JP5950729B2 - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機などの画像形成装置にて用いられる帯電装置、及びその画像形成装置に関するものである。
電子写真方式の画像形成装置における電子写真感光体（感光体）の帯電方式として、ブラシ帯電方式がある。この帯電方式には、帯電部材としての帯電ブラシと感光体との間で発生する放電を用いた放電方式と、帯電ブラシから感光体に直接電流を流すことで帯電する注入帯電方式がある。
ブラシ帯電方式で用いられるロールタイプの帯電ブラシ（以下「ロールブラシ」ともいう。）は、筒状の金属製の芯金に、繊維が植毛された帯状の基布を隙間無く螺旋状に巻き付けることで作製することができる。このようなロールブラシを用いる場合、芯金に対する帯状の基布の巻き目の近傍に生じる巻き隙間に起因して、感光体の帯電ムラ（以下「巻き目ムラ」ともいう。）が生じ、その結果画像に濃度ムラが生じてしまうことがある。特に、注入帯電方式では、繊維から直接電流を流すことによって感光体を帯電させるため、巻き隙間が生じると、その部分ではまったく感光体を帯電させることができない。従って、注入帯電方式では、放電方式よりも画像に生じる濃度ムラが大きくなってしまうことがある。
この巻き目ムラの解決手段の一つとして、ロールブラシの繊維の先端を倒して隙間を埋める斜毛加工が提案されている（特許文献１）。
又、カラー画像形成装置においては、長期間使用したブラシを用いると、各色で巻き目ムラが生じてしまうことがある。そして、各色の巻き目ムラが重なると、ムラの濃淡が強調される重ねムラが発生してしまうことがある。
この重ねムラの解決手段の一つとして、記録材上の巻き目ムラの角度を複数の異なる角度に設定することが提案されている（特許文献２）。
特開平５−２０４２２７号公報 特開２００１−１１７３２０号公報
しかしながら、特許文献１に記載されるような斜毛加工を施しても、長期間の使用により、巻き隙間の部分から繊維の束が割れてきたり、斜毛加工が崩れてきたりしてしまうことがある。そのため、長期にわたり巻き目ムラを抑制することは難しい。
又、特許文献２の方法では、記録材上の巻き目ムラの角度を複数の異なる角度に設定することで、各色の巻き目ムラを重ならないようにして、重ねムラを低減させている。しかし、巻き目ムラ自体の発生を抑制することはできていない。
ここで、巻き目ムラの解決策として、例えばドラム状の感光体である感光体ドラムが、この感光体ドラムとロールブラシとの接触部（帯電ニップ部）を通過する間に、ロールブラシを１回転以上回転させることが考えられる。
具体的には、ロールブラシの外径を細くしたり、ロールブラシの回転数を上げたり、感光体ドラムの線速（表面移動速度、周速度）を下げたりするといった方法が挙げられる。しかし、例えば、外径８４ｍｍで線速３００ｍｍ／ｓで回転する感光体ドラムに対して、外径２４ｍｍのロールブラシを侵入量１ｍｍで当接させた場合には、次のようなことになる。即ち、感光体ドラムが帯電ニップ部を通過する時間でロールブラシが１回転するためには、２７００ｍｍ／ｓ以上のロールブラシの線速を必要とする。このような条件では、ロールブラシが感光体ドラムと接触する機会が多くなるため、感光体ドラムの表面に傷がつきやすくなり、感光体ドラムの寿命を縮めてしまうことがある。又、ロールブラシを高速で回転させるため、ロールブラシ自体の寿命も低下してしまうことがある。
ロールブラシの線速を下げるためには、感光体ドラムの線速を下げればよいが、生産性が低下してしまう。又、ロールブラシの外径を５ｍｍと細くした場合では、ロールブラシの線速は１２００ｍｍ／ｓまで下げることが可能だが、ロールブラシの芯金が細くなるため耐久性が低下してしまう。
このように、感光体ドラムの寿命が短くなったり、ロールブラシの寿命が短くなったり、生産性が低下したりするといった新たな不具合が生じてしまうため、上記解決策は現実的なものとは言い難い。
従って、本発明の目的は、長期にわたってロールブラシの巻き目ムラの発生を抑制することのできる帯電装置及び画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る帯電装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転可能な感光体を帯電処理する帯電装置において、繊維が設けられた帯状の基布を円筒状又は円柱状の芯材の外周面に巻き付けて構成され、前記感光体に接触して回転可能な第１の帯電部材と、繊維が設けられた帯状の基布を円筒状又は円柱状の芯材の外周面に巻き付けて構成され、前記第１の帯電部材よりも前記感光体の回転方向下流側において前記感光体に接触して回転可能な第２の帯電部材と、を有し、回転する前記感光体を回転する前記第１、第２の帯電部材により帯電処理する際に、前記感光体の回転方向における前記第１の帯電部材と前記感光体との接触部において前記第１の帯電部材の前記基布の巻き目に対向した前記感光体の表面の領域と、前記感光体の回転方向における前記第２の帯電部材と前記感光体との接触部において前記第２の帯電部材の前記基布の巻き目に対向する前記感光体の表面の領域とが重ならないことを特徴とする帯電装置である。
本発明の他の態様によると、回転可能な感光体と、上記本発明の帯電装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明によれば、長期にわたってロールブラシの巻き目ムラの発生を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置で用いられる帯電装置の概略構成を示す部分断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置で用いられるロールブラシの概略構成を示す部分分解側面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置で用いられるロールブラシの基布の拡大断面図である。 ロールブラシの芯金に対する基布の巻き付け角度を説明するための模式図である。 ロールブラシの巻き隙間によって発生する感光体ドラム上の帯電ムラを説明するための模式図である。 ロールブラシの巻き隙間によって発生する感光体ドラム上の帯電ムラに起因する記録材上の画像ムラの角度（ムラ角度）を説明するための模式図である。 巻き目ムラの抑制効果を説明するための模式図である。 巻き目ムラの発生態様を説明するための模式図である。 第１、第２のロールブラシにおける基布の巻き付け方向を説明するための模式図である。 第１、第２ロールブラシの角度差を説明するための模式図である。 実施例２のロールブラシの概略構成を示す側面図である。
以下、本発明に係る帯電装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
第１の実施形態
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態では、画像形成装置１００は、電子写真式のタンデムタイプの画像形成装置である。
画像形成装置１００は、第１、第２、第３、第４の４つの画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋを有する。４つの画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋでは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像が、潜像形成、現像、転写のプロセスを経て形成される。
