JP3838235B2

JP3838235B2 - 接触帯電器及び画像形成装置

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Publication number: JP3838235B2
Application number: JP2003334725A
Authority: JP
Inventors: 雄司長友; 麻紀子丹後
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005099550A; US20050069345A1; US6999699B2

Description

本発明は、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる接触帯電器及びこれを用いた画像形成装置に関する。

＜コロナ帯電器＞
従来、電子写真装置等の画像形成装置においては、電子写真用の感光体等の被帯電体を帯電する手段として、コロナ放電を利用したコロナ帯電器が主に用いられてきた。
コロナ帯電器は、被帯電体と非接触に配置され、例えばワイヤ電極や針電極等に高電圧を印加してコロナ放電を起こして、その放電電流の一部を被帯電体に流すことで被帯電体を所定の電位に帯電させるものである。

しかしながら、コロナ帯電器はコロナ放電を利用するため、多量のオゾンが発生し、オゾン臭気による環境上の問題がある。また、多量のオゾンによって被帯電体が劣化したりコロナ放電による放電生成物が被帯電体表面に付着したりして画像品質の低下を引き起こしたり、被帯電体が削れ無くなって被帯電体の寿命を短くしていた。さらに、高電圧電源が必要であり、電源コストが高くついた。

＜接触帯電器（放電帯電）＞
そこで近年、コロナ帯電器に代わる接触帯電器が多数提案されている。例えばローラ帯電器、ファーブラシ帯電器、ブレード帯電器等が提案されている。これらは、被帯電体と帯電部材との微小な間隙で起こる放電現象を利用して被帯電体を帯電させる。帯電部材を被帯電体に接触配置し、帯電部材に電圧を印加して被帯電体を所定の電位に帯電する。

ローラ帯電器は、例えば導電性弾性層を有する弾性ローラを含んでおり、これを被帯電体に接触させてニップを形成し、弾性ローラに電圧を印加して被帯電体を帯電するものである。弾性ローラは被帯電体に従動回転させるものが多い。

ファーブラシ帯電器は、例えば導電性植毛繊維を有するファーブラシローラで構成され、これを被帯電体に接触させてニップを形成し、ファーブラシに電圧を印加して被帯電体を帯電するものである。極めて細い繊維を用いるため、ファーブラシに電圧を印加したときに被帯電体との間の電界に局所的に強い部分が発生し、その部分でパッシェン則から逸した過剰放電が起きて帯電ムラが発生してしまうという難点がある。また、被帯電体とブラシ繊維の接触は線接触及び点接触の集合であるため、被帯電体とファーブラシとの接触面積を充分に確保することが困難であり、接触不足による帯電不足をなくすことができなかった。

これらの接触帯電器は、コロナ帯電器に比べて低電圧電源で帯電できるものの、パッシェン則に従うため所望の帯電電位に閾値電圧を加えた電圧を帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電器に比べてオゾン発生量は減少するものの、放電現象を利用した帯電方式によるものであるため放電生成物による弊害は避けられない。

＜接触帯電器（注入帯電）＞
このような問題を解決するために、放電現象を利用せずに被帯電体に直接電荷を注入する接触帯電器が提案されている。例えば、磁気ブラシ帯電器、ローラ帯電器、ファーブラシ帯電器等がある。
これらは、帯電部材に印加した電圧とほぼ等しい電圧に被帯電体を帯電させるもので、前記の放電現象を利用した接触帯電器よりもさらに低い電圧で利用できる。また、放電が起きないため放電生成物は発生せず、放電生成物による弊害はない。

磁気ブラシ帯電器は、例えば、磁気ローラを覆った非磁性スリーブと、そのスリーブ上に拘束した導電性磁性粒子から構成され、該導電性磁性粒子からなる穂（磁気ブラシ）を被帯電体に接触させてニップを形成し、磁気ブラシに電圧を印加して被帯電体を注入帯電するものである。この方式の帯電器は、構成が複雑であるためコストが高いという難点がある。また、導電性磁性粒子の脱落や、感光体等の被帯電体への付着による画像ノイズも問題であった。

