| 【発明の名称】 |
画像形成装置及びこれに用いられる帯電装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山井 和也
【住所又は居所】埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】大野 茂雄
【住所又は居所】埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】山本 隆一
【住所又は居所】埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】北河 裕介
【住所又は居所】埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】井出 典孝
【住所又は居所】埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】歸山 忠士
【住所又は居所】埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】佐藤 昌宏
【住所又は居所】埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】増渕 富志雄
【住所又は居所】埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号 富士ゼロックス株式会社内
|
| 【要約】 |
【課題】帯電部材の表層フィルム材料の最適化を図り、斑点状の画質欠陥及び汚れを有効に防止する。
【解決手段】帯電装置２の帯電部材２ａが、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルム１３で被覆し、かつ、この表層フィルム１３材料をヤング率３．０ＧＰａ以上とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 像担持体と、この像担持体に接触若しくは近接配置される帯電部材を具備し且つ前記像担持体を帯電させる帯電装置と、この帯電装置にて帯電された像担持体上に静電潜像を書き込む潜像書き込み装置と、少なくとも磁界発生部材が含まれる現像剤担持体を具備し且つ前記潜像書き込み装置にて書き込まれた静電潜像を現像剤で可視像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、帯電装置の帯電部材は、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルムで被覆し、かつ、この表層フィルム材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、表層フィルム材料がポリイミド樹脂であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】 請求項２記載の画像形成装置において、表層フィルムの厚さが２０μｍ〜６０μｍであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】 請求項１記載の画像形成装置において、帯電部材は、支持シャフト上にスポンジ状導電性弾性体を備え、この導電性弾性体の外周を円筒状表層フィルムで被覆したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】 請求項４記載の画像形成装置において、帯電部材は、スポンジ状導電性弾性体が導電性ウレタン発泡体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】 請求項１記載の画像形成装置のうち、前記帯電部材が現像装置の磁界発生部材による磁場の影響下に配設される態様において、帯電部材は、非磁性材料にて構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】 請求項６記載の画像形成装置において、帯電部材は、透磁率が１．０５以下の非磁性材料を用いて構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】 請求項１記載の画像形成装置において、帯電部材は、表層フィルムの抵抗値が１０6Ω／□〜１０8.5Ω／□であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】 請求項１記載の画像形成装置において、帯電部材は、アスカーＦ硬度で９０度以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】 請求項１記載の画像形成装置において、帯電部材は、引張強度が６００Ｎ／ｍｍ2以上の支持シャフトを具備していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】 請求項１記載の画像形成装置において、帯電部材には直流電圧からなる帯電バイアスが印加されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】 請求項１記載の画像形成装置において、帯電部材には極性の異なる帯電バイアスが印加されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】 請求項１記載の画像形成装置において、現像装置の現像剤担持体には直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】 像担持体と、この像担持体に接触若しくは近接配置される帯電部材を具備し且つ前記像担持体を帯電させる帯電装置と、この帯電装置にて帯電された像担持体上に静電潜像を書き込む潜像書き込み装置と、少なくとも磁界発生部材が含まれる現像剤担持体を具備し且つ前記潜像書き込み装置にて書き込まれた静電潜像を現像剤で可視像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記帯電装置は、帯電部材と、この帯電部材の上流側に像担持体に接触して配設され且つ像担持体上の付着物を除去する除去部材とを有し、前記帯電部材は、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルムで被覆し、かつ、この表層フィルム材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】 請求項１４記載の画像形成装置のうち、前記除去部材が現像装置の磁界発生部材による磁場の影響下に配設される態様において、除去部材は、磁性材料を用いて構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】 請求項１５記載の画像形成装置において、除去部材は、磁性シャフト上にブラシ状部材を具備させたものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】 請求項１５記載の画像形成装置において、除去部材は、ＳＵＭからなる磁性シャフトを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】 請求項１５記載の画像形成装置において、除去部材は、ＳＵＭの表面にニッケルメッキを施した磁性シャフトを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】 請求項１４記載の画像形成装置において、除去部材は、支持シャフト上に繊維状部材を接着することでブラシ状部材を具備させたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】 請求項１４記載の画像形成装置において、ブラシ状部材がアクリル系樹脂により構成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】 請求項１４記載の画像形成装置において、除去部材は、抵抗値が１０4〜１０5Ωｃｍであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】 