尚、本実施形態では、各画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの基本的な構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、特に区別を要しない場合は、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの要素であることをそれぞれ示す符号の末尾のｙ、ｍ、ｃ、ｋは省略して総括的に説明する。
画像形成部Ｐは、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体（感光体）である感光体ドラム３を有する。本実施形態で使用する感光体ドラム３は、ドラム形状のＯＰＣ（有機感光体）である。この感光体ドラム３は、直径φ８４ｍｍのアルミニウム製のドラム基体上に、下引き層、正電荷注入防止層、電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層を下から順に設けたものである。画像出力時には、各画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの各感光体ドラム３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋは、図中矢印方向（反時計回り）に回転駆動され、その外周面（表面）に各色のトナー像が形成される。
各画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの各感光体ドラム３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋに隣接して、中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト１１１が配置されている。例えばフルカラー画像の形成時には、各感光体ドラム３の表面に形成された各色のトナー像が、各１次転写部Ｎ１で中間転写ベルト１１１の外周面（表面）に順次重ね合わせるようにして１次転写される。又、中間転写ベルト１１１に１次転写されたトナー像は、２次転写部Ｎ２で記録材Ｓ上に一括して２次転写される。
トナー像が転写された記録材Ｓは、定着手段としての画像加熱定着器９に導入されて、その上にトナー像が定着され、記録画像形成物として画像形成装置１００の外部の排出トレイ（図示せず）に排出される。こうして画像出力動作が終了する。
更に説明すると、感光体ドラム３の表面の周囲には、その回転方向に沿って次の各手段が設けられている。先ず、帯電手段としての帯電装置２である。次に、現像手段としての現像装置１である。次に、１次転写手段としてのローラ形状の１次転写部材である１次転写ローラ（１次転写帯電器）７である。次に、クリーニング手段としてのクリーナ４である。又、感光体ドラム３の図中上方には、感光体ドラム３の回転方向において帯電装置２と現像装置１との間で感光体ドラム３を露光するように露光手段としてのレーザスキャナ５が設けられている。
本実施形態では、感光体ドラム３は、図中矢印方向（反時計回り）に２８５ｍｍ／ｓの線速（表面移動速度、周速度）で回転駆動される。そして、回転する感光体ドラム３の表面が、帯電装置２により所定の極性（本実施形態では負極性）の所定の電位に一様に帯電させられる。
一様に帯電処理された感光体ドラム３の表面は、レーザスキャナ５から出力される、画像信号に応じて変調されたレーザ光Ｌによって走査露光される。レーザスキャナ５は、光源装置、ポリゴンミラー、ｆθレンズなどを有する。レーザスキャナ５は、光源装置から発せられたレーザ光を、ポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向する。そして、ｆθレンズにより感光体ドラム３の表面の母線上に集光して露光する。これによって、感光体ドラム３の表面に画像信号に応じた静電潜像（静電像）が形成される。
各現像装置１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋにはそれぞれ、現像剤としてイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーが収容されている。トナーは、トナー供給装置６ｙ、６ｍ、６ｃ、６ｋにより、それぞれの現像装置１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋに補給されるようになっている。本実施形態では、感光体ドラム３上の静電潜像を現像するトナーの意図された帯電極性（正規の帯電極性）は負極性である。
現像装置１は、感光体ドラム３の表面の静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。本実施形態では、イメージ露光と反転現像との組み合わせにより、トナー像が形成される。即ち、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光体ドラム３上の露光部に、感光体ドラム３の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させることでトナー像が形成される。
中間転写ベルト１１１は、平行に配置された駆動ローラ１１２、２次転写対向ローラ１１３、従動ローラ１１４の３本のローラに架け渡されて張設されたエンドレスベルトである。中間転写ベルト１１１は、駆動ローラ１１２に駆動力が伝達されて、図中矢印方向（時計回り）に、感光体ドラム３と同じ線速（表面移動速度、周速度）で回転駆動される。中間転写ベルト１１１の内周面側において、各感光体ドラム３に対向する位置に、１次転写ローラ７が配置されている。１次転写ローラ７は、中間転写ベルト１１１を介して感光体ドラム３に押圧され、中間転写ベルト１１１と感光体ドラム３とが接触する１次転写部（１次転写ニップ部）Ｎ１を形成している。又、中間転写ベルト１１１の外周面側において、２次転写対向ローラ１１３に対向する位置には、２次転写手段としてのローラ形状の２次転写部材である２次転写ローラ１２０が配置されている。２次転写ローラ１２０は、中間転写ベルト１１１を介して２次転写対向ローラ１１３に押圧され、中間転写ベルト１１１と２次転写ローラ１２０とが接触する２次転写部（２次転写ニップ部）Ｎ２を形成している。
第１の画像形成部Ｐｙの感光体ドラム３ｙの表面に形成された１色目のイエロートナー像は、１次転写部Ｎ１ｙを通過する過程で、中間転写ベルト１１１の表面に１次転写される。このとき、１次転写ローラ７ａには、電源（図示せず）から、１次転写バイアス（１次転写電圧）として、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧が印加される。即ち、イエロートナー像は、１次転写ローラ７ａに印加される１次転写バイアスにより形成される電界と、圧力とにより、中間転写ベルト１１１の表面に１次転写される。同様に、第２、第３、第４の画像形成部Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの感光体ドラム３ｍ、３ｃ、３ｋの表面に形成された、２色目のマゼンタトナー像、３色目のシアントナー像、４色目のブラックトナー像が、中間転写ベルト１１１の表面に重畳して１次転写される。これによって、中間転写ベルト１１１の表面に目的のカラー画像に対応した合成カラートナー像が形成される。
一方、２つの給送カセット１１５、１１６に積載収納されている種類の異なる記録材Ｓのうち所定の記録材Ｓが、いずれかの給送カセット１１５、１１６から１枚ずつ分離されて給送され、シートパス１１７、１１８を通ってレジストローラ１１９まで搬送される。レジストローラ１１９は、その記録材Ｓを２次転写部Ｎ２に所定のタイミングで給送する。