ローラ帯電器は、例えば導電性弾性ローラを被帯電体に接触させてニップを形成し、弾性ローラに電圧を印加して被帯電体を注入帯電するものである。被帯電体を注入帯電するにはローラ表面と被帯電体相互の充分な接触面積が要求されるが、弾性ローラを被帯電体に従動回転させるだけでは充分な接触面積は得られない。そこで充分な接触面積を得るために、弾性ローラの周速と被帯電体の周速とに差をつけたうえで、弾性ローラによって被帯電体を摺擦する。すると、弾性ローラは被帯電体と面接触しているため大きな摩擦力が働く。そのため帯電部材や被帯電体表面が削れて画像ノイズが発生し易い、また、それらの寿命が短いという問題がある。

かかる摩擦力を低減するために、特開平１０−３０７４５８号公報は導電性微粒子を接触ニップに介在させるローラ帯電器を提案している。それでもやはりファーブラシや磁気ブラシのような線接触及び点接触を利用する帯電器と比べると摩擦力は大きく、帯電部材と被帯電体が削れるために画像ノイズが発生することとそれらが短寿命である問題は解決されない。

ファーブラシ帯電器については、例えば特開平１０−３０７４５７号公報や特開２０００−８１７１４号公報に、導電性微粒子を塗布したファーブラシを被帯電体に接触させてニップを形成し、ファーブラシに電圧を印加して被帯電体を注入帯電するものが開示されている。ファーブラシは被帯電体と線接触或いは点接触するので摩擦力は小さく、帯電部材と被帯電体の摩耗量はかなり少ない。また、放電現象を利用しないため、過剰放電による帯電ムラをなくすことができる。さらに、被帯電体とファーブラシとの間に導電性微粒子が介在するため、前記の放電現象を利用したファーブラシ帯電と比べて、ファーブラシの被帯電体との接触不足を改善することができる。

特開平１０−３０７４５８号公報特開平１０−３０７４５７号公報特開２０００−８１７１４号公報

ところが、上述した従来のファーブラシ注入帯電器では、ファーブラシと被帯電体との接触抵抗（電気抵抗）を充分に下げることができず均一な帯電ができない、という問題が起こることがあった。前述の特開２０００−８１７１４号公報には、外径１４ｍｍのファーブラシを３０ｍｍφの感光体に接触配置し、ニップ幅３ｍｍを形成して感光体を帯電する例が挙げられている。しかし、ファーブラシと感光体との接触抵抗を低減させるためにファーブラシの押込み量を適切な範囲に確保することの重要性については触れられていない。注入帯電は、主に帯電部材と被帯電部材との接触部分で行われるが、たとえ充分な接触面積を確保できたとしても、接触抵抗が大きければ帯電ムラのない均一な帯電を行うことができないのである。接触面積に加えて押込み量を適切に確保することが必要である。

本発明は、被帯電体に接触させるファーブラシを有する接触帯電器であって、ファーブラシと被帯電体との接触抵抗（電気抵抗）を充分に下げ、帯電ムラのない均一な帯電を行うことができる接触帯電器を提供することを課題とする。
また、本発明は、低電圧でオゾンレスで低コストで長期にわたり安定した帯電を行うことができる接触帯電器を提供することを課題とする。
また、本発明は、感光体の帯電を接触帯電器により行うタイプの電子写真方式の画像形成装置であって、感光体を均一に長期にわたり安定して帯電させることができ、それだけ長期にわたり画像ノイズの抑制された良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、被帯電体に接触させるファーブラシを有し該ファーブラシと被帯電体との間に帯電補助粒子を介在させて被帯電体を帯電する接触帯電器を提供する。この接触帯電器は、前記ファーブラシの繊維の体積抵抗率が１×１０¹Ω・ｃｍ〜１×１０⁸Ω・ｃｍ、前記帯電補助粒子の一次粒径が０．０１μｍ〜１０μｍであり、前記ファーブラシの被帯電体への押込み量を０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下にして前記ファーブラシと被帯電体とを相対移動させて被帯電体を帯電するものである。

また本発明は前記課題を解決するため、かかる接触帯電器と、該接触帯電器により帯電される被帯電体である感光体と、該感光体に画像露光して静電潜像を形成する露光装置と、該感光体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた電子写真方式の画像形成装置を提供する。

かかる接触帯電器のファーブラシは被帯電体と線接触や点接触するのでファーブラシ・被帯電体間の摩擦力は小さく、帯電に伴うファーブラシと被帯電体の摩耗の量を充分小さく抑制でき、それだけ接触帯電器及び被帯電体の寿命を長くすることができる。