請求項１４記載の画像形成装置において、除去部材には所定の除去バイアスが印加されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】 請求項１４記載の画像形成装置において、除去部材には極性の異なる除去バイアスが印加されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】 請求項１記載の画像形成装置において、像担持体、帯電装置、現像装置が垂直方向に複数個配設され、上下に連続して位置する現像装置の中間位置にいずれかの帯電装置が配設され、かつ、当該帯電装置の帯電部材が上側に位置する現像装置の現像部位の略下方に位置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２５】 請求項１記載の画像形成装置において、像担持体、帯電装置、現像装置が垂直方向に複数個配設され、上下に連続して位置する現像装置の中間位置にいずれかの帯電装置が配設され、かつ、当該帯電装置の帯電部材は、前記上下に連続して位置する現像装置の磁界発生部材による磁場の影響下に配設されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２６】 請求項１４記載の画像形成装置において、像担持体、帯電装置、現像装置が垂直方向に複数個配設され、上下に連続して位置する現像装置の中間位置にいずれかの帯電装置が配設され、かつ、当該帯電装置の除去部材が上側に位置する現像装置の現像部位の略下方に位置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２７】 請求項１４記載の画像形成装置において、像担持体、帯電装置、現像装置及び除去装置が垂直方向に複数個配設され、上下に連続して位置する現像装置の中間位置にいずれかの帯電装置が配設され、かつ、当該帯電装置の除去部材は、前記上下に連続して位置する現像装置の磁界発生部材による磁場の影響下に配設されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２８】 請求項１ないし２７いずれかに記載の画像形成装置において、現像剤のトナーが形状係数が１３０以下の球形であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２９】 少なくとも磁界発生部材が含まれる現像剤担持体を具備し且つ像担持体上の静電潜像を現像剤で可視像化する現像装置を備えた画像形成装置に組み込まれ、像担持体を帯電させる帯電装置において、像担持体に接触若しくは近接配置される帯電部材を有し、この帯電部材が、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルムで被覆し、かつ、この表層フィルム材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたことを特徴とする帯電装置。
【請求項３０】 少なくとも磁界発生部材が含まれる現像剤担持体を具備し且つ像担持体上の静電潜像を現像剤で可視像化する現像装置を備えた画像形成装置に組み込まれ、像担持体を帯電させる帯電装置において、像担持体に接触若しくは近接配置される帯電部材と、この帯電部材の上流側に像担持体に接触して配設され且つ像担持体上の付着物を除去する除去部材とを有し、前記帯電部材が、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルムで被覆し、かつ、この表層フィルム材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたことを特徴とする帯電装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置に係り、特に、像担持体上に接触若しくは近接する帯電部材を具備した帯電装置を備えたタイプの画像形成装置及びこれに用いられる帯電装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来における画像形成装置には例えば帯電ロール方式の帯電装置が用いられている。この種の帯電装置としては、例えば金属シャフト上にスポンジ状の導電性弾性体を具備させ、この導電性弾性体表面をフッ素樹脂フィルム（ＰＶｄＦ）で被覆するようにしたものが既に提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の帯電装置を用いると、例えば図２０に示すように、用紙上の任意箇所にランダム斑点が生成されたり、連続点、例えば帯電ロールや感光体ドラム（Ｐ／Ｒ）の回転周期毎に連なった斑点が生成されるという現象が見られた。ここで、斑点の中には、図２０に示すように、バックグラウンド中に生ずるバックグラウンド斑点（ＢＫＧ斑点）と、イメージ部（例えばハーフトーン画像）中に生ずるイメージ部斑点とに大別される。
【０００４】この種の斑点の生成原理について推測してみるに、例えば図２１に示すように、トナー塊等の異物５０２が感光体ドラム５１０に付着し、帯電ロール５１１と感光体ドラム５１０との間のニップ域に進入すると、当該異物５０２部分で電界が遮蔽されると共に、異物５０２が介在している帯電ロール５１１の表層フィルム部分にテンティング部が形成されてしまい、当該感光体ドラム５１０部分に対応した箇所に帯電不良が起こる。
【０００５】このとき、異物５０２による帯電不良箇所が感光体ドラム５１０の下流側に移行し、当該帯電不良箇所に静電潜像が形成され、現像されてしまうと、比較的大径の斑点が生成される。一方、異物５０２が帯電ロール５１１や感光体ドラム５１０に付着すると、帯電ロール５１１や感光体ドラム５１０の回転周期毎に連続点が生成される。
【０００６】更に、帯電ロール５１１表面が比較的柔らかいため、プリント枚数が増加するにつれてキャリア等により帯電ロール５１１表面が傷付く虞れがある。仮に、図２２に示すように、帯電ロール５１１の表層フィルム部分にディフェクト部５０３が生じたとすると、当該ディフェクト部５０３に絶縁性トナー５０４が堆積してニップ域に浸入する。この状態において、ディフェクト部５０３に絶縁性トナー５０４の堆積した部分がニップ域を通過すると、当該部分で電界が遮蔽されてしまうため、上述したような帯電不良による斑点現象が生ずるほか、前記堆積トナー５０４が帯電ロール５１１のディフェクト部５０３からとれにくくなり、帯電ロール５１１がディフェクト部５０３を引き金として徐々に汚れ易くなってしまう。
【０００７】本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、帯電部材の表層フィルム材料の最適化を図り、斑点状の画質欠陥及び汚れを有効に防止できるようにした画像形成装置及びこれに用いられる帯電装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、像担持体１と、この像担持体１に接触若しくは近接配置される帯電部材２ａを具備し且つ前記像担持体１を帯電させる帯電装置２と、この帯電装置２にて帯電された像担持体１上に静電潜像を書き込む潜像書き込み装置３と、少なくとも磁界発生部材４ｂが含まれる現像剤担持体４ａを具備し且つ前記潜像書き込み装置３にて書き込まれた静電潜像を現像剤で可視像化する現像装置４とを備えた画像形成装置において、帯電装置２の帯電部材２ａが、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルム１３で被覆し、かつ、この表層フィルム１３材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたことを特徴とするものである。
【０００９】このような技術的手段において、帯電部材２ａは、像担持体１に対し接触若しくは近接配置されることを要件とした。ここで、接触しない態様も含めているのは、近接配置された態様でも、微小空隙放電による帯電が可能であることを考慮したものである。但し、接触配置する方が、像担持体１に対する帯電部材２ａの位置決めが容易になる点、また、帯電部材２ａの寸法精度が高くなくてよい点で好ましい。更に、少なくとも円筒状表層フィルム１３を備える態様を前提とした。この表層フィルム１３は、表面を円滑に保ち、帯電性を均一にする上で必要な機能部材であり、像担持体１に静電吸着し易く、静電吸着力によるニップ均一性を確保し易い点で好ましい。特に、本件では、「表層フィルム１３材料のヤング率が３．０ＧＰａ以上」とすることで、帯電部材２ａ表面へのキャリア付着、及び、帯電部材２ａ表面の損傷を防止することを企図したものである。