２次転写ローラ１２０には、電源（図示せず）から、２次転写バイアス（２次転写電圧）として、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト１１１の表面の合成カラートナー像が記録材Ｓに一括して２次転写される。
合成カラートナー像が転写された記録材Ｓは、中間転写ベルト１１１の表面から分離されて定着器９に搬送される。そして、この記録材Ｓは、定着器９によって加熱及び加圧されることでトナー像が定着される。その後、トナー像が定着された記録材Ｓは、画像形成装置１００の外部の排出トレイ（図示せず）に排出される。
１次転写が終了した感光体ドラム３の表面は、クリーナ４により転写残トナーが除去、回収される。そして、感光体ドラム３は、引き続き次の画像形成に供される。又、中間転写ベルト１１１の表面に残留したトナー及びその他の異物は、中間転写ベルト１１１の表面にクリーニングウエブ（不織布）１２１を当接させて拭い取るようにしている。
２．帯電装置
次に、帯電装置２の基本構成について説明する。本実施形態では、各画像形成部Ｐの各帯電装置２の基本構成は同一である。又、各画像形成部Ｐの各感光体ドラム３の基本構成も同一である。
図２に示すように、帯電装置２は、第１の帯電部材（接触帯電部材）としての第１のロールブラシ２１ａと、第２の帯電部材（接触帯電部材）としての第２のロールブラシ２１ｂと、を有する。又、帯電装置２は、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂを所定の位置で支持するケース２２と、駆動源（図示せず）からの駆動を第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂにそれぞれ伝達する第１、第２の駆動ギア２３ａ、２３ｂと、を有する。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転軸は、感光体ドラム３の回転軸と略平行（感光体ドラム３の回転方向と略垂直）に配置されている。又、第１のロールブラシ２１ａは、第２のロールブラシ２１ｂよりも感光体ドラム３の回転方向上流側に配置されている。即ち、第２のロールブラシ２１ｂは、第１のロールブラシ２１ａよりも感光体ドラム３の回転方向下流側に配置されている。第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂは、ケース２２に、軸受け２４ａ、２４ｂを介して回転自在に保持されている。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂは感光体ドラム３の表面に接触させられており、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂと感光体ドラム３とのそれぞれの接触部である第１、第２の帯電ニップ部Ｎｃ１、Ｎｃ２（図１１参照）が形成されている。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂは、それぞれ駆動源からの駆動がギア列（図示せず）を介して第１、第２の駆動ギア２３ａ、２３ｂに伝達されることで回転駆動される。そして、帯電電圧印加手段としての帯電電源（高圧電源）（図示せず）によって、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに所定の帯電バイアス（帯電電圧）が印加される。本実施例では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂには、等電位の帯電バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム３の所望の帯電電位が得られるようになっている。
３．ロールブラシ
次に、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの基本構成について説明する。本実施形態では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの基本構成は同一である。従って、特に区別を要しない場合は、総称してロールブラシ２１として説明する。
図３に示すように、ロールブラシ２１は、芯材としての金属製の芯金３０の外周面に、予め繊維３４が設けられた帯状の基布３１を螺旋状に巻き付けることで構成されている。本実施形態では、芯材としての芯金３０は、ステンレスなどの金属を円筒形状又は円柱形状に形成したものである。
図４に示すように、基布３１は、繊維３４がベース３２に植毛されることで構成されている。或いは、基布３１は、繊維３４が縦方向に沿ってパイル織されて構成されていてもよい。繊維３４としては、ナイロン、ポリエステル、アクリルといった熱可塑性樹脂に導電材としてカーボンブラックを分散させた導電性繊維を好適に使用することができる。
又、繊維３４のほぐれを防止するために、基布３１のベース３２の外縁には、繊維３４のないリブ３３が設けられている。従って、ロールブラシ２１は、基布３１を詰めるようにして芯金３０に巻き付けても、巻き目３５の近傍にリブ３３の分だけ巻き隙間３６（無繊維部）が生じる。ここで、巻き目３５は、帯状の基布３１の長手軸線方向（巻き付け方向）と直交する方向における端部同士が隣接する部分であり、該端部同士は好ましくは接触している。但し、該端部同士が離間している箇所があってもよい。該端部同士が離間している場合には、その間隔は、極力狭くした方が良く１００μｍ以下であることが好ましい。
ロールブラシ２１は、繊維３４の密度が比較的高くされて、繊維３４の先端側が広がるように形成されているため、巻き隙間３６に繊維３４が覆いかぶさるように広がり、巻き隙間３６に対応する箇所の感光体ドラム３の帯電不良が抑制されている。しかし、巻き隙間３６の近傍では、巻き隙間３６を覆う分だけ繊維３４の密度が若干低くなるので、帯電電位（絶対値）が低くなり、帯電ムラ（巻き目ムラ）が発生することがある。
図５に示すように、基布３１を１周巻き付けた時に、Ｗ／ｃｏｓθずれるような角度θで巻き付けることで、基布３１を芯金３０に隙間なく巻き付けることができる。図５を参照して、ロールブラシ２１の巻き隙間３６の角度、即ち、巻き目３５の角度は、次のように求められる。ロールブラシ２１の基布３１の幅をＷ、芯金３０の外径（直径）をＲとする。このとき、基布３１の芯金３０に対する巻き付け角度θは、芯金３０の周長πＲと基布３１の幅Ｗから、
ｓｉｎθ＝Ｗ／（πＲ）
即ち、
θ＝ｓｉｎ-1Ｗ／（πＲ）
となる。
尚、基布３１を芯金３０に巻き付けたときに巻き目３５が離れた場合にも、図６に示すように巻き隙間３６が形成される。
そして、巻き隙間３６と対向する感光体ドラム３の表面は、帯電されないか又は帯電が弱くなり、感光体ドラム３の表面に斜めの帯電ムラ（巻き目ムラ）が生じることがある。この帯電ムラ（巻き目ムラ）は、現像装置１による現像動作の際にトナー像に反映されて、中間転写ベルト１１１上に転写され、最終的に出力画像上に現れる。
ここで、上記角度θで巻き付けられた外径ｒのロールブラシ２１が、対感光体線速比αで感光体ドラム３に当接して回転しているものとする。このときのロールブラシ２１の巻き目３５の感光体ドラム３上への投影角度（以下「ムラ角度」ともいう。）をψとする。このムラ角度ψは、図７に示すように、ロールブラシ２１の使用量が増加した場合などにロールブラシ２１の巻き隙間３６によって生じる可能性のある記録材Ｓ上の画像ムラの、画像形成方向（記録材Ｓの搬送方向）に対する角度である。図５、図７に示すように、ロールブラシ２１の１周分相当の距離（πｒ／α）で、巻き目横幅（Ｗ／ｃｏｓθ）だけ横にズレる。そのため、次式、
ｔａｎψ＝（Ｗ／ｃｏｓθ）／（πｒ／α）＝αＷ／（πｒｃｏｓθ）
が成立する。又、次式、