また、かかる接触帯電器は放電現象を利用しないため、過剰放電による帯電ムラをなくすことができる。さらに、低電圧でオゾンレスで低コストで帯電を行うことができる。
ファーブラシは被帯電体と線接触や点接触するのであるが、被帯電体とファーブラシとの間に帯電補助粒子が介在するため、ファーブラシの被帯電体との接触面積を充分に確保することができ（より正確にはファーブラシと被帯電体相互の接触面積を充分に確保することと同等の効果が得られ）、それにより所望の注入帯電が可能である。

ファーブラシの繊維の体積抵抗率を１×１０¹Ω・ｃｍ〜１×１０⁸Ω・ｃｍとすることで、ファーブラシから被帯電体へ注入電荷を充分に供給することができ、帯電補助粒子の一次粒径を０．０１μｍ〜１０μｍとすることで、帯電補助粒子をファーブラシに安定して付着させることができ、ファーブラシの被帯電体への押込み量を０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下にすることで、ファーブラシと被帯電体との間に適切な押圧力が働いてファーブラシと被帯電体との接触抵抗（電気抵抗）を充分低くしつつ注入帯電のための接触面積を得ることができる。
これらにより本発明に係る接触帯電器は被帯電体を均一に且つ長期にわたり安定して帯電させることができる。

また、かかる接触帯電器を用いた本発明に係る画像形成装置によると、感光体表面を均一に且つ長期にわたり安定して帯電させることができ、それだけ長期にわたりが画像ノイズの抑制された良好な画像を形成できる。

以上説明したように本発明によると、被帯電体に接触させるファーブラシを有する接触帯電器であって、ファーブラシと被帯電体との接触抵抗（電気抵抗）を充分に下げ、帯電ムラのない均一な帯電を行うことができる接触帯電器を提供することができる。
また本発明によると、低電圧でオゾンレスで低コストで長期にわたり安定した帯電を行うことができる接触帯電器を提供することができる。
さらに本発明によると、感光体の帯電を接触帯電器により行うタイプの電子写真方式の画像形成装置であって、接触帯電器として本発明に係る接触帯電器を採用することで、感光体を均一に長期にわたり安定して帯電させることができ、それだけ長期にわたり画像ノイズの抑制された良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。

以下本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る接触帯電器２を備えた電子写真方式の画像形成装置の例の概略構成を示している。
＜画像形成装置＞
図１に示す画像形成装置は、ドラムタイプの感光体１を備えており、該感光体の周囲に接触帯電器２、画像露光装置４、現像装置５、中間転写装置６及びクリーニング装置７がこの順序で配置されている。中間転写装置６には２次転写ローラ８が臨んでいる。定着ローラ対９も設けられている。現像装置５は現像ローラ５１等を備えており、中間転写装置６は感光体１に臨む無端転写ベルト６１と該ベルト６１を間にして感光体１に臨む転写ローラ６２とを含んでいる。クリーニング装置７は感光体１に当接するクリニングブレード７１等を備えている。

この画像形成装置によると、図示省略の駆動手段にて図中ＣＷ方向に回転駆動される感光体１の表面が接触帯電器２にて一様に帯電され、その帯電域に露光装置４から原稿画像或いは画像データに応じて画像露光が施され、感光体１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置５の、現像バイアスを印加された現像ローラ５１にて現像され、可視トナー像とされる。また、中間転写装置６においては、中間転写ベルト６１は図示省略の駆動手段にて図中ＣＣＷ方向に回転駆動されるとともに転写ローラ６２に転写電圧が印加される。

転写ベルト６１に到来した感光体１上のトナー像は転写電圧を印加された転写ローラ６２にて転写ベルト６１上に転写される。一方、図示省略の記録媒体供給部から供給された記録媒体Ｓが転写ベルト６１上のトナー像と同期をとって転写ベルト６１と２次転写ローラ８との間に供給され、転写電圧を印加された該２次転写ローラ８にて転写ベルト６１上のトナー像が記録媒体Ｓに転写される。トナー像が転写された記録媒体Ｓは引き続き定着ローラ対９に送られ、そこでトナー像が加熱加圧下に定着され、その後図示省略のトレイに排出される。

＜接触帯電器＞
接触帯電器２は基本的には、ここでの被帯電体である感光体１に接触させる接触帯電部材としてのファーブラシ２１を有し、該ファーブラシと感光体１との間に帯電補助粒子３を介在させて感光体１を帯電するものである。ファーブラシの繊維の体積抵抗率が１×１０¹Ω・ｃｍ〜１×１０⁸Ω・ｃｍ、帯電補助粒子３の一次粒径が０．０１μｍ〜１０μｍであり、ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下にしてファーブラシ２１と感光体１とを相対移動させて感光体１を帯電するものである。