【００１０】次に、表層フィルム１３材料の好ましい態様としては、ポリイミド樹脂が好ましい。このポリイミド樹脂は、ディッピング塗布液面（液体原料のため表面凹凸が少ない）をそのまま用いることができ、かつ、剛性があるため表面傷が生じ難く経時安定性が高い点で好ましい。そして、このポリイミド樹脂（ＰＩ）は６ＧＰａのヤング率を有するが、これ以外にポリスルフォン樹脂（ＰＳｆ：３ＧＰａ），ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ：３ＧＰａ），ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ：４ＧＰａ）がある。但し、ＰＳｆ，ＰＥＩ，ＰＥＥＫは、表面性改善のため、押出し成型後に熱セットと呼ばれる表面溶融工程を通常要する。また、表層フィルム１３の厚さは２０μｍ〜６０μｍである。ここで、下限値を２０μｍとしてのは、フィルム作製上及びその後の導電性弾性体への挿入加工性を可能とする範囲で、加工限界を考慮としたものである。一方、上限値を６０μｍとしたのは、像担持体１への応力を少なくし、フィルミングを防止するという観点から選定したものである。
【００１１】また、帯電部材２ａとしては、像担持体１を帯電する機能部材であれば適宜選定して差し支えないが、代表的には、図１（ｂ）に示すように、支持シャフト１１上にスポンジ状導電性弾性体１２を備え、この導電性弾性体１２の外周を円筒状表層フィルム１３で被覆した態様が好ましい。この態様において、「スポンジ状」であることは、硬度を低くでき、その分、ニップ幅を安定してとれ、帯電が安定する点で好ましい。この態様において、スポンジ状導電性弾性体１２の代表例としては、導電性ウレタン発泡体が用いられる。このとき、導電性の付与については、例えばカーボンブラック等の導電性材料をウレタン発泡体に含浸させるようにすればよい。
【００１２】更に、帯電装置２と現像装置４とが接近配置され、帯電部材２ａが現像装置４の磁界発生部材４ｂによる磁場の影響下に配設される態様においては、帯電部材２ａは非磁性材料にて構成するようにすることが好ましい。「現像装置４の磁界発生部材４ｂによる磁場の影響下に配設され、」とは、画像形成装置全体の小型化に伴って、帯電部材２ａが現像装置４による磁場影響下にあることを前提とする趣旨である。このとき、磁場の影響下に位置するのは、帯電部材２ａの一部でよく、全部である必要はない。
【００１３】また、帯電部材２ａを非磁性材料を用いて構成するとしたのは、帯電部材２ａを磁化されにくくすることで、磁性材料であるキャリアの付着を有効に回避することを主眼とするものである。ここで、非磁性材料としては、磁性材料であるキャリアが付着しないものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば帯電部材２ａは、透磁率が１．０５以下の非磁性材料（例えばＳＵＳ３０３）を用いて構成されていることが好ましい。例えば帯電部材２ａが、支持シャフト１１に導電性弾性体１２を具備させ、表層フィルム１３で被覆する態様にあっては、前記支持シャフト１１を非磁性シャフトとして構成するようにすればよい。
【００１４】また、帯電部材２ａの抵抗条件としては、表層フィルム１３の抵抗値（表面抵抗値）が１０6Ω／□〜１０8.5Ω／□であることが好ましい。「１０6Ω／□〜１０8.5Ω／□」としたのは、大きすぎると、帯電部材２ａとして機能せず、また、小さすぎると、帯電電流リークに伴う帯電不良が起こり易い事態を考慮したものである。更に、帯電部材２ａの硬度条件としては、アスカーＦ硬度で９０度以下であることが好ましい。「９０度以下」としたのは、９０度を超えると、ニップ均一性が悪く、帯電不良が生じ易いことを考慮したものである。更にまた、帯電部材２ａの強度条件としては、引張強度が６００Ｎ／ｍｍ2以上の支持シャフト１１を具備していることが好ましい。このような強度条件を満たせば、帯電部材２ａの中央部での曲げ変形を防止して全域に亘る帯電性を確保することが可能である。
【００１５】また、帯電部材２ａへのバイアス印加条件としては、帯電部材２ａには直流電圧からなる帯電バイアスが印加されることが好ましい。例えば、交流電圧が重畳されると、感光体などの像担持体１の電圧印加に起因する摩耗（放電ストレス）が生じ易く、これを防止するという観点からすれば、直流電圧からなる帯電バイアスを印加する態様がよい。更に、帯電部材２ａには極性の異なる帯電バイアスが印加されるようにしてもよい。これは、クリーニングモード実行時に、帯電部材２ａに付着した逆極性トナーを除去する上で必要である。
【００１６】また、本件発明は、磁性材料であるキャリアが像担持体１や帯電部材２ａに付着し易い条件下においてより技術的効果を発揮するものである。ここで、キャリアが付着し易い条件としては、例えば現像装置４の現像剤担持体４ａが、磁界発生部材４ｂによる磁力に対し現像剤の一部が飛散する程度の回転数で回転するものである態様や、現像装置４の磁界発生部材４ｂの磁力パターンとして、例えば１００ｍＴ以上の現像磁極を有し、この現像磁極に隣接した部位に５０ｍＴ以上の隣接磁極を有する態様や、現像装置４の現像剤担持体４ａに対し直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加される態様が挙げられる。
【００１７】更に、帯電装置２としては、基本的に帯電部材２ａを備えていればよいが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば以下のような態様であってもよい。この場合、本発明は、図１に示すように、像担持体１と、この像担持体１に接触若しくは近接配置される帯電部材２ａを具備し且つ前記像担持体１を帯電させる帯電装置２と、この帯電装置２にて帯電された像担持体１上に静電潜像を書き込む潜像書き込み装置３と、少なくとも磁界発生部材４ｂが含まれる現像剤担持体４ａを具備し且つ前記潜像書き込み装置３にて書き込まれた静電潜像を現像剤で可視像化する現像装置４とを備えた画像形成装置において、前記帯電装置２には、帯電部材２ａと、この帯電部材２ａの上流側に像担持体１に接触して配設され且つ像担持体１上の付着物を除去する除去部材２ｂとを具備させ、前記帯電部材２ａが、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルム１３で被覆し、かつ、この表層フィルム１３材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたものであればよい。すなわち、本態様の帯電装置２は、「帯電部材２ａ＋除去部材２ｂ」を具備したものである。
【００１８】本態様において、除去部材２ｂは、接触型で像担持体１上の付着物を除去するものであればよく、像担持体１上の付着物が帯電部材２ａに至る事態を無くし、帯電性を良好に保つ機能部材として働くものである。但し、除去部材２ｂは帯電部材２ａと一体のユニットとして構成されていてもよいし、別ユニットとして構成されてもよい。また、除去部材２ｂは、代表的には、一時的に付着物を保持しておくリフレッシャを想定するが、機能からすれば、通常のクリーニング装置の接触型クリーニング部材も含むものである。尚、リフレッシャの表面付着物は例えばクリーニングモード（発明の実施の形態参照）などで別のクリーニング装置へと回収される。更に、除去部材２ｂとしては、除去性を確保する観点から接触型に限られるが、その形態についてはブラシ状、ブレード状など各種態様のものが挙げられる。