Ｗ＝πＲｓｉｎθ
より、
ｔａｎψ＝α（Ｒ／ｒ）ｔａｎθ
が成立する。ムラ角度ψは、この式から求められる。
尚、対感光体線速比α（＝ロールブラシの線速／感光体ドラムの線速）の符号は、ロールブラシ２１の回転方向を意味する。プラスの時は、感光体ドラム３とロールブラシ２１とが逆方向（互いの対向部では同方向）に回転する。又、マイナスの時は、感光体ドラム３とロールブラシ２１とが同方向（互いの対向部では逆方向）に回転する。即ち、感光体ドラム３の線速はプラスの値で表される。又、ロールブラシ２１が、感光体ドラム３とロールブラシ２１との対向部において両者が同方向に移動するように回転している場合、該ロールブラシ２１の線速はプラスの値で表される。一方、ロールブラシ２１が、感光体ドラム３とロールブラシ２１との対向部において両者が逆方向に移動するように回転している場合、該ロールブラシ２１の線速はマイナスの値で表される。
４．巻き目ムラの抑制
次に、本実施形態の帯電装置２における巻き目ムラの抑制方法について説明する。
図８に示すように、感光体ドラム３の回転方向上流側に設置された第１のロールブラシ２１ａと感光体ドラム３とのニップ部において、感光体ドラム３の表面に巻き目ムラ（非帯電部）４０ａが生じる。即ち、所望の電位に帯電された帯電部４１ａと帯電されていない非帯電部４０ａとが混在しながら、感光体ドラム３の回転方向下流側に搬送される。そして、この非帯電部４０ａは、感光体ドラム３の回転方向下流側に設置された第２のロールブラシ２１ｂと感光体ドラム３とのニップ部において所望の帯電電位に帯電される。このようにして、第２のロールブラシ２１ｂと感光体ドラム３とのニップ部を通過した後の感光体ドラム３の表面電位は略均一になり、巻き目ムラが抑制される。
このように巻き目ムラを打ち消すためには、第２のロールブラシ２１ｂと感光体ドラム３とのニップ部にて、第１のロールブラシ２１ａによる巻き目ムラ（非帯電部）４０ａと第２のロールブラシ２１ｂの巻き隙間３６ｂとが重ならないことが必要となる。即ち、第１のロールブラシ２１ａによる巻き目ムラ（非帯電部）４０ａと第２のロールブラシ２１ｂによる巻き目ムラ（非帯電部）４０ｂ（図１１参照）とが交わらないことと、重ならないことと、が必要となる。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂによる巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが交わる場合や重なる場合には、第１のロールブラシ２１ａによって帯電させられなかった非帯電部４０ａに、第２のロールブラシ２１ｂの繊維３４が接触しない。そのため、その第１のロールブラシ２１ａによって帯電させられなかった非帯電部４０ａを、第２のロールブラシ２１ｂで帯電させることができない。その結果、第２のロールブラシ２１ｂと感光体ドラム３とのニップ部を通過した後の感光体ドラム３の表面に、巻き目ムラ（非帯電部）４０ｂが発生してしまう。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂによる巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが交わった場合は、図９（ａ）のようなドット状の帯電ムラが発生する。又、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂによる巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが重なると、図９（ｂ）のように帯状の帯電ムラが発生する。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂによる巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが交わらないようにするには、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂのそれぞれのムラ角度ψを等しくすればよい。
尚、ムラ角度ψが等しいとは、完全に等しい場合だけではなく、例えば、帯電ムラの発生頻度が少なく、連続する画像の間（紙間）に帯電ムラを発生させることができることなどから、±０．２°の誤差は許容される。
これは、芯金３０の外径、ロールブラシ２１の外径、基布３１の幅、基布３１の巻き付けの方向、対感光体線速比α、ロールブラシ２１の回転方向を調整することで可能となる。以下、芯金３０の外径を「芯金外径」、ロールブラシ２１の外径を「ブラシ外径」、基布３１の幅を「基布幅」ともいう。尚、芯金３０の外径とは、芯金３０の回転軸線方向に垂直な断面における直径である。又、基布３１の幅とは、帯状の基布３１の長手軸線方向と直交する方向の長さである。又、ロールブラシ２１の外径とは、感光体ドラム３に当接させていない状態（自然状態）のロールブラシ２１の回転軸線方向に垂直な断面における、全体としてローラ状の複数の繊維から成るブラシの仮想円（外接円）の直径で代表される。
基布３１の巻き付け方向は、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転方向が同じであれば、図１０（ａ）のように同じ巻き付け方向にする。即ち、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂを、画像形成装置１００に設置した状態で一方の側面から見たときに、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転軸線方向に対する巻き目３５ａ、３５ｂの傾斜方向が同じになる方向に巻き付ける。又、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転方向が逆であれば、図１０（ｂ）のように逆の巻き付け方向になるようにする。即ち、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂを、画像形成装置１００に設置した状態で一方の側面から見たときに、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転軸線方向に対する巻き目３５ａ、３５ｂの傾斜方向が逆になる方向に巻き付ける。
そして、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂによる巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが重ならないようにするには、次のようにすればよい。即ち、上述のように第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂのそれぞれのムラ角度ψを等しくし、更に第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転方向に角度差（位相差）を設ければよい。
図１１を参照して、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差（位相差）と巻き目ムラとの関係について説明する。図１１は、第１のロールブラシ２１ａの巻き目３５ａ（即ち、巻き隙間３６ａ）が感光体ドラム３に対向しているときの、感光体ドラム３と第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転軸線方向に垂直な断面図である。
