JP6665800B2 - 画像形成装置、除電部材 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置及び除電部材に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電した感光体に静電潜像が形成された後、トナーで現像された前記感光体上のトナー像がシートに転写され、前記感光体に残存する電荷が除電装置によって除去される。具体的に、感光体を除電する手法としては、接地された除電部材を感光体に接触させて感光体の電荷を除去する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０１−１５４１８６号公報

ところで、感光体に除電部材が接触する構成では、その除電部材の内部抵抗などの電気特性が除電性能に影響を与えることがある。しかしながら、除電部材の内部抵抗だけでなく除電部材の接触抵抗も除電性能に影響を与えることがある。

本発明の目的は、接触抵抗も考慮して除電性能を向上させることが可能な画像形成装置及び前記画像形成装置で用いられる除電部材を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、感光体と、電気的に接地されており前記感光体の表面に接触して配置される除電部材と、を備える。そして、前記画像形成装置では、交流インピーダンス法による予め定められた周波数範囲のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットから得られる前記除電部材の内部インピーダンスの抵抗成分及び接触インピーダンスの抵抗成分について、前記接触インピーダンスの抵抗成分を前記内部インピーダンスの抵抗成分で除した値が予め定められた第１特定値以下であり、且つ、前記内部インピーダンスの抵抗成分が、前記感光体及び前記除電部材の接触幅を前記感光体の線速で除して得られる除電時間の間に前記感光体の除電前電位を予め定められた除電後電位まで低下させるために必要な前記除電部材の直流抵抗値として予め定められた演算式に基づいて算出される算定抵抗値に第２特定値を乗じた値以下である。

本発明によれば、接触抵抗も考慮して除電性能を向上させることが可能な画像形成装置及び前記画像形成装置で用いられる除電部材が提供される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の要部を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の感光体及び除電部材の間の電気特性を説明するための等価回路を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の除電部材のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの結果の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の除電部材のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの結果を得るために用いられる実験装置の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の除電部材のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの結果を得るために用いられる実験装置の一例を示す図である。 実施例及び比較例を示す図である。 実施例及び比較例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の除電部材のブラシ毛の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０は、制御部１、画像形成部２、給紙部３、及び排紙部４などを備える電子写真方式のモノクロプリンターである。本発明に係る画像形成装置の他の例には、ファックス、コピー機、及び複合機などが含まれる。また、本発明に係る画像形成装置は、本実施形態で説明するようにモノクロ対応の画像形成装置１０に限らず、各色に対応する画像形成部を備えるタンデム方式などのカラー印刷可能な電子写真方式の画像形成装置であってもよい。

制御部１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭなどを備え、前記ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従って前記ＣＰＵで各種の処理を実行することにより画像形成装置１０を制御する。

画像形成部２は、感光体ドラム２１、帯電装置２２、光走査装置２３、現像装置２４、転写ローラー２５、クリーニング部材２６、除電部材２７、及び定着装置２８などを備える電子写真方式の画像形成部である。なお、感光体ドラム２１は感光体の一例であって、例えば感光体ドラム２１に代えて感光体ベルトが感光体として用いられてもよい。

そして、画像形成装置１０では、制御部１によって画像形成部２が制御されることにより、給紙部３の給紙カセット３１から供給される紙などのシートに画像が形成される画像形成処理（印刷処理）が実行され、画像形成処理後のシートが排紙部４に排紙される。

具体的に、前記画像形成処理では、帯電装置２２によって帯電された感光体ドラム２１の表面に、光走査装置２３による光ビームの走査によって画像データに基づく静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像は、現像装置２４によりトナーで現像された後、転写ローラー２５によって前記シートに転写される。

その後、前記シートに転写されたトナーは、定着装置２８によって前記シートに溶融定着される。なお、感光体ドラム２１の表面に残存するトナーは、クリーニング部材２６によってクリーニングされる。また、感光体ドラム２１に残存する電荷は、クリーニング部材２６の下流側に配置された除電部材２７によって除去される。

感光体ドラム２１は、例えばアルミニウム管の周囲に電荷発生材料及び電荷輸送材料を含有する感光層が形成された単層構造の有機感光体（ＯＰＣ）である。例えば、前記電荷発生材料は、ペリレン系顔料、タロシアニン系顔料等であって、前記電荷輸送材料は、ヒドラゾン系化合物、フルオレノン系化合物、アリールアミン系化合物等である。