【００１９】除去部材２ｂの除去性と像担持体１への損傷防止性とを両立させるという観点からすれば、除去部材２ｂは、支持シャフト１５上にブラシ状部材１６を具備させたものであることが好ましい。ここで、ブラシ状部材１６の好ましい製法としては、支持シャフト１５上に繊維状部材を接着することでブラシ状部材１６を具備させる態様が挙げられる。また、ブラシ状部材１６の好ましい材料としては、ブラシ状部材がアクリル系樹脂により構成されるものが挙げられるが、これ以外の材料としてＰＰ，レイヨン，ナイロン，ポリエステル，ＥＴＦＥ，ＰＥＴなどがある。更に、除去部材２ｂの抵抗条件としては、抵抗値が１０4〜１０5Ωｃｍであることが好ましい。この抵抗条件は、クリーニング性、環境依存性を両立するためのものである。ここでの抵抗値は、例えばブラシ状部材（繊維）の体積抵抗値を意味する。
【００２０】また、現像装置４と帯電装置２とが接近配置され、除去部材２ｂが現像装置４の磁界発生部材４ｂによる磁場の影響下に配設される態様にあっては、除去部材２ｂは磁性材料を用いて構成されることが好ましい。ここで「磁性材料」としたのは、除去部材２ｂが磁化されることで、像担持体１上のキャリアのトラップを容易にするためである。本態様において、除去部材２ｂの支持シャフト１５としては例えばＳＵＭからなる磁性シャフトを備えるものが挙げられる。「ＳＵＭ」は加工が容易、コストが安いという点で好ましい。また、除去部材２ｂの支持シャフト１５は、ＳＵＭの表面にニッケルメッキを施した磁性シャフトを備えるものも挙げられる。「ＳＵＭ＋Ｎｉメッキ」は、摺動音防止、錆防止という点で好ましい。
【００２１】また、逆極性トナーなどを除去するという観点からすれば、除去部材２ｂには所定の除去バイアスが印加されることが好ましい。特に、除去部材２ｂには極性の異なる除去バイアスが印加される態様がよい。これは、クリーニングモード実行時に、除去部材２ｂに付着した逆極性トナーを除去する上で必要である。
【００２２】更に、本発明は、特に縦型タンデム画像形成装置へ適用する場合に有効である。この場合の適用例としては、像担持体１、帯電装置２、現像装置４が垂直方向に複数個配設され、上下に連続して位置する現像装置４の中間位置にいずれかの帯電装置２が配設され、かつ、当該帯電装置２の帯電部材２ａが上側に位置する現像装置４の現像部位の略下方に位置する態様である。本態様は、縦型タンデムにおいて、現像装置４と帯電装置２との磁場干渉に加えて、レイアウト上キャリア付着が起こり易い態様である。また、本発明の別の適用例としては、像担持体１、帯電装置２、現像装置４が垂直方向に複数個配設され、上下に連続して位置する現像装置４の中間位置にいずれかの帯電装置２が配設され、かつ、当該帯電装置２の帯電部材２ａが、前記上下に連続して位置する現像装置４の磁界発生部材４ｂによる磁場の影響下に配設される態様がある。本態様は、縦型タンデムにおいて、現像装置４と帯電装置２との磁場干渉が顕著な例である。
【００２３】更に、「帯電部材２ａ＋除去部材２ｂ」タイプの帯電装置２を用いた縦型タンデム画像形成装置において、除去部材２ｂの好ましいレイアウト例としては、像担持体１、帯電装置２、現像装置４が垂直方向に複数個配設され、上下に連続して位置する現像装置４の中間位置にいずれかの帯電装置２が配設され、かつ、当該帯電装置２の除去部材２ｂが上側に位置する現像装置４の現像部位の略下方に位置する態様である。更にまた、別のレイアウト例としては、像担持体１、帯電装置２及び現像装置４が垂直方向に複数個配設され、上下に連続して位置する現像装置４の中間位置にいずれかの帯電装置２が配設され、かつ、当該帯電装置２の除去部材２ｂが、前記上下に連続して位置する現像装置４の磁界発生部材４ｂによる磁場の影響下に配設される態様である。また、高画質でクリーナレスを容易に実現するという観点からすれば、現像剤のトナーが形状係数１３０以下の球形であるものを使用すればよい。
【００２４】また、本発明は、画像形成装置に限られず、これに用いられる帯電装置そのものをも対象とする。この場合、本発明は、図１に示すように、少なくとも磁界発生部材４ｂが含まれる現像剤担持体４ａを具備し且つ像担持体１上の静電潜像を現像剤で可視像化する現像装置４を備えた画像形成装置に組み込まれ、像担持体１を帯電させる帯電装置において、 像担持体１に接触若しくは近接配置される帯電部材２ａを有し、この帯電部材２ａが、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルム１３で被覆し、かつ、この表層フィルム１３材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたことを特徴とするものである。
【００２５】また、帯電装置２として「帯電部材２ａ＋除去部材２ｂ」タイプについて本件発明を適用すると、本発明は、図１に示すように、少なくとも磁界発生部材４ｂが含まれる現像剤担持体４ａを具備し且つ像担持体１上の静電潜像を現像剤で可視像化する現像装置４を備えた画像形成装置に組み込まれ、像担持体１を帯電させる帯電装置２において、 像担持体１に接触若しくは近接配置される帯電部材２ａと、この帯電部材２ａの上流側に像担持体１に接触して配設され且つ像担持体１上の付着物を除去する除去部材２ｂとを有し、この帯電部材２ａが、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルム１３で被覆し、かつ、この表層フィルム１３材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたことを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図２は本発明が適用された画像形成装置の実施の一形態（本例ではフルカラープリンタ）を示すものである。尚、図２中の矢印は、各回転部材の回転方向を示す。このフルカラープリンタは、図２に示すように、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム２１（２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙ，２１Ｋ）を有する画像形成ユニット２０（２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋ）と、これら感光体ドラム２１に接触する一次帯電用の帯電装置２２（２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙ，２２Ｋ）と、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光２３（２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙ，２３Ｋ）を照射する図示しないレーザ光学ユニット等の露光装置と、各色成分トナーが含まれる現像剤を収容した現像装置２４（２４Ｃ，２４Ｍ，２４Ｙ，２４Ｋ）と、上記４つの感光体ドラム２１のうちの２つの感光体ドラム２１Ｃ，２１Ｍに接触する第１の一次中間転写ドラム３１及び他の２つの感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｋに接触する第２の一次中間転写ドラム３２と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム３１，３２に接触する二次中間転写ドラム３３と、この二次中間転写ドラム３３に接触する最終転写ロール３４とで、その主要部が構成されている。
【００２７】各感光体ドラム２１は、共通の接平面Ａを有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム３１及び第２の一次中間転写ドラム３２は、各回転軸が該感光体ドラム２１軸に対し平行かつ所定の対象面を境界とした面対象の関係にあるように配置されている。更に、二次中間転写ドラム３３は、該感光体ドラム２１と回転軸が平行であるように配置されている。各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて図示しないレーザ光学ユニットに入力される。このレーザ光学ユニットでは、各色のレーザ光２３が変調され、対応する色の感光体ドラム２１に夫々照射される。