第１のロールブラシ２１ａの芯金外径をＲａ、ブラシ外径をｒａ、基布幅をＷａ、対感光体線速比をαａとする。又、第２のロールブラシ２１ｂの芯金外径をＲｂ、ブラシ外径をｒｂ、基布幅をＷｂ、対感光体線速比をαｂとする。上述のように、αａ、αｂは、次のように定義される。即ち、感光体の線速をＶ１、第１、第２の帯電部材の線速をそれぞれＶ２ａ、Ｖ２ｂとする。ここで、Ｖ２ａ、Ｖ２ｂは、感光体との接触部で感光体と同方向に移動する場合はプラスの値、逆方向に移動する場合はマイナスの値である。このとき、αａ、αｂは、それぞれＶ２ａ／Ｖ１、Ｖ２ｂ／Ｖ１で表される。
先ず、第１のロールブラシ２１ａと第２のロールブラシ２１ｂとの間の距離ｄが、第１のロールブラシ２１ａの１周分の距離（πｒａ／｜αａ｜）の整数倍になるように設定した場合について考える。
尚、上記第１のロールブラシ２１ａと第２のロールブラシ２１ｂとの間の距離ｄは、感光体ドラム３の表面移動方向における帯電ニップ部Ｎｃ１、Ｎｃ２の中心間距離（以下「ニップ間距離」ともいう。）である。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φとは、図１１のように、第１のロールブラシ２１ａの巻き目３５ａが感光体ドラム３に対向しているときに、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転軸線方向に垂直な断面を見た場合の、次の角度である。即ち、第１のロールブラシ２１ａの回転中心に対するその回転方向における巻き目３５ａの位相位置と、第２のロールブラシ２１ｂの回転中心に対するその回転方向における巻き目３５ｂの位相位置との差分の角度（位相）である。換言すれば、第２のロールブラシ２１ｂの巻き目３５ｂから第２のロールブラシ２１ｂの回転中心まで引いた直線と、第２のロールブラシ２１ｂと感光体ドラム３との対向部から第２のロールブラシ２１ｂの回転中心まで引いた基準線とがなす角度である。尚、この角度の符号は、上記基準線に対して、第２のロールブラシ２１ｂの回転方向と逆方向をプラスとする。
図１１（ａ）のように、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの巻き目３５ａ、３５ｂが同時に感光体ドラム３に対向しているときは、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φは０°である。この場合、上述のようにニップ間距離ｄが第１のロールブラシ２１ａの１周分の距離（πｒａ／｜αａ｜）の整数倍であると、第１のロールブラシ２１ａによる非帯電部４０ａと第２のロールブラシ２１ｂの巻き隙間３６ｂとが重なり、巻き目ムラが発生する。しかし、図１１（ｂ）のように、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに角度差φを設けることで、第１のロールブラシ２１ａによる非帯電部４０ａは、第２のロールブラシ２１ｂによって帯電され、巻き目ムラは発生しない。
次に、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに角度差φが設けられている場合に、どのような条件になると、第１のロールブラシ２１ａによる非帯電部４０ａと第２のロールブラシ２１ｂの巻き隙間３６ｂとが重なり、巻き目ムラが発生するかについて考える。
ニップ間距離ｄが、０以上の整数Ｎに対して、
Ｎ（πｒａ／｜αａ｜）≦ｄ＜（Ｎ＋１）（πｒａ／｜αａ｜）
を満たすとき、第１のロールブラシ２１ａの巻き目３５ａ（即ち、巻き隙間３６ａ）が感光体ドラム３に対向してから第１のロールブラシ２１ａがＮ回転するまでの間に、感光体ドラム３の表面は、
Ｎ（πｒａ／｜αａ｜）
だけ移動する。
その後、第２のロールブラシ２１ｂが角度φだけ回転すると、第２のロールブラシ２１ｂの巻き目３５ｂ（即ち、巻き隙間３６ｂ）が感光体ドラム３に対向する。この間に、感光体ドラム３は、
πｒｂφ／（３６０｜αｂ｜）
だけ移動する。
即ち、ニップ間距離ｄが、
ｄ＝Ｎ（πｒａ／｜αａ｜）＋πｒｂφ／（３６０｜αｂ｜）
を満たすと、巻き目ムラが発生してしまう。
ここで、角度差φを固定するためには、例えば、駆動ギア２３ａ、２３ｂの歯数を等しくして、同一の駆動源から駆動を伝達する。本実施形態では、そのような構成とした。その他にも、センサーによって第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの基準位置を検知することで、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの回転数を管理して、角度差φを固定する方法がある。
以上のことから、巻き目ムラを抑制するための条件として、次の条件が導かれる。即ち、第１のロールブラシ２１ａの芯金外径をＲａ、ブラシ外径をｒａ、基布幅をＷａ、対感光体線速比をαａとする。又、第２のロールブラシ２１ｂの芯金外径をＲｂ、ブラシ外径をｒｂ、基布幅をＷｂ、対感光体線速比をαｂとする。又、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差をφとする。この場合に、ムラ角度ψが、
ｔａｎψ
＝｜αａ｜（Ｒａ／ｒａ）ｔａｎ（ｓｉｎ-1Ｗａ／（πＲａ））
＝｜αｂ｜（Ｒｂ／ｒｂ）ｔａｎ（ｓｉｎ-1Ｗｂ／（πＲｂ））
の関係を満たし、ニップ間距離ｄが、
ｄ≠Ｎπｒａ／｜αａ｜＋πｒｂφ／（３６０｜αｂ｜）
の関係を満たす。この条件を満たすことで、巻き目ムラを抑制することが可能である。
尚、Ｎは０以上の任意の整数で、角度差φは０≦φ＜３６０°の範囲である。
このように、本実施形態の帯電装置２は、回転可能な円筒状又は円柱状の芯金３０の外周面に繊維が植毛された帯状の基布３１を巻き付けたロールブラシ２１を感光体３の回転方向に複数有する。このロールブラシ２１を感光体３に接触させ、ロールブラシに電圧を印加することで、感光体３の表面の帯電処理を行う。そして、複数のロールブラシ２１は、基布３１の巻き目３５に対応する感光体３の表面の帯電処理されない領域（巻き目ムラ）４０ａ、４０ｂが重ならないように設定されている。ここで、この領域４０ａ、４０ｂは、少なくとも感光体３の回転軸線方向における画像形成領域において重ならなければよい。典型的には、感光体３の回転軸線方向における第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂと感光体３との接触部の全域で、上記領域４０ａ、４０ｂが重ならないように構成される。各ロールブラシ２１の巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが重ならないように複数のロールブラシ２１を設定することで、感光体３の回転方向下流側に配置されたロールブラシ２１が、上流側に配置されたロールブラシ２１によって生じた巻き目ムラを消すか又は低減させる。これにより、帯電ムラ（巻き目ムラ）の影響が抑制された、良好な画像を出力することが可能となる。
５．評価
以下の実施例及び比較例では、各種設定のロールブラシ２１を用い、図１に示す画像形成装置１００で画像を出力して、巻き目ムラの抑制効果を目視で評価した。
尚、以下の実施例及び比較例では、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに交換して出力した１枚目の画像と、連続して画像出力を行い３００００枚目に出力した画像と、５００００枚目に出力した画像とを評価した。
又、目視評価は、少量の巻き目ムラでも目に付きやすいブラックトナーのハーフトーン画像で行った。
（実施例１）