特に、感光体ドラム２１は、正帯電される単層構造の正帯電単層有機感光体ドラム（ＰＳＬＰ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｃｈａｒｇｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。なお、感光体ドラム２１が多層構造の有機感光体であることも他の実施形態として考えられる。

図２に示すように、帯電装置２２は、感光体ドラム２１に接触する帯電ローラーを備え、前記帯電ローラーから感光体ドラム２１にプラスの直流電圧を印加して感光体ドラム２１を所定の帯電電位に帯電させる。即ち、本実施形態に係る帯電装置２２は、直流電圧に交流電圧を重畳するＡＣ重畳型の帯電装置ではなく、且つ、スコロトロン帯電のように非接触式で感光体ドラム２１を帯電させる非接触型の帯電装置でもない。なお、他の実施形態として、帯電装置２２がＡＣ重畳型の帯電装置であること、又は非接触式の帯電装置であることも考えられる。

除電部材２７は、電気的にアースに接地されている。また、除電部材２７は、感光体ドラム２１の表面に接触した状態で回転可能に支持されており、感光体ドラム２１の回転に従動して回転する。除電部材２７は、導電性を有する金属材料又は樹脂材料で形成されたブラシ状のローラー部材である。図２に示されるように、除電部材２７は、円筒状の基体部２７０、及び一端が基体部２７０に固定され他端が感光体ドラム２１の表面に接触するブラシ毛２７１を有する。また、除電部材２７は、ブラシ状に限らず、導電性を有する金属材料又は樹脂材料で形成された円筒状（ロール状）のローラー部材であってもよい。前記樹脂材料は、例えばゴム又はスポンジなどである。

ところで、画像形成装置１０のように、感光体ドラム２１に除電部材２７が接触する構成では、その除電部材２７の内部静電容量などの電気特性が、感光体ドラム２１における電位安定性及びメモリー画像の有無に影響を与えることがある。しかしながら、除電部材２７の内部静電容量だけでなく、除電部材２７の接触静電容量も電位安定性及びメモリー画像の有無に影響を与えることがある。

また、画像形成装置１０では、除電部材２７の内部抵抗などの電気特性が除電性能に影響を与えることがある。しかしながら、除電部材２７の内部抵抗だけでなく除電部材２７の接触抵抗も除電性能に影響を与えることがある。具体的には、感光体ドラム２１は表面抵抗値が高いため、感光体ドラム２１の表面上では電荷の横流れが生じない。そのため、除電部材２７の内部抵抗が小さくても感光体ドラム２１との接触抵抗が大きければ、感光体ドラム２１の電荷を効果的に除去することができない。

特に、本実施形態のように、感光体ドラム２１に接触する接触式の帯電装置２２が用いられる場合には、スコロトロン帯電のように非接触で帯電する帯電装置に比べて、ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）等の発生が抑制される。しかしながら、接触式の帯電装置２２では、非接触式の帯電装置に比べて帯電性能が劣ることがある。また、帯電装置２２が直流電圧印加型の帯電装置であることも帯電性能を阻害する要因になり得る。

これに対し、画像形成装置１０では、以下に説明するように、除電部材２７の電気特性が予め設定された第１特定条件を満たすように構成されていることによって、接触静電容量も考慮して電位安定性を向上させると共にメモリー画像の発生を抑制することが可能である。また、以下に説明するように、除電部材２７の電気特性が予め設定された第２特定条件を満たすように構成されていることによって、除電部材２７の接触抵抗も考慮して除電性能を向上させることが可能である。

まず、図３に示されるように、画像形成部２の感光体ドラム２１と除電部材２７との間の電気特性を示す等価回路５では、感光体ドラム２１の直流抵抗値Ｒ１に対応する抵抗５１、感光体ドラム２１の静電容量Ｃに対応するコンデンサ５２、及び除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２に対応する抵抗５３が並列接続されている。

一般に、等価回路５において、除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２が低いほど、除電部材２７による感光体ドラム２１の除電性能が高くなると考えられている。しかしながら、実際には、除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２だけでなく、除電部材２７の感光体ドラム２１との接触抵抗が除電性能に影響することがわかった。