図２は接触帯電器２の全体の概略斜視図であり、図３は該帯電器の一部を拡大して示す図である。
この帯電器２は、基布２ａにブラシ繊維２ｂからなるブラシパイルを植設し、該基布２ａを円柱形状の芯金ローラ２０の表面に両面接着テープで貼着して形成したローラタイプのファーブラシ２１を備えている。なお、基布の裏面は導電塗料を塗布することによって導電性となっており、上記両面テープの一部を欠いて置くことで、基布の裏面と芯金ローラ２０とを直接接触させ、ファーブラシ２１と芯金ローラとが電気的に導通するようになっている。このファーブラシ２１は芯金ローラ２０を介して電源ＰＷから所定の帯電用電圧を印加し、図示省略の駆動手段にて回転駆動して使用する。
なお、帯電器２としては、基布にブラシ繊維２ｂからなるブラシパイルを植設し、該基布を板金等に接着剤等で貼着して形成した固定タイプのファーブラシを有するものでもよい。

また、ファーブラシはブラシ繊維を傾かせる工程の有無により、直毛ブラシと斜毛ブラシの二つのタイプがあるが、どちらも利用できる。斜毛タイプは、被帯電体に対して繊維が寝るので被帯電体との接触領域を確保し易く、電荷を注入する領域が増え、それだけ均一な帯電を行うことができる。このため、斜毛タイプの方が有利である。ローラタイプのファーブラシの回転方向については、被帯電体を逆なでする方向では繊維が乱れて繊維の抜けが発生し、帯電不良が起きてしまうので、被帯電体を順なでする方向が有利である。

いずれにしても、ブラシ繊維２ｂとしては、一般に知られている繊維に導電性材料を分散したものを利用することができる。かかる繊維材料としては、ポリアミド（ナイロン）、ビニロン、アクリル、ポリエステル、レーヨンなどを例示できる。
導電性材料としては、アルミニウム、鉄、銅、ニッケルなどの金属や、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンなどの導電性酸化物、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブなどの炭素微粒子などを例示できる。
ブラシ繊維２ｂとしては、ユニチカ（株）製のＵＵＮ、ＧＢＮ、ＳＵＮといった導電性ポリアミド（導電性ナイロン）や、ユニチカ（株）製のＵＳＶ（導電性ビニロン）、ＲＥＣ（導電性レーヨン）などを例示できる。

被帯電体である感光体１にピンホールなどの欠陥がある場合に、ファーブラシから該欠陥部分へ過電流が流れてブラシ軸方向の帯電不良が起きることと、過電流が流れたファーブラシ繊維によりブラシ回転方向の帯電不良が起きることと、過電流が流れることによりファーブラシ繊維と感光体１の欠陥部分が劣化することとを防止するために、いずれのタイプのファーブラシを採用するにしても、ファーブラシの繊維の体積抵抗率は１×１０¹Ω・ｃｍ以上とする。また、充分な帯電を行うのに必要な帯電電流を流すために、ファーブラシの繊維の体積抵抗率は１×１０⁸Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。ファーブラシの繊維の体積抵抗率は１×１０²Ω・ｃｍ〜１．２×１０⁵Ω・ｃｍであることがより好ましい。

ファーブラシを構成するブラシ繊維２ｂの太さについては、１デニール〜１０デニールが好ましい。
ブラシ繊維２ｂの植毛密度については、１５５本／ｍｍ²〜１００００本／ｍｍ²であることが好ましい。植毛密度が小さすぎると、ファーブラシの感光体１への充分な接触面積を得ることができず、帯電不良が発生してしまう。また、１００００本／ｍｍ²を超えてくる植毛密度のファーブラシを製造することは困難又は不可能である。ブラシ繊維２ｂの植毛密度は２１７本／ｍｍ²〜１００００本／ｍｍ²であることがより好ましい。

＜帯電補助粒子＞
帯電補助粒子３の材料としては、例えば、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物や、カーボンブラック、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブなどの炭素微粒子などを利用することができる。

金属酸化物を用いる場合、主金属元素と異なる金属元素を含有した金属酸化物を用いることも可能である。例えば、酸化亜鉛にアルミニウムを含有させたもの、酸化錫にアンチモンを含有させたもの、或いは芯材として酸化チタン、ホウ酸アルミニウム、硫酸バリウム等を用い、その表面をアンチモンを含有する酸化錫で覆ったものなどである。