本実施例では、感光体ドラム３の線速は２８５ｍｍ／ｓである。又、本実施例では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂは、実質的に同一の構成である。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの各種設定は、次のとおりにした。芯金外径Ｒａ、Ｒｂは１６ｍｍ、ブラシ外径ｒａ、ｒｂは２４ｍｍ、基布幅Ｗａ、Ｗｂは１５ｍｍとした。又、斜毛処理を施した。ロールブラシ２１の繊維３４は、ナイロンにカーボンブラックを分散させたものであり、単繊維の繊度が０．６Ｔｅｘあった。この繊維３４を密度が１８８本／ｍｍ2になるように植毛した基布３１を使用した。このロールブラシ２１をアルミのシリンダーに当接させて、１０Ｖの電圧を印加して測定した電気抵抗値は３．０×１０6Ωであった。本実施例では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂのムラ角度ψは共に３２．０°である。
ここで、斜毛処理は、具体的には、次のような方法で行った。即ち、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの外径よりも小さい内径のパイプ内に、帯電動作時の回転方向と同一方向となるように回転しつつ差し込んで、繊維３４の曲げ方向を揃える。その後、その第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂとパイプとを同軸に保持し、所定時間放置した後に取出す。
又、帯電装置２の各種設定は、次のとおりにした。第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの対感光対線速比αａ、αｂは−３．０、ニップ間距離ｄは３０ｍｍ、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φは０°とした。又、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに印加した帯電バイアスは共に−１０５０ＶのＤＣ電圧である。これによって−６００Ｖの感光体ドラム１の帯電電位が得られた。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに交換した後の１枚目の画像、３００００枚目に出力した画像、５００００枚目に出力した画像のいずれにも、巻き目ムラは発生しなかった。
本実施例では、実質的に同一の構成の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂを用い、各ロールブラシのムラ角度ψが同一になるように設定し、ニップ間距離ｄが上述の条件式をみたすことで、巻き目ムラの発生を抑制することができた。
尚、結果は、後述の各実施例、各比較例とともに表１にまとめた。
（比較例１）
本比較例では、実施例１から次の点を変更した。
第１のロールブラシ２１ａの対感光体線速比αａを−２．０にして、それ以外は実施例１で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成とした。
即ち、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂのムラ角度ψを、それぞれ２２．６°、３２．０°として、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂによる巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが交わるように設定した。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂで出力した画像では、巻き目ムラは発生しなかった。しかし、画像出力を繰り返すことによって、巻き隙間の部分から繊維の束が割れてきたり、斜毛加工が崩れてしまったりした。そのため、３００００枚目ではうっすらと図９（ａ）のようなドット状の巻き目ムラが現れ、５００００枚目では巻き目ムラははっきりと目立つようになった。
（比較例２）
本比較例では、実施例１から次の点を変更した。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φを６９．７°にして、それ以外は実施例１で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成とした。
即ち、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂによる巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが重なるように設定した。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂで出力した画像では、巻き目ムラは発生しなかった。しかし、画像出力を繰り返すことによって、巻き隙間の部分から繊維の束が割れてきたり、斜毛加工が崩れてしまったりした。そのため、３００００枚目ではうっすらと図９（ｂ）のような帯状の巻き目ムラが現れ、５００００枚目では巻き目ムラははっきりと目立つようになった。このときのムラ角度ψは３２．０°である。
（実施例２）
本実施例では、実施例１から次の点を変更した。
図１２のように、巻き目３５が芯金３０の母線（回転軸線）に平行になるように基布３１を巻き付けた第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂを使用した。従って、本実施例では、基布幅Ｗａ、Ｗｂが実施例１とは異なり、５０．３ｍｍ（第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの芯金３０の周長）である。本実施例では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂのムラ角度ψは共に９０．０°である。それ以外は実施例１で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成とした。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに交換した後の１枚目の画像、３００００枚目に出力した画像、５００００枚目に出力した画像のいずれにも、巻き目ムラは発生しなかった。
本実施例では、実質的に同一の構成の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂを用い、各ロールブラシのムラ角度ψが同一になるように設定し、ニップ間距離ｄが上述の条件式をみたすことで、巻き目ムラの発生を抑制することができた。
（比較例３）
本比較例では、実施例２から次の点を変更した。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φを６９．７°にして、それ以外は実施例２で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成とした。
即ち、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂによる巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが重なるように設定した。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂで出力した画像では、巻き目ムラは発生しなかった。しかし、画像出力を繰り返すことによって、巻き隙間の部分から繊維の束が割れてきたり、斜毛加工が崩れてしまったりした。そのため、３００００枚目ではうっすらと帯状の巻き目ムラが現れ、５００００枚目では巻き目ムラははっきりと目立つようになった。このときのムラ角度ψは９０．０°である。
（実施例３）
本実施例では、実施例１から次の点を変更した。