これに対し、図４に示されるように、除電部材２７について、交流インピーダンス法により、例えば０．０５Ｈｚ以上１００ｋＨｚ以下のような予め設定される周波数範囲について除電部材２７の内部インピーダンスＺ１及び接触インピーダンスＺ２を測定すると、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットが得られる。これにより、内部インピーダンスＺ１における内部抵抗成分Ｒａ及び内部静電容量成分Ｃａと、接触インピーダンスＺ２における接触抵抗成分Ｒｂ及び接触静電容量成分Ｃｂとが算出可能である。ここで、図４に示されるように、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットでは、内部インピーダンスＺ１及び接触インピーダンスＺ２各々に対応するプロットが半円を描いているが、半楕円形上などの円弧状であってもよい。

なお、本実施形態では、感光体ドラム２１の芯金と感光層との間の抵抗は無視できるものとする。また、感光体ドラム２１の直流抵抗値Ｒ１は、除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２に対して非常に大きい。そのため、感光体ドラム２１及び除電部材２７の合成抵抗Ｒ３は、除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２と同じであると考えることが可能である。

ここで、感光体ドラム２１の各領域が除電部材２７に接触している除電時間をｔ、除電時間ｔの経過後の感光体ドラム２１の表面電位の目標値として予め定められた除電後電位をＶ１、除電部材２７による除電開始時の感光体ドラム２１の除電前電位をＶ０、感光体ドラム２１の静電容量をＣとする。この場合、除電時間ｔで感光体ドラム２１の表面電位を除電前電位Ｖ０から除電後電位Ｖ１まで除電することが可能な理論上の除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２の値（以下、「算定抵抗値Ｒ２１」と称する）は下記（１）式に基づいて算出される。なお、感光体ドラム２１の線速（表面速度）をＳ、感光体ドラム２１の回転方向における感光体ドラム２１と除電部材２７との接触幅をＬとしたとき、除電時間ｔはＬ／Ｓで算出可能である。

しかしながら、前述したように、除電部材２７による除電性能には、除電部材２７の感光体ドラム２１との接触インピーダンスも影響する。そのため、画像形成装置１０では、下記（２）式及び下記（３）式の条件が満たされるように除電部材２７が構成されている。

Ｒａ≦Ｒ２１×３ ・・・（２）

０≦Ｒｂ／Ｒａ≦０．４ ・・・（３）

即ち、画像形成装置１０では、上記（２）式に示されるように、除電部材２７の内部抵抗成分Ｒａは、除電部材２７の算定抵抗値Ｒ２１に、予め定められる第４特定値の一例である３を乗じた値以下である。また、画像形成装置１０では、上記（３）式に示されるように、除電部材２７の接触抵抗成分Ｒｂを内部抵抗成分Ｒａで除した値である抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が、予め定められる第３特定値の一例である０．４以下である。

このように、画像形成装置１０では、除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２だけでなく、内部抵抗成分Ｒａ及び接触抵抗成分Ｒｂを考慮して除電部材２７の電気特性が決定されていることにより、除電部材２７による除電性能を向上させることが可能である。一方、実際の除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２は算定抵抗値Ｒ２１以下又は算定抵抗値Ｒ２１より大きい値であってもよい。

具体的には、感光体ドラム２１と除電部材２７との接触抵抗成分Ｒｂが、除電時間ｔで除電後電位Ｖ１まで除電可能な算定抵抗値Ｒ２１の３倍以下で規定される内部抵抗成分Ｒａに対して十分に小さくなっていることにより、除電部材２７による除電性能が向上する。なお、同様の効果が生じるのであれば、前記第３特定値及び前記第４特定値は、上述した値に限らない。