これらの中で、帯電補助粒子３としては、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンなどの金属酸化物、アルミニウムを含有する酸化亜鉛、アンチモンを含有する酸化錫、及びこれらを少なくとも表面に有する微粒子が好ましい。これらは白色或いは白色に近い色を呈するため露光の妨げになり難く、また紙面上に転写された場合に粒子が目立ち難いからである。

市販されているものとしては、導電性酸化亜鉛は２３Ｋ（ハクスイテック株式会社製）、導電性酸化錫はＳＮ−１００Ｐ（石原産業株式会社製）、導電性酸化錫で覆われた金属酸化物はＥＴ−３００Ｗ（石原産業株式会社製）、パストラン４３１０（三井金属鉱業株式会社製）などがある。

帯電補助粒子３の一次粒径は、０．０１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。帯電補助粒子の一次粒径が小さすぎると、帯電補助粒子の製造コストが高くなり帯電器が高コストになってしまう。大きすぎると、ローラ型のファーブラシの場合、回転により帯電補助粒子３に働く遠心力が大きくなり、ファーブラシからの離脱量が増え、長期に渡り安定した帯電を行うことが困難となる。
帯電補助粒子３の一次粒径は、０．０１μｍ〜２μｍであることがより好ましい。

帯電補助粒子３の体積抵抗率は、１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。１×１０¹⁰Ω・ｃｍを超えると、ファーブラシから感光体１へ充分な電荷を供給することができなくなり、帯電ムラが発生してしまう。
帯電補助粒子３の体積抵抗率は、１×１０⁸Ω・ｃｍ以下であることがより好ましい。帯電補助粒子３の体積抵抗率は、小さすぎると感光体表面に付着したときに像流れを引き起こすので、１×１０^-4Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。

＜帯電補助粒子の付着量＞
ファーブラシ２１への帯電補助粒子３の付着については、例えば、平板上に帯電補助粒子３を適量散布し、その上にファーブラシ２１を接触配置し回転させて帯電補助粒子３を塗布することで行える。平板上に散布する帯電補助粒子３の量を変えることで、ファーブラシへの付着量を制御することができる。

ファーブラシ２１のブラシ繊維が植毛されている空間における帯電補助粒子３の平均付着量は０．３ｍｇ／ｃｍ³〜２０ｍｇ／ｃｍ³が好ましい。帯電補助粒子３の付着量が少なすぎると、帯電補助粒子３を介したファーブラシ２１と感光体１との接触量が不足し帯電不良が発生する。また、帯電補助粒子３はブラシから離脱していくので長期安定性に欠ける。逆に多すぎると、ファーブラシ２１から感光体１へ帯電補助粒子３の凝集物が移行し、画像ノイズが発生してしまう。また、ファーブラシ２１から帯電補助粒子３が飛散して周囲を汚してしまうという弊害も生じる。
ファーブラシ２１のブラシ繊維が植毛されている空間における帯電補助粒子の平均付着量は０．６ｍｇ／ｃｍ³〜１５ｍｇ／ｃｍ³がより好ましい。

ブラシ繊維の感光体１と接触する部分に限らず、さらにブラシ繊維の根元側にも帯電補助粒子３を付着させることで、根元側に付着した帯電補助粒子３を帯電ニップ部に供給して離脱した帯電補助粒子３を補うことができる。つまりファーブラシローラを回転させると根元側に付着した帯電補助粒子３に弱い遠心力が働き、該補助粒子が徐々にブラシ先端側へ移動して帯電ニップ部に供給されるのである。ファーブラシ２１が感光体１を帯電する機能と帯電補助粒子３を自ら供給する機能を兼ね備えることで、簡易な構成で且つ一層長期にわたり安定した帯電が可能となる。

既述のとおり直毛ブラシだけでなく、斜毛ブラシも利用可能である。斜毛ブラシは被帯電体との接触面積を確保し易いため、均一帯電を行うためには有利である。さらに、斜毛ブラシでは、ファーブラシローラの根元側の帯電補助粒子３は、ファーブラシローラの傾斜している外側の繊維によって覆われているので、過剰に帯電ニップ部に移動したり飛散したりすることがなく、帯電補助粒子３を帯電ニップ部へより安定して供給することができる。