第２のロールブラシ２１ｂのブラシ外径ｒｂ、対感光体線速比αｂを変えて、それ以外は実施例１で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成とした。
即ち、第２のロールブラシ２１ｂの各種設定は、次のとおりにした。芯金外径Ｒｂは１６ｍｍ、ブラシ外径ｒｂは２８ｍｍ、基布幅Ｗｂは１５ｍｍとした。又、斜毛処理を施した。基布３１の巻き付け方向は第１のロールブラシ２１ａと同じとした。本実施例では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂのムラ角度ψは共に３２．０°である。
又、帯電装置２の各種設定は、次のとおりにした。第２のロールブラシ２１ｂの対感光対線速比αｂは−３．５、ニップ間距離ｄは３０ｍｍ、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φは０°とした。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに交換した後の１枚目の画像、３００００枚目に出力した画像、５００００枚目に出力した画像のいずれにも、巻き目ムラは発生しなかった。
本実施例では、ブラシ外径が異なる第２のロールブラシ２１ｂを使用した。しかし、各ロールブラシのムラ角度ψが同一になるように対感光体線速比αを設定し、ニップ間距離ｄが上述の条件式をみたすことで、巻き目ムラの発生を抑制することができた。
（比較例４）
本比較例では、実施例３から次の点を変更した。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φを６９．７°にして、それ以外は実施例３で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成にした。
即ち、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが重なるように設定した。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂで出力した画像では、巻き目ムラは発生しなかった。しかし、画像出力を繰り返すことによって、巻き隙間の部分から繊維の束が割れてきたり、斜毛加工が崩れてしまったりした。そのため、３００００枚目ではうっすらと図９（ｂ）のような帯状の巻き目ムラが現れ、５００００枚目では巻き目ムラははっきりと目立つようになった。このときのムラ角度ψは３２．０°である。
（実施例４）
本実施例では、実施例１から次の点を変更した。
第１のロールブラシ２１ａの芯金外径Ｒａ、ブラシ外径ｒａ、基布幅Ｗａを変えて、それ以外は実施例１で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成とした。
即ち、第１のロールブラシ２１ａの各種設定は、次のとおりにした。芯金外径Ｒａは１２．０ｍｍ、ブラシ外径ｒａは１８．０ｍｍ、基布幅Ｗａは１１．２５ｍｍとした。又、斜毛処理を施した。基布３１の巻き付け方向は第２のロールブラシ２１ｂと同じとした。本実施例では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂのムラ角度ψは共に３２．０°である。
又、帯電装置２の各種設定は、次のとおりにした。第１のロールブラシ２１ａの対感光体線速比αａは−３．０、ニップ間距離ｄは３０ｍｍ、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φは０°とした。
本実施例では、第１のロールブラシ２１ａが４周する毎に、第２のロールブラシ２１ｂは３周回転するため、第１のロールブラシ２１ａが回転する毎に、角度差φが９０°増加するが、巻き目ムラが重なることはない。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに交換した後の１枚目の画像、３００００枚目に出力した画像、５００００枚目に出力した画像のいずれにも、巻き目ムラは発生しなかった。
本実施例では、芯金外径、ブラシ外径、基布の幅が異なる第１のロールブラシ２１ａを使用した。しかし、各ロールブラシのムラ角度ψが同一になるように設定し、ニップ間距離ｄが上述の条件式をみたすことで、巻き目ムラの発生を抑制することができた。
（比較例５）
本比較例では、実施例４から次の点を変更した。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φを６９．７°にして、それ以外は実施例４で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成とした。
これは、第１のロールブラシ２１ａが４周すると、第２のロールブラシ２１ｂが３周し、巻き目ムラが重なる設定である。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂで出力した画像では、巻き目ムラは発生しなかった。しかし、画像出力を繰り返すことによって、巻き隙間の部分から繊維の束が割れてきたり、斜毛加工が崩れてしまったりした。そのため、３００００枚目ではうっすらと図９（ｂ）のような帯状の巻き目ムラが現れ、５００００枚目では巻き目ムラははっきりと目立つようになった。このときのムラ角度ψは３２．０°である。本比較例では、第１のロールブラシ２１ａが４周する毎に巻き目ムラが発生した。
（実施例５）
本実施例では、実施例１から次の点を変更した。
本実施例では、感光体ドラム３としてアモルファスシリコン感光体を用いた。本実施例で使用する感光体ドラム１は、負帯電のアモルファスシリコン系感光体である。この感光体ドラム１は、直径φ８４ｍｍのアルミニウム製のドラム基体上に、正電荷注入防止層、光導電層、負電荷阻止層、表面保護層を下から順に設けたものである。
又、本実施例では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの繊維の電気抵抗と、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに印加する帯電バイアスを変えて、感光体ドラム１の帯電処理を行った。その他の条件は実施例１と同じである。
即ち、本実施例では、ロールブラシ２１の繊維３４は、実施例１と同様にナイロンにカーボンブラックを分散させたものであるが、カーボンブラックの量を増やし、実施例１よりも電気抵抗が低いものを使用した。この繊維３４の単繊維の繊度は０．６Ｔｅｘであった。この繊維３４を密度が１８８本／ｍｍ2になるように植毛した基布３１を使用した。このロールブラシ２１をアルミのシリンダーに当接させて、１０Ｖの電圧を印加して測定した電気抵抗値は２．５×１０5Ωであった。本実施例では、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂのムラ角度ψは共に３２．０°である。
又、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに印加した帯電バイアスは共に−７００ＶのＤＣ電圧である。これによって−６５０Ｖの感光体ドラム１の帯電電位が得られた。
本実施例では、注入帯電方式で感光体ドラム３を帯電処理したため、実施例１よりも第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに印加する帯電バイアスの絶対値を小さくすることができた。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂに交換した後の１枚目の画像、３００００枚目に出力した画像、５００００枚目に出力した画像のいずれにも、巻き目ムラは発生しなかった。