例えば、画像形成装置１０では、図９に示されるように、除電部材２７のブラシ毛２７１が、芯部２７１Ａ、及び表層部２７１Ｂを有する。ここで、図９は１本のブラシ毛２７１の断面図である。芯部２７１Ａは樹脂製である。表層部２７１Ｂはカーボン製であって、芯部２７１Ａの表面を覆う。例えば、表層部２７１Ｂは、ブラシ毛２７１の製造時に芯部２７１Ａと共に形成される。また、表層部２７１Ｂは、芯部２７１Ａが形成された後に、その芯部２７１Ａの表面にカーボンが吹き付けられることで形成されてもよい。これにより、ブラシ毛２７１がカーボンを含む樹脂層のみで形成される構成と比較して、ブラシ毛２７１の強度を維持しつつ、除電部材２７の内部抵抗成分Ｒａ及び接触抵抗成分Ｒｂを低下させることが可能である。なお、表層部２７１Ｂは、除電部材２７が上記（２）式及び上記（３）式を満たす範囲内で、カーボン以外の成分を含むものであってよい。また、芯部２７１Ａは、カーボンを含んでいてもよい。また、ブラシ毛２７１がカーボンを含む樹脂層のみで形成されていてもよい。

また、前述したように、感光体ドラム２１の電位安定性及び画像メモリーの有無には、除電部材２７の感光体ドラム２１との接触インピーダンスも影響する。画像形成装置１０では、下記（４）式及び下記（５）式の条件も満たされるように除電部材２７が構成されている。

Ｃａ≦１．０Ｅ＋０５ ・・・（４）

０≦Ｃｂ／Ｃａ≦０．４ ・・・（５）

即ち、画像形成装置１０では、上記（４）式に示されるように、除電部材２７の内部静電容量成分Ｃａは、予め定められる第２特定値の一例である１．０Ｅ＋０５以下である。また、画像形成装置１０では、上記（５）式に示されるように、除電部材２７の接触静電容量成分Ｃｂを内部静電容量成分Ｃａで除した値である静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）が、予め定められる第１特定値の一例である０．４以下である。

このように、画像形成装置１０では、除電部材２７の内部静電容量成分Ｃａ、及び接触静電容量成分Ｃｂを考慮して除電部材２７の電気特性が決定されていることにより、感光体ドラム２１の電位安定性を向上させると共に画像メモリーの発生を抑制することが可能である。具体的には、除電部材２７に蓄積する電荷が少なくなるように内部静電容量成分Ｃａが定められており、且つ内部静電容量成分Ｃａに対する接触静電容量成分Ｃｂの比率も小さく、除電部材２７から電荷が抜けやすくなっているため、電位安定性が向上すると共に画像メモリーの発生が抑制される。なお、同様の効果が生じるのであれば、前記第１特定値及び前記第２特定値は、上述した値に限らない。

［実施例］
以下、図５〜図８を参照しつつ、画像形成装置１０における測定結果について説明する。

図５及び図６は、除電部材２７の内部抵抗成分Ｒａ、接触抵抗成分Ｒｂ、内部静電容量成分Ｃａ、及び接触静電容量成分Ｃｂを測定するための実験装置９０を示す図である。実験装置９０は、水平方向へ４ｍｍの間隔を隔てて配置された直径１８ｍｍの２本のステンレス製のＳＵＳローラー９１及びＳＵＳローラー９２を備える。ＳＵＳローラー９１及びＳＵＳローラー９２の間には、アルミ製のフィルム電極９３（水平方向長さ１５０ｍｍ）が懸架されている。そして、実験対象である比較例１〜１５及び実施例１〜５の除電部材２７が、フィルム電極９３の上面に接触するように配置される。

また、実験装置９０は、除電部材２７の上方に配置された直径３０ｍｍのＳＵＳローラー９５を備える。ＳＵＳローラー９５には、１ｋｇのウエイト９６によって下方へ荷重がかけられており、その荷重がＳＵＳローラー９５を介して除電部材２７にかけられている。なお、除電部材２７、ＳＵＳローラー９１、９２、及び９５は回転されない状態で実験される。２本のＳＵＳローラー９１、９２は、インピーダンス測定器９７（日置電機株式会社製のＬＣＲハイテスタ３５２２）の一方の電極に接続されており、除電部材２７の基体８１は、インピーダンス測定器９７の他方の電極に接続されており、この状態で、インピーダンス測定器９７によるインピーダンス測定が行われる。当該実験において、インピーダンス測定器９７の電極の両端には、電圧値が５．０Ｖの正弦波形の交流電圧が印加される。そして、印加される交流電圧の周波数０．０５Ｈｚから１００ｋＨｚまでの範囲で変化させながら、除電部材２７の内部抵抗成分Ｒａ、接触抵抗成分Ｒｂ、内部静電容量成分Ｃａ、及び接触静電容量成分Ｃｂを測定する。測定は複数回（２回〜１６回）行われ、測定値の平均値に基づいて図７及び図８の表に実験結果が示されている。