【００２８】上記各感光体ドラム２１の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム２１としては所定の直径（例えば２０ｍｍ）のＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム２１は所定のプロセス速度（例えば９５ｍｍ／ｓｅｃ）の回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム２１の表面は、図２に示すように、帯電装置２２に所定の帯電レベル（例えば約−８００Ｖ）のＤＣ電圧を印加することによって、所定レベルに一様に帯電される。尚、この実施の形態では、上記帯電装置２２に対してＤＣ成分のみを印加しているが、ＡＣ成分をＤＣ成分に重畳するように構成することもできる。
【００２９】このようにして一様な表面電位を具備した感光体ドラム２１の表面には、露光装置としてのレーザ光学ユニットによって各色に対応したレーザ光２３が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。レーザ光学ユニットで静電潜像が書き込まれることにより、感光体ドラム２１上の画像露光部の表面電位は所定レベル（例えば−６０Ｖ以下程度）にまで除電される。また、上記感光体ドラム２１の表面に形成された各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置２４によって現像され、各感光体ドラム２１上に各色のトナー像として可視化される。
【００３０】次に、上記各感光体ドラム２１上に形成された各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム３１及び第２の一次中間転写ドラム３２上に、静電的に一次転写される。感光体ドラム２１Ｃ，２１Ｍ上に形成されたシアン（Ｃ）およびマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム３１上に、感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｋ上に形成されたイエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム３２上に、それぞれ転写される。この後、第１、第２の一次中間転写ドラム３１，３２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム３３上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム３３上には、単色像からシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００３１】最後に、上記二次中間転写ドラム３３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール３４によって、用紙搬送路４０を通る用紙に三次転写される。この用紙は、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール４１を通過し、二次中間転写ドラム３３と最終転写ロール３４とのニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置４２によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３２】尚、本実施の形態において、詳細は後述するが、帯電装置２２は、図２に示すように、感光体ドラム２１を帯電する帯電ロール１００と、この帯電ロール１００の上流側にリフレッシャとしてのブラシロール１１０とを備え、このブラシロール１１０にて感光体ドラム２１上の異物（残留トナーやキャリアなど）を除去し、帯電ロール１００側に感光体ドラム２１上の異物が転移しないようになっている。また、一次中間転写ドラム３１，３２及び二次中間転写ドラム３３には夫々のドラム表面の異物（残留トナーや異物）を一時的に保持するリフレッシャとしての一次中間ブラシロール５１，５２、及び、二次中間ブラシロール５３が接触配置されている。更に、最終転写ロール３４には例えばブレードクリーニング方式を採用したクリーニング装置５４（５４ａ：ブレード）が設けられている。
【００３３】次に、本実施の形態で用いられる現像装置２４及び帯電装置２２について説明する。先ず、現像装置２４について説明する。本実施の形態において、現像装置２４は、例えば図３に示すように、垂直方向に複数配設されており、例えば現像装置２４Ｃは、下方側の画像形成ユニット２０（例えば２０Ｍ）の帯電装置２２に対し例えばギャップｍ（例えば２〜５ｍｍ程度）に接近配置されている。ここで、現像装置２４の基本的構成について述べると、以下のようである。すなわち、現像装置２４は、図３〜図６に示すように、基本的に、筐体としてのハウジング６１と、現像剤担持体としての現像ロール６２と、層厚規制部材としての層厚規制ロール６３と、現像剤攪拌搬送部材としての２本のオーガー６４、６５と、現像剤供給部材としてのパドルホイール６６とでその主要部が構成されている。尚、図中において、符号２１は画像情報に応じた静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム、Ｇは非磁性トナー及び磁性キャリアからなる現像剤、また、矢印は回転する部品の回転方向を示している。
【００３４】本実施の形態において、ハウジング６１は、その全体が板状に薄く扁平した細長い箱形状からなるものであって、そのうち感光体ドラム２１と対向する端部となる部位に現像ロール６２が一部露出するように配設される開口部７１が形成されると共に、その開口部７１とは反対側の端部にかけての部位に現像剤Ｇを収容する現像剤収容部７２が形成された構造になっている。そして、上記現像剤収容部７２は、両端部で連通しかつ中央部で仕切り壁７３にて仕切られた平行する２列の現像剤循環搬送路が形成されたものである。また、このハウジング６１は、上下方向に２分割した下部ハウジング６１Ｌと上部ハウジング６１Ｕとを接合して組み立てる構造のものであって、その厚さ（上下方向の全高）が３０ｍｍ程度のものを使用している。尚、図中において、符号７５は下部ハウジング６１Ｌの後方接合面部に形成された複数の係止突起、７６は上部ハウジング６１Ｕの後方接合面部に形成され、下部ハウジング６１Ｌにおける複数の係止突起７５が組み立て接合時に差し込まれる複数の係止孔である。また、符号７７は突条のリブ、７８はハウジング接合部用の弾性シール部材である。更に、図５又は図６中、符号８０は、詳細は後述するが、現像ロール６２の端部上方に設けられ、現像ロール６２上の薄層域規制位置をサイド側から規制する規制ブロック（薄層域規制部材）であり、本実施の形態では、上部ハウジング６１Ｕ側に取り付けられている（図５，図６参照）。更にまた、符号８１，８２はハウジング６１の両端を保持し、画像形成装置本体に現像装置２４を設置するためのサイドブラケットである。
【００３５】また、現像ロール６２は、ハウジング６１の開口部７１付近に回転駆動可能に配設される中空の円筒形状からなる非磁性のスリーブ２０１と、このスリーブ２０１の中空内に複数の磁極を所定の角度に配置した磁石ロール（マグネットロール）２０２が位置を固定された状態で配設されたものである。本例では、現像ロール６２としては、その外径（スリーブ２０１の外径）が例えば１２ｍｍφ程度の小径のものを使用している。また、磁石ロール２０２は、そのロール軸に対し、図７に示すように、Ｓ極又はＮ極の各磁束分布（図７中点線で示す）となる７つの磁極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３が適宜配置されている。このうち、磁極Ｓ１は現像磁極、磁極Ｓ３，Ｓ４は現像剤剥離用反発磁極、磁極Ｎ２は層厚規制用磁極であり、これ以外の磁極は隣接する磁極と共に搬送磁極として機能するようになっている。