本実施例では、実質的に同一の構成の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂを用い、各ロールブラシのムラ角度ψが同一になるように設定し、ニップ間距離ｄが上述の条件式をみたすことで、巻き目ムラの発生を抑制することができた。
（比較例６）
本比較例では、実施例５から次の点を変更した。
第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの角度差φを６９．７°にして、それ以外は実施例５で使用した帯電装置２と実質的に同一の構成とした。
即ち、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの巻き目ムラ４０ａ、４０ｂが重なるように設定した。
その結果、新品の第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂで出力した画像では、巻き目ムラは発生しなかった。しかし、画像出力を繰り返すことによって、巻き隙間の部分から繊維の束が割れてきたり、斜毛加工が崩れてしまったりした。そのため、３００００枚目でははっきりと図９（ｂ）のような帯状の巻き目ムラが現れ、５００００枚目では巻き目ムラは更に目立つようになった。このときのムラ角度ψは３２．０°である。
本比較例では注入帯電方式によって感光体ドラム３を帯電させるため、第１、第２のロールブラシ２１ａ、２１ｂの繊維が触れていない感光体ドラム１の部分はまったく帯電されない。そのため、比較例１〜５よりも巻き目ムラが発生しやすくなった。
Figure 0005950729
実施例１〜５では、上流側のロールブラシの巻き隙間によって発生した非帯電部に下流側のロールブラシの巻き隙間が重ならないように、芯金外径Ｒ、ブラシ外径ｒ、基布幅Ｗ、巻き付け方向、対感光体線速比α、角度差φ、ニップ間距離ｄを調整した。これにより、巻き目ムラの発生を抑制することができた。
尚、実施例１〜５では、２本のロールブラシを用いたが、３本以上のロールブラシを用いた場合でも、巻き目ムラを抑制することは可能である。その際には、少なくとも２本のロールブラシの間、好ましくは全ロールブラシの間で、前述の各条件を満たし、巻き隙間による無繊維部によって帯電されない領域が重ならないようにすることが重要である。
又、実施例５では、注入帯電方式を用いているが、感光体ドラムはアモルファスシリコンに限定したものではない。ＯＰＣでも表面保護層の変わりに、導電性微粒子を分散した注入層を設けることで注入帯電することが可能である。
以上、本実施形態によれば、回転可能な感光体３を帯電処理する帯電装置２は、繊維３４が設けられた帯状の基布３１を円筒状又は円柱状の芯材３０の外周面に巻き付けて構成され、感光体３に接触して回転可能な第１の帯電部材２１ａを有する。又、この帯電装置２は、繊維３４が設けられた帯状の基布３１を円筒状又は円柱状の芯材３０の外周面に巻き付けて構成され、第１の帯電部材２１ａよりも感光体３の回転方向下流側において感光体３に接触して回転可能な第２の帯電部材２１ｂを有する。そして、この帯電装置２は、回転する感光体３を回転する第１、第２の帯電部材２１ａ、２１ｂにより帯電処理する際に、感光体３の表面の次の各領域４０ａ、４０ｂが重ならないように構成されている。即ち、第１の領域４０ａは、感光体３の回転方向における第１の帯電部材２１ａと感光体３との接触部Ｎｃ１において第１の帯電部材２１ａの基布３１の巻き目３５ａに対向した感光体３の表面の領域である。又、第２の領域４０ｂは、感光体３の回転方向における第２の帯電部材２１ｂと感光体３との接触部Ｎｃ２において第２の帯電部材２１ｂの基布３１の巻き目３５ｂに対向する感光体３の表面の領域である。
これにより、第２のロールブラシ２１ｂの巻き隙間３６ｂが画像形成方向上流側で発生した電位ムラ４０ａと重ならないため、感光体３を帯電ムラなく帯電させることができる。従って、長期にわたって高品位な画像を得ることができる。即ち、本実施形態によれば、ロールブラシ２１を用いた帯電装置２において、ロールブラシ２１の基布３１の巻き目に対応して感光体３の表面が帯電されない巻き目ムラを抑制することができ、長期にわたって高品位な画像が得られる。
２ 帯電装置
３ 感光体ドラム
２１ ロールブラシ
３０ 芯金（芯材）
３１ 基布
３４ 繊維
３５ 巻き目
３６ 巻き隙間

Claims (5)

  1. 回転可能な感光体を帯電処理する帯電装置において、
    繊維が設けられた帯状の基布を円筒状又は円柱状の芯材の外周面に巻き付けて構成され、前記感光体に接触して回転可能な第１の帯電部材と、
    繊維が設けられた帯状の基布を円筒状又は円柱状の芯材の外周面に巻き付けて構成され、前記第１の帯電部材よりも前記感光体の回転方向下流側において前記感光体に接触して回転可能な第２の帯電部材と、
    を有し、
    回転する前記感光体を回転する前記第１、第２の帯電部材により帯電処理する際に、前記感光体の回転方向における前記第１の帯電部材と前記感光体との接触部において前記第１の帯電部材の前記基布の巻き目に対向した前記感光体の表面の領域と、前記感光体の回転方向における前記第２の帯電部材と前記感光体との接触部において前記第２の帯電部材の前記基布の巻き目に対向する前記感光体の表面の領域とが重ならないことを特徴とする帯電装置。
  2. 前記第１、第２の帯電部材のそれぞれの前記芯材の外径をＲａ、Ｒｂ、前記第１、第２の帯電部材のそれぞれの外径をｒａ、ｒｂ、前記第１、第２の帯電部材のそれぞれの前記基布の幅をＷａ、Ｗｂ、前記第１、第２の帯電部材のそれぞれの対感光体線速比をαａ、αｂ、前記感光体の表面移動方向における前記第１の帯電部材と前記感光体の接触部と前記第２の帯電部材と前記感光体との接触部との間の距離をｄ、前記第１の帯電部材の前記巻き目と前記第２の帯電部材の前記巻き目との角度差をφとしたとき、次式、
    ｜αａ｜（Ｒａ／ｒａ）ｔａｎ（ｓｉｎ-1Ｗａ／（πＲａ））＝｜αｂ｜（Ｒｂ／ｒｂ）ｔａｎ（ｓｉｎ-1Ｗｂ／（πＲｂ））、及び、
    ｄ≠Ｎπｒａ／｜αａ｜＋πｒｂφ／（３６０｜αｂ｜）
    ［但し、
    Ｎは、０以上の任意の整数であり、
    前記対感光体線速比αａ、αｂは、前記感光体の線速をＶ１、前記第１、第２の帯電部材の線速をそれぞれＶ２ａ、Ｖ２ｂ（前記感光体との接触部で前記感光体と同方向に移動する場合はプラスの値、逆方向に移動する場合はマイナスの値）としたとき、それぞれＶ２ａ／Ｖ１、Ｖ２ｂ／Ｖ１で表され、
    前記角度差φは、前記第１の帯電部材の前記巻き目が前記感光体に対向しているときに、前記第１、第２の帯電部材の回転軸線方向に垂直な断面を見た場合の、前記第２の帯電部材の前記巻き目から前記第２の帯電部材の回転中心まで引いた直線と、前記第２の帯電部材と前記感光体との対向部から前記第２の帯電部材の回転中心まで引いた直線とのなす角度（０≦φ＜３６０°）である。］
    を満たすことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
  3. 前記第１、第２の帯電部材は、電圧が印加されて前記感光体に電荷を注入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. 前記感光体は、アモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
  5. 回転可能な感光体と、請求項１〜４のいずれか一項に記載の帯電装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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