また、図７及び図８には、図７及び図８に示される各例の除電部材２７を搭載した画像形成装置１０によって前記画像形成処理を実行し、除電部材２７による感光体ドラム２１の除電性能、電位安定性、画像メモリー有無を評価した評価結果が示されている。

ここで、前記除電性能については、画像形成装置１０において除電部材２７によって感光体ドラム２１が除電された後、感光体ドラム２１の電位が所望の除電後電位Ｖ１まで除電されたか否かを評価した。図７では、所望の除電後電位Ｖ１まで除電された場合は「○」、所望の除電後電位Ｖ１以下まで除電されなかった場合は「×」が除電性能の評価結果として示されている。

前記電位安定性については、画像形成装置１０において６０分間の連続印字を行った後に、帯電装置２２で帯電された後の感光体ドラム２１の表面電位を測定した結果、前記連続印字の開始前に帯電装置２２で帯電された後の初期表面電位から１０％以上低下したか否かを評価した。図７では、前記初期表面電位から１０％以上低下していない場合は「○」、前記初期表面電位から１０％以上低下した場合は「×」が電位安定性の評価結果として示されている。なお、前記初期表面電位から１０％以上低下した場合にはカブリ等の問題が生じるおそれがあるため、ここでは１０％という値を採用した。

前記画像メモリー有無については、画像形成装置１０において前記画像形成処理によって、印刷用紙の先端に予め定められた形状の黒色パッチを形成し、その後の他の領域にはハーフ画像（グレー画像）を印刷させ、画像メモリーの発生の有無を目視で評価した。具体的に、黒色パッチの形状がハーフ画像の領域に現れた場合に画像メモリーが発生したと判断する。図７では、画像メモリーが発生しなかった場合は「○」、画像メモリーが発生した場合は「×」が画像メモリー有無の評価結果として示されている。

より具体的に、実験に用いた画像形成装置１０は、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製のプリンター「ＦＳ−１３２０ＤＮ」の改造機である。また、画像形成装置１０では、感光体ドラム２１の除電前電位Ｖ０が５００［Ｖ］、感光体ドラム２１の表面速度（線速）Ｓが０．１５［ｍ／ｓ］、接触幅Ｌが０．００５［ｍ］である。また、真空の誘電率ε０が８．９Ｅ−１２［Ｆ／ｍ］、感光体ドラム２１の比誘電率εｒが３．５、感光体ドラム２１の膜厚ｄが３．５Ｅ−０５［ｍ］である。この場合、感光体ドラム２１の静電容量Ｃは、「ε０×εｒ／ｄ」より８．８５Ｅ−０７［Ｆ］となる。

そして、除電部材２７による感光体ドラム２１の除電後の所望の電位である除電後電位Ｖ１を１００Ｖとする。この場合、上記（１）式により、除電部材２７の算定抵抗値Ｒ２１は、２．３Ｅ＋０４［Ω］と算出される。そのため、除電部材２７の内部抵抗成分Ｒａが算定抵抗値Ｒ２１の３倍である６．９Ｅ＋０４［Ω］以下である場合に、上記（２）式を満たすことになる。なお、除電後電位Ｖ１は、例えばＶ１＝Ｖ０×０．２のような演算式によって算出される値であってもよく、裕度を持たせるためにＶ１＝Ｖ０×０．２２＋８０のような演算式によって算出される値であってもよい。

まず、比較例１〜１３及び実施例１〜３では、除電部材２７がブラシ状のローラー部材である。

比較例１では、東レ株式会社製ＳＡ７の導電性アクリル繊維に開裂処理を施した原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。比較例１に係る除電部材２７では、原糸抵抗が１．００Ｅ＋０７［Ω］であり、ブラシ繊度が３０［μｍ］であって高く（繊維が太く）、ブラシ密度が１００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］であって低密度である。なお、比較例１〜９は、繊維のカーボンの存在状態が原糸の全域に分散している全分散系である。

