４を溜め、水規制ブレード２７通過後の感光体ドラム１の表面電位を測定する実験を行った。使用した界面活性剤は、図９に示したように、サニゾールＢ−５０（花王（株）社製）、Ａｂｅｘ２５３５（ローディア日華株式会社）、トリトン（コダック社ＴＲＩＴＯＮ−Ｘ１００）、レオドールＴＷ−Ｌ１２０（花王（株）社製）であり、それぞれの液体の濃度を変えて実験を行った。
【００７０】
また、同時にそれぞれの液体の感光体ドラム１上での接触角を測定した。感光体ドラム１の均一な帯電には、感光体ドラム１と液体２４が密接に接触することが必要であり、液体の濡れ性がある程度高ければ、接触状態が良くなると考えられる。そこで、この濡れ性の指標として、液体の接触角の測定を行った。
【００７１】
図１０は上記実験例４の結果を示すものである。
【００７２】
図１０において、横軸は、感光体ドラム１上での各液体の接触角であり、縦軸は、帯電むらである。
【００７３】
図１０から明らかなように、液体２４の接触角が７０°より高くなると、帯電むらが悪化しており、７０°以下のときに帯電均一性がよくなっていることがわかる。
【００７４】
このように、高い帯電均一性を得るためには、液体２４の接触角が７０°以下の濡れ性にすることが効果があることがわかる。
【００７５】
この実施の形態４では、帯電用部材を用いずに、液体２４のみを感光体ドラム１上に保持して実験を行ったが、帯電用部材２１、５０を用いて押圧や周速差をつける方式でも、帯電均一性を高めるのに接触角が７０°以下になる界面活性剤水溶液が有効であるのは、明らかである。
【００７６】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１に係る帯電装置と同様であるので、その説明を省略する。
【００７７】
【発明の効果】
以上のとおり、この発明によれば、請求項１及び２のように、液体状のイオン性導電性媒体を被帯電部材や像担持体に接触させ、当該液体状のイオン性導電性媒体に電圧を印加することで、被帯電部材や像担持体を帯電させる帯電装置又は画像形成装置において、液体状のイオン性導電性媒体の薄膜を被帯電部材や像担持体上に形成し、当該被帯電部材や像担持体と液体状のイオン性導電性媒体を密接に接触させることで、帯電の均一性を高めることができる。
【００７８】
また、請求項１及び２のように、トナーや外添剤などの異物で含水部材や液体状のイオン性導電性媒体自身などが汚染された場合でも、液体状のイオン性導電性媒体中に界面活性剤を混入させることで、液体状のイオン性導電性媒体の薄膜を被帯電部材や像担持体上に形成することができ、当該被帯電部材や像担持体と液体状のイオン性導電性媒体を密接に接触させることで、帯電の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１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２】図２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。
【図３】図３（ａ）（ｂ）はワイパーブレードをそれぞれ示す構成図である。
【図４】図４は比較例及びこの発明の実施の形態としての帯電装置を示す構成図である。
【図５】図５は実験結果を示す図表である。
【図６】図６はこの発明の実施の形態２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７】図７は実験結果を示すグラフである。
【図８】図８は実験結果を示す図表である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は実験に使用した界面活性剤を示す図表である。
【図１０】図１０は実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１：感光体ドラム（被帯電部材、像担持体）、２：帯電装置、２１：帯電用パッド、２２：押圧部材、２３：スプリング、２４：液体状のイオン性導電性媒体。

Claims

液体状のイオン性導電性媒体を被帯電部材に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって被帯電部材の帯電を行う帯電装置において、前記液体状のイオン性導電性媒体中に界面活性剤を混入させるとともに、前記界面活性剤が混入された液体状のイオン性導電性媒体の被帯電部材に対する接触角が、７０°以下となるように設定したことを特徴とする帯電装置。
液体状のイオン性導電性媒体を被帯電部材に接触させ、当該イオン性導電性媒体に電圧を印加することによって像担持体の表面を帯電する帯電装置を備えた画像形成装置において、前記液体状のイオン性導電性媒体中に界面活性剤を混入させるとともに、前記界面活性剤が混入された液体状のイオン性導電性媒体の被帯電部材に対する接触角が、７０°以下となるように設定したことを特徴とする画像形成装置。