【００３６】更に、層厚規制ロール６３は、非磁性のロール形態からなるものであり、現像ロール６２（スリーブ２０１）の表面に対して、その表面に担持される現像剤Ｇの層厚を所定の厚さに規制するための間隙を保持して対向配設されている。この層厚規制ロール６３は、例えば直径が５ｍｍの中実のステンレスロールを使用し、現像ロール６２に対して例えば２５０μｍの間隔をあけて配置されている。また、この層厚規制ロール６３は、その両端部を下部ハウジング６１Ｌの側壁面における現像ロール６２の近傍となる部位に形成された取付け溝に落とし込み、ハウジング６１の組み立て時に上部ハウジング６１Ｕの一部により上方から押し込まれることにより、最終的に当該取付け溝に圧入された状態となって正式に固定されるようになっている。
【００３７】更にまた、オーガー６４、６５は、回転軸部に現像剤Ｇを攪拌搬送するための羽根部を螺旋状に所定のピッチで巻きつけた状態に形成した回転部材であり、ハウジング６１の現像剤収容部７２における前記した２列の現像剤循環搬送路内でそれぞれ回転駆動するように配設されている。このオーガー６４、６５としては、その外径が１３ｍｍ程度のものを使用している。また、パドルホイール６６は、その回転軸部に例えば４枚の羽根部を軸回転方向の下流側に平行移動させた状態（オフセットさせた状態）で形成した羽根車状の回転部材であり、現像ロール６２とオーガー６４との間となる位置で回転駆動するように配設されている。
【００３８】特に、本実施の形態では、現像ロール６２の端部周辺構成、具体的には前記規制ブロック８０による薄層域規制位置の設定の仕方に特徴点がある。すなわち、図８（ａ）に示すように、現像ロール６２のスリーブ２０１表面には粗面加工部９１が設けられている。この粗面加工部９１は、サンドブラスト加工、ショットブラスト加工、研削加工など適宜選定して差し支えないが、粗面加工の均質性を確保するという観点からすれば、球形状の砥粒を用いてサンドブラスト法を採用するのが好ましい。ここで、粗面加工部９１の形成領域としては、現像剤Ｇに搬送力を与える程度の粗面で、現像剤Ｇの薄層域を形成する必要がある範囲に亘っていればよい。
【００３９】従って、本例では、現像ロール６２の端部を除く周面に粗面加工部９１が形成され、端部両端に非粗面加工部９２が残存することになる。ここで、この非粗面加工部９２としては、特に、粗面加工をしないだけでも差し支えないが、好ましくは、表面粗さを可能な限り低減させるように処理する方がよい。このとき、非粗面加工部９２としては、樹脂によるコーティングを施したり、あるいは、摩擦係数を小さくする加工（例えば研磨加工）を施す等することが好ましい。そして、トナーの摩擦帯電性を良好に保つという観点からすれば、樹脂によるコーティングを施す際に、トナーとの摩擦帯電によりトナーの帯電量を付勢するような摩擦帯電列から樹脂を選定したり、あるいは、トナーとの接触によりトナーの帯電量が低下しない樹脂を選定し、更に、この樹脂コーティング層に１０13Ω／□以上の表面抵抗とし、トナー電荷を不必要に逃がさないようにすることが好ましい。
【００４０】また、本実施の形態において、規制ブロック８０による薄層域規制位置Ｊは、前記粗面加工部９１端より外側に設定されており、薄層域規制位置Ｊと粗面加工部９１端との間には必ず非粗面加工部９２が存在するようになっている。更に、本実施の形態では、前記規制ブロック８０による薄層域規制位置Ｊは、最大使用サイズの用紙の進行方向に直交する幅方向端より内側に設定されている。これは、用紙のエッジ部周辺にはイメージ領域外のマージン領域が通常あるため、各部材の好ましい位置関係を、マージン領域内で具現化するようにしたものである。尚、図８（ａ）中、Ｓmaxは最大使用サイズの用紙の幅方向寸法を示す。
【００４１】更にまた、本実施の形態では、現像ロール６２における磁石ロール２０２の現像磁極（Ｓ１：図７参照）の幅方向端は最大使用サイズの用紙の幅方向端と同じ若しくは前記幅方向端より内側に設定され、規制ブロック８０による薄層域規制位置Ｊは前記現像磁極の幅方向端より内側に設定されている。これにより、現像磁極の端部における現像剤Ｇの横ずれが防止されるようになっている。
【００４２】また、規制ブロック８０は、現像ロール６２の端部の一部、例えば上面部に接触配置されて、現像剤Ｇの薄層域を規制するようになっている。ここで、現像ロール６２の回転動作を安定させるという観点からすれば、規制ブロック８０と現像ロール６２端部との間の摺動抵抗を極力低減させることが好ましい。本例では、規制ブロック８０は、例えば図８（ａ）（ｂ）に示すように、現像ロール６２の端部に対向した部位に植毛した摺擦毛８５を設け、現像ロール６２端部に前記摺擦毛８５を押し付けるようにしたものであり、これにより、現像ロール６２とのトルクをより低減するようになっている。尚、規制ブロック８０の変形形態としては、例えば図９（ａ）に示すように、規制ブロック８０の全部若しくは現像ロール６２の端部に対向した部位に摺動抵抗の低いフェルト８６を設け、現像ロール６２端部に前記フェルト８６を押し付けるようにしたものや、図９（ｂ）に示すように、規制ブロック８０に摩擦抵抗の小さい低摩擦部８７、例えばテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂加工部を具備させ、これを現像ロール６２の端部に接触させるようにしたものや、あるいは、図９（ｃ）に示すように、規制ブロック８０を摩擦抵抗の小さいポリオレフィン系樹脂８８にて形成し、この樹脂表面そのものを現像ロール６２の端部に接触させるようにしたものがある。
【００４３】次に、本実施の形態に係る現像ロール６２の端部周辺における現像剤Ｇの層形成状態を示す。すなわち、本実施の形態モデルによれば、現像ロール６２の粗面加工部９１によって現像剤Ｇが搬送されるが、この粗面加工部９１端部で現像剤層厚が増加しようとしても、直ちには規制ブロック８０に規制されないため、現像剤層厚の増加部分は粗面加工部９１と規制ブロック８０との間のスペースで均される。特に、非粗面加工部９２の表面粗さを充分に小さくしておけば、非粗面加工部９２は低摩擦部となり、当該非粗面加工部９２での現像剤Ｇの搬送力は粗面加工部９１に比べて非常に小さくなり、現像剤Ｇの保持力は極めて小さく抑えられる。 このため、粗面加工部９１と規制ブロック８０との間の非粗面加工部９２の現像剤層厚は粗面加工部９１での現像剤層よりも少なくなり、現像ロール６２端部で現像剤層厚が増加し、キャリアの不正飛翔などの弊害は起こり難くなっている。
【００４４】この点、図１０（ｂ）に示すような比較の形態モデルにあっては、例えば現像ロール６２の粗面加工部９１に隣接して規制ブロック８０’を設定する態様であるが、この態様にあっては、本実施の形態モデルのように、粗面加工部９１と規制ブロック８０との間に非粗面加工部９２のスペースを確保していないため、粗面加工部９１の端部で現像剤層厚が増加しようとすると、これを吸収するスペースが全くなく、直ちに規制ブロック８０’に塞き止められ、現像ロール６２端部で現像剤層厚が増加し、キャリアの不正飛翔などの弊害が起こり易くなる。
【００４５】また、本実施の形態では、図１０（ａ）に示すように、規制ブロック８０の薄層域規制位置Ｊが磁石ロール２０２の現像磁極の幅方向端よりも内側に設定されているため、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、磁石ロール２０２端部での現像剤Ｇの横ずれ現象が起こらない。すなわち、図１１（ａ）に示すように、磁石ロール２０２の磁力分布を調べてみると、磁石ロール２０２の端部位置から外側に向かって徐々に磁力が低下していることが理解される。このため、磁石ロール２０２の端部付近まで薄層域規制領域が及んでいるとすると、図１１（ｂ）に示すように、磁石ロール２０２の端部で現像剤層厚が盛り上がり、しかも、磁石ロール２０２の端部における現像剤Ｇの穂立ちは横方向に倒れてしまう分、現像ロール６２の回転に伴って現像剤Ｇがタンブリングして飛散し、現像剤Ｇが横ずれするという現象が起こり得る。
【００４６】ところが、本実施の形態では、規制ブロック８０による薄層域規制位置Ｊは磁石ロール２０２（少なくとも現像磁極）の幅方向端よりも内側に設定されるため、上述したような磁石ロール２０２（少なくとも現像磁極）の端部での現像剤Ｇの盛り上がり及び横ずれ現象は、前記規制ブロック８０による薄層域規制位置Ｊ付近では生じない。このため、磁石ロール２０２端部での磁力による現像剤Ｇの盛り上がり、横ずれに起因して、規制ブロック８０付近で現像剤Ｇが局所的に盛り上がるという事態は有効に回避される。