比較例２では、比較例１と同様に、東レ株式会社製ＳＡ７の導電性アクリル繊維に開裂処理を施した原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。比較例２に係る除電部材２７では、原糸抵抗が１．００Ｅ＋０６［Ω］であり、ブラシ繊度が７［μｍ］であって低く（繊維が細く）、ブラシ密度が５００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］であって高密度である。

比較例３では、ユニチカ株式会社製ＵＵＮの導電性ナイロンの原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。比較例３に係る除電部材２７では、原糸抵抗が１．００Ｅ＋０６［Ω］であり、ブラシ繊度が７［μｍ］であって低く（繊維が細く）、ブラシ密度が５００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］であって高密度である。なお、比較例３〜１３及び実施例１〜３に係る除電部材２７は、繊維断面形状が円形である。

比較例４〜６では、比較例３と同様に、ユニチカ株式会社製ＵＵＮの導電性ナイロンの原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。比較例４〜６に係る除電部材２７では、原糸抵抗がそれぞれ１．００Ｅ＋０５［Ω］、１．０４Ｅ＋０５［Ω］、１．００Ｅ＋０５［Ω］である。また、比較例４〜６に係る除電部材２７では、繊度がそれぞれ７［μｍ］、６［μｍ］、６［μｍ］である。さらに、比較例４〜６に係る除電部材２７では、密度がそれぞれ５００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］、５５０［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］、５００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］である。

比較例７〜９では、比較例３と同様に、ユニチカ株式会社製ＵＵＮの導電性ナイロンの原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。一方、比較例７〜９に係る除電部材２７は、内部抵抗成分Ｒａの値が小さくなり、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）も小さくなるように、比較例３に比べて繊維のカーボン量を増加している。比較例７〜９に係る除電部材２７では、原糸抵抗が１．００Ｅ＋０５［Ω］、１．００Ｅ＋０４［Ω］、１．００Ｅ＋０５［Ω］であり、ブラシ繊度が６［μｍ］、７［μｍ］、６［μｍ］であって低く（繊維が細く）、ブラシ密度が５５０［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］、５００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］、５８０［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］であって高密度である。

実施例１では、ＫＢセーレン株式会社製のＧＢＮ繊維の原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。実施例１に係る除電部材２７では、原糸抵抗が１．００Ｅ＋０４［Ω］であり、ブラシ繊度が７［μｍ］であって低く（繊維が細く）、ブラシ密度が５００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］であって高密度である。また、実施例１〜３及び比較例１０〜１３に係る除電部材２７では、繊維のカーボンの存在状態が全分散系ではなく、繊維の外側にカーボンが存在する２層構造であり、接触抵抗成分が減少しており抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が小さくなっている。

比較例１０では、実施例１と同様に、ＫＢセーレン株式会社製のＧＢＮ繊維の原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成したが、原糸抵抗が２桁高い点で異なる。

比較例１１〜１３では、ポリエステル原糸にカーボンを吹き付けた糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。比較例１１〜１３に係る除電部材２７は、内部抵抗成分Ｒａの値が小さくなり、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）も小さくなるように、ポリエステル原糸にカーボンが吹き付けられている。なお、比較例１１〜１３におけるカーボンの吹き付け量は実施例３と同様であり、ポリエステル原糸の繊度及び密度が実施例３と異なる。

実施例２では、ポリエステルの原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。実施例２に係る除電部材２７では、原糸抵抗が５．８Ｅ＋０３［Ω］であり、ブラシ繊度が７［μｍ］であって低く（繊維が細く）、ブラシ密度が３００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］であって高密度である。また、実施例２に係る除電部材２７では、実施例１と同様に繊維の外側にカーボンが存在する２層構造であるが、繊維の外側にカーボン粒子が直接吹き付けられた状態である。これにより、実施例１よりも低いブラシ密度で実施例１と同レベルの電気特性が実現されている。