他の帯電補助粒子供給手段を設けてもよい。例えば、帯電補助粒子３を現像剤に混入しそれを感光体１に付着させ帯電ニップ部に移動させるものや、ローラやファーブラシやブレード等の供給部材を用いて帯電補助粒子３を供給してもよい。このように他の供給手段を追加することで、さらに長期にわたり安定した帯電が可能となる。

＜帯電＞
帯電補助粒子３を付着させたファーブラシ２１を所定の押込み量で感光体１に当接し、ファーブラシ２１を回転させながらこれに電源ＰＷからＤＣバイアスを印加して感光体１を帯電させる。すると印加電圧とほぼ同じ帯電電位で、且つ、均一な帯電が得られる。さらに、例えば１千枚印字後でも帯電性は良好である。

前記ＤＣバイアスに交番電圧（ＡＣ）を重畳してもよい。例えば、ＤＣバイアス−６００Ｖにピーク間電圧５００Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波を重畳する例を挙げることができる。

＜ファーブラシの回転＞
ファーブラシ２１の表面の移動方向と感光体１表面の移動方向が逆（カウンタ）のとき、ファーブラシ２１の感光体１に対する相対速度比（相対周速比）θは、１≦θ＜５であることが好ましい。θが小さすぎると、ファーブラシ２１の感光体１への十分な接触量を得ることができず、帯電不良が発生してしまう。逆にθが大きすぎると、ファーブラシ２１が感光体１を摺擦する機会が増えるため、感光体１の表面を傷っけて帯電ムラが発生し易くなり、また感光体１とファーブラシ２１の削れ量が増してそれらの寿命が短くなってしまう。さらに、ファーブラシ２１に付着している帯電補助粒子３に働く遠心力が大きいため該粒子のファーブラシ２１からの離脱量が増して、長期にわたり安定した帯電が得られない、という問題も発生する。
上記のカウンタ回転のときのファーブラシ２１の感光体１に対する相対速度比θは、１．５≦θ＜４であることがより好ましい。

ファーブラシ２１の表面を感光体１の表面の移動方向と同じ方向（ウイズ）に移動することも可能である。このとき、ファーブラシ２１の感光体１に対する相対速度比θは、１．５≦θ＜５であることが好ましい。カウンタ動作の場合と同じ相対速度比を得るためには、回転数を増やす必要がある。回転数を増やすと、ファーブラシ２１が感光体１を摺擦する機会が増えるため、感光体１の表面を傷つけて帯電ムラが発生し易くなり、また感光体１とファーブラシ２１の削れ量が増してそれらの寿命が短くなってしまう。さらに、ファーブラシ２１に付着している帯電補助粒子３に働く遠心力が大きいため該粒子のファーブラシ２１からの離脱量が増して、長期にわたり安定した帯電が得られない、という問題も発生する。以上の点から、ファーブラシ２１の回転方向は、感光体１の表面の移動方向と逆（カウンタ）の方が有利である。

なお、上記のウイズ回転のときのファーブラシ２１の感光体１に対する相対速度比θは、２≦θ＜４であることがより好ましい。

＜ファーブラシの押込み量＞
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量は０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。押込み量が少なすぎると、ファーブラシ２１と感光体１との十分で安定した接触量（接触ニップ）が得られず、また押圧力が小さくなり、ブラシ繊維及び帯電補助粒子３と感光体１との接触抵抗（電気抵抗）を充分に下げることができなくなり、帯電不足による帯電ムラが発生してしまう。逆に押込み量が多すぎると、ファーブラシ２１から感光体１へ過剰な押圧力が働くため、摩擦力が大きくなり、感光体１の表面を傷つけ帯電ムラを引き起こし易くなり、また感光体１とファーブラシ２１の摩耗量が増してそれらの寿命が短くなってしまうという弊害が生じる。さらに、ブラシ繊維の形状の変位量が多くなるので、ブラシ繊維が帯電ニップ部を通過し感光体１から離れて元の形状に復元する時の、ブラシ繊維に付着している帯電補助粒子３に働く繊維から離れる方向の力が大きくなり、ブラシ繊維からの帯電補助粒子３の離脱量が多くなり、長期にわたり安定した帯電が得られなくなる。

ファーブラシ２１の感光体１への押込み量は０．２４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下がより好ましく、０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下がさらに好ましい。