【００４７】尚、本実施の形態では、現像ロール６２の端部には非粗面加工部９２を設けるようにしているが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば図１２（ａ）に示すように、現像ロール６２に、規制ブロック８０付近の外径が薄層域規制領域略中央に比べて小さい段差部９３を設け、この段差部９３の段差位置として、薄層域規制位置Ｊよりも内側で、かつ、最大使用サイズの用紙の幅方向端よりも内側に設定するようにしたり、あるいは、図１２（ｂ）に示すように、現像ロール６２に、規制ブロック８０付近の外径が薄層域規制領域略中央に比べて徐々に縮径するテーパ部９４を設け、このテーパ部９４の開始位置として、薄層域規制位置Ｊよりも内側で、かつ、最大使用サイズの用紙の幅方向端よりも内側に設定するようにすればよい。この態様（図１２（ａ）（ｂ））によれば、粗面加工部９１の端部で現像剤層厚が増加しようとしても、その増加分は段差部９３又はテーパ部９４の削り取った部分のスペースで前記増加分を吸収することが可能になり、現像ロール６２端部での現像剤Ｇの層厚増加現象は有効に抑えられる。
【００４８】次に、本実施の形態の帯電装置について詳述する。本実施の形態において、帯電装置２２は、図１３に示すように、感光体ドラム２１を帯電する帯電ロール１００と、この帯電ロール１００の上流側にリフレッシャとしてのブラシロール１１０とを一対の軸受け部材１３０にて回転自在に支承するようにしたものである。特に、本実施の形態では、帯電ロール１００は、図１４（ａ）に示すように、非磁性シャフト１０１と、この非磁性シャフト１０１の外周に設けられるスポンジ状導電性弾性体１０２と、この導電性弾性体１０２を被覆する円筒状表層フィルム１０３とを備えている。
【００４９】ここで、非磁性シャフト１０１としては、透磁率が１．０５以下（磁性材料が付着しない程度）の非磁性材料、例えばＳＵＳ３０３（透磁率１．０５）や、より好ましくはＳＵＳ３０３Ｃｕ（透磁率１．０２）が使用される。また、スポンジ状導電性弾性体１０２は、硬度が低く、ニップ域を安定的に確保するという観点から好ましく、例えば導電性ウレタン発泡体が用いられる。更に、円筒状表層フィルム１０３としては、静電吸着力によるニップ均一性を確保するという観点から好ましく、ヤング率が３．０ＧＰａ以上の材料、例えばポリイミド樹脂が用いられ、厚さが２０〜６０μｍに設定されている。
【００５０】更に、本実施の形態では、帯電ロール１００は、帯電部材として機能し、かつ、帯電電流リークによる帯電不良を有効に回避するという観点から、表層フィルム１０３の抵抗値（表面抵抗値）が１０6Ω／□〜１０8.5Ω／□に設定されている。更にまた、硬度条件としては、ニップ均一性を確保するという観点から、アスカーＦ硬度で９０度以下であることが好ましい。そしてまた、非磁性シャフト１０１の強度条件としては、中央部での曲げ変形を防止して全域に亘る帯電性を確保するという観点から、引張強度が６００Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましい。更に、非磁性シャフト１０１には帯電バイアス電源１０４が接続されており、この帯電バイアス電源１０４は極性の異なる帯電バイアスＶC(+)，ＶC(-)を非磁性シャフト１０１に印加するようになっている。本例では、帯電ロール１００へのバイアス印加方式は、作像モード時には、図１４（ｂ）に示すように、帯電バイアスＶC(-)を印加し、一方、クリーニングモード時には、図１４（ｃ）に示すように、帯電バイアスＶC(+)を印加するようになっている。
【００５１】また、本実施の形態において、ブラシロール１１０は、磁性シャフト１１１と、この磁性シャフト１１１の外周にブラシ状部材としての摺擦毛１１２を設けたものである。そして、このブラシロール１１０には何ら駆動手段が設けられておらず、かかるブラシロール１１０は摺擦毛１１２と感光体ドラム２１との間に作用する摩擦力によって感光体ドラム２１の回転に連れ回っている。ここで、磁性シャフト１１１としては、加工が容易、コストが安いという観点から例えばＳＵＭが使用され、また、摺動音防止及び錆防止という観点から、ＳＵＭ表面にＮｉメッキを施したものが使用される。一方、摺擦毛１１２は例えば磁性シャフト１１１上に例えばアクリル系樹脂からなる繊維状部材を接着することで構成される。尚、摺擦毛１１２の素材としては、ＰＰ，レイヨン，ナイロン，ポリエステル，ＥＴＦＥ，ＰＥＴなどがある。そして、摺擦毛１１２は、クリーニング性、環境依存性を両立するために、抵抗値が１０4〜１０5Ωｃｍであることが好ましい。
【００５２】また、ブラシロール１１０には除去バイアス電源１１３が接続されており、この除去バイアス電源１１３は極性の異なる除去バイアスＶR(+)，ＶR(-)を磁性シャフト１１１に印加するようになっている。本例では、ブラシロール１１０へのバイアス印加方式は、作像モード時には、図１４（ｂ）に示すように、除去バイアスＶR(-)を印加することで極性反転したトナーを感光体ドラム２１の表面から一時的に回収し、後述するクリーニングモードが開始される迄の間、かかるトナーを保持するようになっている。尚、クリーニングモード時には、除去バイアスＶR(+)を印加するようになっている。
【００５３】次に、本実施の形態に係る帯電装置の性能について評価する。本実施の形態モデルでは、表層フィルム１０３はヤング率が３．０ＧＰａ以上のポリイミド樹脂を使用しているため、仮に、表層フィルム１０３と感光体ドラム２１との間にキャリアが挟まったとしても、剛性の高い表層フィルム１０３自体に腰がある分、内部のスポンジ状導電性弾性体１０２の影響を受け難くなり、挟まったキャリアは除去され易い。このため、表層フィルム１０３と感光体ドラム２１とのニップ域でキャリアが介在して帯電不良になる懸念はほとんどなく、斑点状の画質欠陥はほとんど生じない。一方、表層フィルム１０３はヤング率が高い分、キャリアにより傷付きにくく、ディフェクト部にトナーなどが堆積する懸念もない。
【００５４】また、本実施の形態モデルでは、帯電装置２２は、例えば現像装置２４と比較的接近配置されるため、帯電装置２２は、磁石ロール２０２の磁力パターンが及ぶ磁場影響下に位置する。この状態において、例えば帯電ロール１００は、非磁性シャフト１０１を備えているため、現像装置２４からの磁場影響下に位置するとしても、帯電ロール１００が磁化されることはない。このため、現像剤Ｇのキャリア等が感光体ドラム２１を介して、あるいは、直接帯電ロール１００に向かったとしても、帯電ロール１００には付着し難い状況にあり、キャリア等の付着に起因した斑点状の画質欠陥は有効に回避される。
【００５５】特に、本実施の形態では、リフレッシャとしてのブラシロール１１０は、磁性シャフト１１１を備えているため、現像装置２４からの磁場影響下に位置すると、磁性シャフト１１１が磁化される。このため、本例では、現像剤Ｇのキャリア等が感光体ドラム２１を介して、あるいは、直接ブラシロール１１０に向かった状況下では、磁化されているブラシロール１１０にはキャリア等が付着し易い状況にあり、キャリア等の磁性異物はブラシロール１１０にて確実に除去され、帯電ロール１００へのキャリア等が付着する懸念はより確実に回避される。このような性能は後述する実施例にて確認されている。
【００５６】また、現像装置２４の現像条件として、現像バイアスの、直流成分を１８０〜２７０Ｖ、交流成分のＶp-pを１．０〜２．０ｋＶ、その周波数を１．５〜１０ｋＨｚに設定したところ、直流成分タイプに比べてキャリア飛翔が多いと考えられるが、本実施の形態にあっては、斑点状の画質欠陥はほとんど見られなかった。また、現像装置２４の現像ロール６２の回転数を順次上げていったり、あるいは、磁石ロール２０２の現像磁極を１００ｍＴ、その隣接磁極を５０ｍＴに設定することで、キャリアの飛翔条件を高めた態様についても、斑点状の画質欠陥はほとんど見られなかった。更に、図２及び図３に示す実施の形態では、上下に連続して位置する現像装置２４の中間位置に位置する帯電装置２２が、上側に位置する現像装置２４の現像部位の略下方に位置しており、あるいは、上下に連続して位置する現像装置２４からの磁場の影響を受ける状態にあるが、この帯電装置２２における画像形成ユニット２０について、斑点状の画質欠陥が他の色の画像形成ユニット２０のそれに比べて極端に多いという現象はなく、いずれの色成分についても、斑点状の画質欠陥はほとんど見られなかった。