実施例３では、ポリエステルの原糸を用いてブラシ状の除電部材２７を形成した。実施例３に係る除電部材２７では、原糸抵抗が６．４Ｅ＋０３［Ω］であり、ブラシ繊度が７［μｍ］であって低く（繊維が細く）、ブラシ密度が３００［ｋＦ／ｉｎｃｈ²］であって高密度である。また、実施例３に係る除電部材２７では、実施例１と同様に繊維の外側にカーボンが存在する２層構造であるが、繊維の外側にカーボン粒子が直接吹き付けられた状態である。なお、実施例３におけるカーボンの吹き付け量は、実施例２に比べて少ない。

次に、比較例１４、１５及び実施例４、５は、除電部材２７が円筒状（ロール状）のローラー部材である。

比較例１４では、アスカーＣ型硬度計により測定された硬度が７９であって、内部抵抗成分Ｒａが５．００Ｅ＋０４、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が１２０．００のゴムローラーを除電部材２７として用いている。なお、比較例１４、１５及び実施例４、５で用いられるゴムローラーは、金属製シャフトとその金属製シャフトを被覆する内層及び外層とを備える。そして、前記ゴムローラーの内層は、例えばポリウレタン、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エピクロルヒドリンーエチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリンーエチレンオキシドーアリルグリシジルエーテル共重合ゴム、ＮＢＲ、又はこれらのブレンドゴムで形成されている。また、前記ゴムローラーの外層は、例えばポリアミド粒子、カーボンブラック、又はジメチルポリシロキサンを含む材料で形成されている。また、前記ゴムローラーの外層は、イソシアネート化合物を含有する表面処理液を含浸させた材料、又はカーボンチューブなどであってもよい。

比較例１５では、アスカーＣ型硬度計により測定された硬度が４０であって、内部抵抗成分Ｒａが１．００Ｅ＋０４、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が７０．００のゴムローラーを除電部材２７として用いている。なお、比較例１５に係る除電部材２７では、比較例１４に比べて硬度が低くなっており、感光体ドラム２１と除電部材２７との接触面積が増加するため、内部抵抗成分Ｒａは小さくなるが、接触抵抗成分Ｒｂの改善効果は小さい。

実施例４では、カーボン量を増加させたカーボンリッチな低抵抗層を外層として有するゴムローラーを除電部材２７として用いている。実施例４に係る除電部材２７では、内部抵抗成分Ｒａが１．００Ｅ＋０４であって、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が０．３８となっている。また、実施例４に係る除電部材２７では、内部静電容量成分Ｃａが１．００Ｅ＋０４であって、静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）が０．３８となっている。

実施例５では、表層にカーボン蒸着を行ったゴムローラーを除電部材２７として用いており、実施例４よりも表層のカーボン存在率が高くなっている。実施例５に係る除電部材２７では、内部抵抗成分Ｒａが１．００Ｅ＋０４であって、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が０．２０となっている。また、実施例５に係る除電部材２７では、内部静電容量成分Ｃａが１．００Ｅ＋０４であって、静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）が０．２０となっている。

そして、図７及び図８に示されるように、比較例１〜１５及び実施例１〜５に係る除電部材２７について実験装置９０を用いて測定したＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットにおける接触抵抗成分Ｒｂの内部抵抗成分Ｒａに対する抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）を算出した。ここで、比較例１〜４、６、１３〜１５では、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が０．４より大きいため、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が０以上０．４以下であるという上記（３）式の条件が満たされていない。一方、比較例５、７〜１２では、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が０．４以下であるため、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が０以上０．４以下であるという上記（３）式の条件が満たされている。しかしながら、比較例１〜６、１０では、除電部材２７の内部抵抗成分Ｒａが６．９Ｅ＋４．０より大きいため、内部抵抗成分Ｒａが６．９Ｅ＋４．０以下であるという上記（２）式の条件が満たされていない。そして、比較例１〜６、１０、１３〜１５では、除電性能の評価結果が「×」であった。

一方、実施例１〜５では、除電部材２７の内部抵抗成分Ｒａが６．９Ｅ＋４．０以下であるという上記（２）式の条件が満たされており、且つ、抵抗比率（Ｒｂ／Ｒａ）が０以上０．４以下であるという上記（３）式の条件が満たされている。そして、実施例１〜５では、除電性能の評価結果が「○」であった。