＜実施例＞
以下に本発明に係る接触帯電器を採用して画像形成した実施例及び比較例を説明する。以下の実施例、比較例における印字は市販のプリンタ（ミノルタ・キューエムエス（株）製 magicolor 2200 DeskLaser) において帯電器を次に説明する本発明に係る接触帯電器に置き換えて、Ｂ／Ｗ５％チャートの印字にて行った。

接触帯電器として図２及び図３に示す構成を持つファーブラシ２１を用いて評価を行った。ブラシパイル２ｂとして、ナイロン６にカーボンブラックを分散したユニチカ（株）製のＵＵＮ（導電性ナイロン）を用いた。このブラシパイル２ｂを植設した基布を直径６ｍｍ（６ｍｍφ）の芯金２０に巻き付けて両面接着テープで固定し（基布＋両面接着テープの厚み：０．５ｍｍ）、ローラ状にした。その後、ブラシ毛を傾斜させる斜毛工程を経て斜毛ブラシローラとした。斜毛方向は、ファーブラシ２１の表面の移動方向と感光体の表面の移動方向が逆（カウンタ）のときに、ファーブラシ２１の繊維がファーブラシ２１の回転方向の上流側に傾く方向（順なで方向）とした。斜毛前のブラシの外径は１３．８ｍｍ、斜毛後のブラシ外径は１２．２ｍｍであった。斜毛処理の前後のブラシ回転軸の放射方向における繊維長の変化率は、０．２１であった。

前記プリンタにおける感光体の外径は３０ｍｍで、これを１００ｒｐｍ（システムスピード１６０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動して用いた。帯電補助粒子３を付着させたファーブラシ２１を感光体に当接し、ファーブラシ２１を感光体の表面の移動方向と逆方向に移動するように（カウンタ）回転させた。このときのファーブラシ２１の感光体に対する相対速度比は２とした。ファーブラシ２１に−７００ＶのＤＣバイアスを印加して感光体を帯電させた。

（実施例１）
ブラシ繊維２ｂとして、ブラシ繊維の体積抵抗率が５×１０³Ω・ｃｍ、繊維の太さが２デニール、植毛密度が５２７本／ｍｍ²のユニチカ（株）製のＵＵＮ（導電性ナイロン）を用いた。帯電補助粒子としては、一次粒径０．２μｍの導電性酸化錫を用いた。この導電性酸化錫をファーブラシ２１に付着させ、感光体に押込み量０．５ｍｍで押込み、感光体を帯電させた。なお、帯電補助粒子として用いた導電性酸化錫粒子のファーブラシ２１のブラシ繊維２ｂが植毛されている空間における平均付着量は１．４ｍｇ／ｃｍ³である。

（実施例２）
ブラシ繊維の体積抵抗率が１×１０¹Ω・ｃｍのユニチカ（株）製のＵＵＮ（導電性ナイロン）を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例３）
ブラシ繊維の体積抵抗率が１×１０²Ω・ｃｍのユニチカ（株）製のＵＵＮ（導電性ナイロン）を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例４）
ブラシ繊維の体積抵抗率が１．２×１０⁵Ω・ｃｍのユニチカ（株）製のＵＵＮ（導電性ナイロン）を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例５）
ブラシ繊維の体積抵抗率が１×１０⁸Ω・ｃｍのユニチカ（株）製のＵＵＮ（導電性ナイロン）を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。

（実施例６）
帯電補助粒子として一次粒径０．０１μｍの導電性酸化錫を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例７）
帯電補助粒子として一次粒径２μｍの導電性酸化錫を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例８）
帯電補助粒子として一次粒径１０μｍの導電性酸化錫を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。

（実施例９）
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を０．１ｍｍとする以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例１０）
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を０．２４ｍｍとする以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例１１）
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を０．３ｍｍとする以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例１２）
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を０．８ｍｍとする以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例１３）
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を１ｍｍとする以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（実施例１４）
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を２ｍｍとする以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。

（比較例１）
ブラシ繊維の体積抵抗率が１×１０⁰Ω・ｃｍのユニチカ（株）製のＵＵＮ（導電性ナイロン）を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（比較例２）
ブラシ繊維の体積抵抗率が１×１０⁹Ω・ｃｍのユニチカ（株）製のＵＵＮ（導電性ナイロン）を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（比較例３）
帯電補助粒子として一次粒径１５μｍの導電性酸化錫を用いる以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（比較例４）
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を０．０５ｍｍとする以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。
（比較例５）
ファーブラシ２１の感光体１への押込み量を２．２ｍｍとする以外は、実施例１と同じ条件で感光体を帯電させた。