【００５７】一方、本実施の形態では、作像モード時において、帯電ロール１００に逆極性トナーが、また、ブラシロール１１０には逆極性トナー、キャリアが一時的に保持されることになるが、定期的にクリーニングモードが実行され、帯電ロール１００やブラシロール１１０に保持されている逆極性トナーやキャリアがクリーニング装置５４へと回収されるようになっている。すなわち、本実施の形態では、例えばブラシロール１１０によって捕獲された逆極性トナー、キャリアを回収するため、印字動作前、印字動作後、連続印字時の所定枚数毎など、ある所定のタイミングで以下のようなクリーニングモードが実行される。このクリーニングモード時においては、先ず、各帯電装置２２の帯電ロール１００、リフレッシャとしてのブラシロール１１０、各感光体ドラム２１、一次中間転写ドラム３１，３２、二次中間転写ドラム３３、最終転写ロール３４に対し、最終転写ロール３４が最もマイナス電位が高くなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加し、これによって、印字動作中に、帯電ロール１００に回収された逆極性トナーＴやブラシロール１１０に回収保持された逆極性トナーＴやキャリアＣを、最終転写ロール３４まで順々に転移させ、最終転写ロール３４に接触して設けたクリーニング装置５４によって回収するように構成されている。従って、このようなクリーニング動作が開始されると、例えばブラシロール１１０に一時的に保持されていた逆極性トナーＴやキャリアＣは感光体ドラム２１上に吐き出され、ブラシロール１１０は清浄な状態に復帰することになる。
【００５８】また、このようにして、逆極性トナーＴ等のクリーニングが終了すると、トナー像の作像時と同じ電位が帯電ロール１００、感光体ドラム２１、一次中間転写ドラム３１，３２、二次中間転写ドラム３３、最終転写ロール３４に与えられる一方、一次中間ブラシロール５１，５２及び二次中間ブラシロール５３には作像時と逆極性の電位が与えられ、今度は一次中間ブラシロール５１，５２及び二次中間ブラシロール５３に付着している（−）帯電トナーのクリーニングが行われる。すなわち、一次中間ブラシロール５１，５２及び二次中間ブラシロール５３に対して作像時と逆極性の電位を与えることにより、これらブラシロールに保持されていたトナーは一次中間転写ドラム３１，３２及び二次中間転写ドラム３３上に吐き出され、通常のトナー像の転写と同様に二次中間転写ドラム３３を経由して最終転写ロール３４へ到達し、クリーニング装置５４によって回収される。このようなクリーニング動作を定期的に実行することにより、各ブラシロールに捕獲されていたトナーはいずれの極性のものもクリーニング装置５４によって回収され、これらブラシロールの清浄化が図られることになる。
【００５９】
【実施例】◎実施例１実施の形態モデルからなる実施例１において、薄層域規制位置〜ブラスト（ブラスト加工による粗面加工部９１に相当）端部距離、用紙端部〜ブラスト（ブラスト加工による粗面加工部９１に相当）端部距離を夫々変更し、ＢＣＯ（BeadsCarry Over）／キャリア飛散による端部斑点を○，△，×（○：良好，△：ほぼＯＫ，×：ＮＧ）で評価したしたところ、図１５（ａ）に示す結果が得られた。同図によれば、薄層域規制位置がブラスト端部位置より外側であれば、端部斑点がないことが理解される。また、同様なパラメータ変更を行い、感光体ドラム上端部のカブリを、プリント中にシャットダウンしてテープ転写することで評価したところ、図１５（ｂ）に示す結果が得られた。同図によれば、薄層域規制位置がブラスト端部位置より外側であれば、感光体ドラム上端部のカブリはほとんど生じないことが理解される。更に、同様なパラメータ変更を行い、現像ロール端部周辺駆動ギアの汚れレベルを評価したところ、図１５（ｃ）に示す結果が得られた。同図によれば、薄層域規制位置がブラスト端部位置より外側であれば、現像ロール端部周辺駆動ギアの汚れレベルはほとんど問題ないが理解される。
【００６０】◎比較例実施の形態モデルの帯電装置において、帯電シャフト（帯電ロールシャフト）をＳＵＭ、リフレッシャシャフト（リフレッシャとしてのブラシロールシャフト）をＳＵＭで構成し、斑点（独立点，連続点）の発生率について、斑点の大きさをグレード別にして調べたところ、図１６に示すような結果が得られた。同図によれば、バックグラウンド斑点（ＢＫＧ斑点）及びイメージ部斑点（ＩＭＧ斑点）のいずれも、ある程度大きい斑点が見られることが確認された。
【００６１】◎実施例２実施の形態モデルの帯電装置において、帯電シャフトをＳＵＳ３０３Ｃｕ、リフレッシャシャフトをＳＵＭで構成し、斑点（独立点，連続点）の発生率について、斑点の大きさをグレード別にして調べたところ、図１７に示すような結果が得られた。同図によれば、ＢＫＧ斑点及びイメージ部斑点の発生率は比較例に比べて極めて少なくなっていることが確認された。
【００６２】◎実施例３実施の形態モデルの帯電装置において、帯電シャフトをＳＵＳ３０３Ｃｕ、リフレッシャシャフトをＳＵＳ３０３Ｃｕで構成し、斑点（独立点，連続点）の発生率について、斑点の大きさをグレード別にして調べたところ、図１８に示すような結果が得られた。同図によれば、ＢＫＧ斑点及びイメージ部斑点の発生率は比較例に比べて極めて少なくなっているが、実施例２に比べれば斑点の発生率が若干高いことが確認された。
【００６３】◎実施例４本実施の形態モデル（実施例）と、表層フィルム１０３がＰＶｄＦである比較の形態モデル（比較例）との間で、斑点発生状況、感光体ドラム汚れ、帯電ロール汚れ、二次転写ゴースト（転写像履歴：中間転写ドラムとの転写インタラクションにより中間転写ドラムにフィルミングが起こり、これに起因して中間転写ドラム上での実効表面電位が設定電位から差を生じることが主に影響する。）、デレッション（高湿下像流れ）、帯電ラチチュード（(1)帯電均一性：軸方向、プロセス方向の帯電電位差が小さいほうが均一である。(2)帯電能力：１サイクル目と２サイクル目との帯電電位差（サイクル１−２）により評価し、帯電電位差がない方がよい。１サイクル目で所定の電位に到達するほうがよい。）について評価したところ、図１９に示すように、斑点、帯電ロール汚れ、二次転写ゴースト、帯電ラチチュードの点で実施例の方が比較例よりも優れていることが確認された。
【００６４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれば、帯電装置の帯電部材として、少なくともその最外周を高分子材料により形成された円筒状表層フィルムで被覆し、かつ、この表層フィルム材料をヤング率３．０ＧＰａ以上としたので、帯電部材の表層フィルム材料の最適化を図り、斑点状の画質欠陥及び帯電部材表面の汚れを有効に防止することができる。このため、この帯電装置を組み込んだ画像形成装置によれば、帯電装置の寿命を延ばしながら、斑点状の画質欠陥が有効に抑えられた画像形成装置を簡単に構築することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５４９６
【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社
【住所又は居所】東京都港区赤坂二丁目１７番２２号
|
| 【出願日】 |
平成１３年７月１９日（２００１．７．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５０４０
【弁理士】
【氏名又は名称】小泉 雅裕 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００３−２９５０２（Ｐ２００３−２９５０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１月３１日（２００３．１．３１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２２０３７８（Ｐ２００１−２２０３７８） |
|