このように、画像形成装置１０において、除電部材２７の直流抵抗値Ｒ２だけでなく、内部インピーダンスＺ１及び接触インピーダンスＺ２を考慮することによって、所望の除電性能を得ることが可能であることがわかった。より具体的には、上記（２）式及び（３）式の条件が満たされる場合に、所望の除電性能が得られた。

また、図７及び図８に示されるように、比較例１〜１５及び実施例１〜５に係る除電部材２７について実験装置９０を用いて測定したＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットにおける接触静電容量成分Ｃｂの内部静電容量成分Ｃａに対する静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）を算出した。ここで、比較例１〜４、８、９、１２〜１５では、静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）が０．４より大きいため、静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）が０以上０．４以下であるという上記（５）式の条件が満たされていない。一方、比較例５〜７、１０、１１では、静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）が０．４以下であるため、静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）が０以上０．４以下であるという上記（５）式の条件が満たされている。しかしながら、比較例１〜３、７、８、１０〜１３では、除電部材２７の内部静電容量成分Ｃａが１．０Ｅ＋５．０より大きいため、内部静電容量成分Ｃａが１．０Ｅ＋５．０以下であるという上記（４）式の条件が満たされていない。そして、電位安定性及び画像メモリー有無については、前記除電性能の評価結果が「○」であったものについてのみ評価を行った。具体的に、前記除電性能の評価結果が「○」であった比較例７〜９、１１〜１２では、電位安定性及び画像メモリー有無の評価結果が「×」であった。

一方、実施例１〜５では、除電部材２７の内部静電容量成分Ｃａが１．０Ｅ＋５．０以下であるという上記（４）式の条件が満たされており、且つ、静電容量比率（Ｃｂ／Ｃａ）が０以上０．４以下であるという上記（５）式の条件が満たされている。そして、実施例１〜５では、電位安定性及び画像メモリー有無の評価結果が「○」であった。

このように、画像形成装置１０において、除電部材２７の直流抵抗だけでなく、内部インピーダンスＺ１及び接触インピーダンスＺ２を考慮することによって、電位安定性が向上すると共に画像メモリーの発生が抑制されることがわかった。より具体的には、上記（４）式及び（５）式の条件が満たされる場合に、電位安定性が向上すると共に画像メモリーの発生が抑制された。

１ 制御部
２ 画像形成部
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電装置
２３ 光走査装置
２４ 現像装置
２５ 転写ローラー
２６ クリーニング部材
２７ 除電部材
２７０ 基体部
２７１ ブラシ毛
２８ 定着装置
３ 給紙部
４ 排紙部
１０ 画像形成装置

Claims (7)

1. 感光体と、電気的に接地されており前記感光体の表面に接触して配置される除電部材と、を備える画像形成装置であって、
   交流インピーダンス法による予め定められた周波数範囲のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットから得られる前記除電部材の内部インピーダンスの抵抗成分及び接触インピーダンスの抵抗成分について、
   前記接触インピーダンスの抵抗成分を前記内部インピーダンスの抵抗成分で除した値が予め定められた第１特定値以下であり、且つ、
   前記内部インピーダンスの抵抗成分が、前記感光体及び前記除電部材の接触幅を前記感光体の線速で除して得られる除電時間の間に前記感光体の除電前電位を予め定められた除電後電位まで低下させるために必要な前記除電部材の直流抵抗値として予め定められた演算式に基づいて算出される算定抵抗値に第２特定値を乗じた値以下であり、
   前記第１特定値が０．４であって、前記第２特定値が３である画像形成装置。
2. 前記感光体の静電容量をＣ、前記除電時間をｔ、前記除電前電位をＶ０、前記除電後電位をＶ１、前記算定抵抗値をＲ２１としたとき、前記算定抵抗値Ｒ２１は、下記（１）式に基づいて算出される、
   請求項１に記載の画像形成装置。
   
3. 前記感光体が接触型の帯電部材によって帯電される、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記感光体が直流電圧の印加によって帯電される、
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記除電部材がローラー部材である、
   請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記除電部材が、円筒状の基体部、及び一端が前記基体部に固定され他端が前記感光体の表面に接触するブラシ毛を有し、
   前記ブラシ毛が、樹脂製の芯部、及び前記芯部の表面を覆うカーボン製の表層部を有する、
   請求項５に記載の画像形成装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置で用いられる前記除電部材。