以上の実施例、比較例において、ファーブラシ２１にＤＣバイアス−７００Ｖを印加して感光体１を帯電したときの感光体の表面電位を測定し、帯電性と帯電ムラの評価を行った。初期と１千枚印字後に測定を行った。帯電性については、ファーブラシ２１への印加電圧と感光体の表面電位との差｜ΔＶ｜で評価を行った。帯電ムラについては、帯電電位のムラΔＶで評価を行った。また、感光体にピンホールがあるときのブラシの損傷及び帯電不良も評価した。これらの結果を表１に示す。
表面電位測定は、トレック・ジャパン（株）製の表面電位計MODEL344、プローブ6000B-16にて行った。

表１における帯電性の評価基準は次のとおりである。
（帯電性の評価基準）
◎：｜ΔＶ｜＜２０Ｖ ○：２０Ｖ≦｜ΔＶ｜＜３０Ｖ
△：３０Ｖ≦｜ΔＶ｜＜５０Ｖ ×：５０Ｖ≦｜ΔＶ｜
（帯電ムラの評価基準）
◎：ΔＶ＜２０Ｖ ○：２０Ｖ≦ΔＶ＜３０Ｖ
△：３０Ｖ≦ΔＶ＜５０Ｖ ×：５０Ｖ≦ΔＶ
（ピンホールリークの評価基準）
◎：ブラシの損傷及び帯電不良がない ○：ブラシの損傷が少しあるが帯電不良はない
△：ブラシの損傷及び帯電不良がある ×：ブラシの損傷及び帯電不良が著しい

以上説明したように、所定の体積抵抗率のファーブラシと、所定の一次粒径の帯電補助粒子を用いた帯電器を用い、ファーブラシの被帯電体への押込み量を所定のものとすることで、放電帯電で発現していた過剰放電をなくし、ファーブラシの被帯電体との接触面積を十分に確保し、ファーブラシから被帯電体へ注入電荷を十分に供給し、しかもファーブラシと被帯電体との接触抵抗を十分低くするので、均一な注入帯電が可能となった。
さらに、ファーブラシと被帯電体の摩耗量を少なくしてそれらの寿命を長くし、帯電補助粒子をファーブラシに安定して付着させ、ファーブラシの根元側に付着した帯電補助粒子をニップ部に供給して離脱した帯電補助粒子を補えるので、長期にわたり安定した帯電が可能となった。
またこれらにより、低電圧でオゾンレスで低コストな帯電器及びこれを用いた新規かつ有用な画像形成装置を提供できた。

本発明は電子写真方式の画像形成において長期にわたり良好な画像を提供することに利用できる。

本発明に係る画像形成装置の１例の概略構成を示す図である。接触帯電器の斜視図である。図２に示す接触帯電器の一部を概略的に拡大して示す図である。

符号の説明

１感光体６中間転写装置
２接触帯電器６１無端中間転写ベルト
２０芯金ローラ６２転写ローラ
２１ファーブラシ７クリーニング装置
２ａ基布７１グリーニングブレード
２ｂブラシ繊維８２次転写ローラ
ＰＷ電源９定着ローラ対
３帯電補助粒子
４画像露光装置
５現像装置
５１現像ローラ

Claims

被帯電体に接触させるファーブラシを有し該ファーブラシと被帯電体との間に帯電補助粒子を介在させて被帯電体を帯電する接触帯電器であって、前記ファーブラシは、ポリアミド、ビニロン、アクリル、ポリエステル及びレーヨンから選ばれた繊維材料に金属、導電性酸化物及び炭素微粒子から選ばれた導電性材料を分散させた体積抵抗率が１×１０²Ω・ｃｍ〜１．２×１０⁵Ω・ｃｍ、太さ１デニール〜１０デニールのブラシ繊維からなるブラシパイルを基布にブラシ繊維植毛密度１５５本／ｍｍ²〜１００００本／ｍｍ²で植設し、該基布を芯金ローラ又は板金に貼着してなり、前記帯電補助粒子の一次粒径が０．０１μｍ〜２μｍであり、前記ファーブラシの被帯電体への押込み量を０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下にして前記ファーブラシと被帯電体とを相対移動させて被帯電体を帯電することを特徴とする接触帯電器。
請求項１記載の接触帯電器と、該接触帯電器により帯電される被帯電体である感光体と、該感光体に画像露光して静電潜像を形成する露光装置と、該感光体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた電子写真方式の画像形成装置。