(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体の表面に液体状のイオン性導電性媒体を含浸させた帯電用部材を接触させ、当該帯電用部材に電圧を印加することによって、像担持体の帯電を行う帯電手段とを備えた画像形成ユニットにおいて、当該画像形成ユニットの未使用時に、前記帯電用部材に液体状のイオン性導電性媒体を補給する液体状のイオン性導電性媒体貯蔵部と、前記帯電用部材との間に、両者の連通状態を遮断可能な遮断部材を設けたことを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項２】
前記液体状のイオン性導電性媒体中に、その腐敗を防止する防腐剤を混入したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
【請求項３】
前記液体状のイオン性導電性媒体中に、その凍結を防止する不凍剤を混入したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
【請求項４】
前記液体状のイオン性導電性媒体中に、その蒸発を防止する蒸発防止剤を混入したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
【請求項５】
像担持体と、前記像担持体の表面に液体状のイオン性導電性媒体を含浸させた帯電用部材を接触させ、当該帯電用部材に電圧を印加することによって、像担持体の帯電を行う帯電手段とを備えた画像形成ユニットを用いた画像形成装置において、当該画像形成ユニットの未使用時に、前記帯電用部材に液体状のイオン性導電性媒体を補給する液体状のイオン性導電性媒体貯蔵部と、前記帯電用部材との間に、両者の連通状態を遮断可能な遮断部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【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、並びにかかる画像形成装置に使用される画像形成ユニットに関し、特に、放電を伴わずに電荷注入により像担持体の表面を帯電する帯電装置を用いた画像形成装置、並びにかかる画像形成装置に使用される画像形成ユニット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行っ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のみならず、環境汚染にもつながる。
【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有している。
【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においては、感光体等の像担持体の寿命が、コロトロンを使用する場合と比較して短くなるという問題点を有している。
【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点を有する。
【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まったく新規な帯電装置が考えられる。この種の新規な帯電装置に関する技術としては、特開平７−１４０７２９号公報や、特開平８−６２９３２号公報、あるいは特開平７−３２５４５８号公報に開示されているものが既に提案されている。
【０００７】
上記特開平７−１４０７２９号公報に係る接触帯電方法は、水を含浸した吸水性のスポンジローラを感光体表面に摩擦接触せしめ、両者の間に直流電圧を印加することにより、感光体表面の帯電を行うように構成したものである。
【０００８】
また、上記特開平８−６２９３２号公報に係る接触帯電方法は、感光体表面に帯電部材を摩擦接触せしめ、両者の間に直流電圧を印加することにより、感光体表面の帯電を行う帯電方法において、前記感光体として、感光層表面がフッ素プラズマ処理され、Ｘ線光電子スペクトルから求めた感光層表面におけるフッ素原子の面積占有率が２０％以上である感光体を使用し、前記帯電部材として、水を含浸した吸水性のスポンジローラを使用するように構成したものである。
【０００９】
さらに、上記特開平７−３２５４５８号公報に係る画像形成部材の帯電方法は、基本的に、層状の画像形成部材を帯電させる方法であって、イオン性導電性媒体からイオンをこれに伝達することによる層状の画像形成部材を帯電するように構成したものであるが、その明細書中には、キャリア流体と電解質とを含むイオン性導電性流体は、多数の異なる方法によって層状の光受容体と接触させることができる旨が記載されており、光受容体の表面に伝達され得る水等の全ゆる液滴は、例えばワイパーブレードによって拭い取ることができる点が記載されている。
【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７−１４０７２９号公報や、特開平８−６２９３２号公報、あるいは特開平７−３２５４５８号公報等に開示されている帯電方法の場合、これらの帯電方法が実際に適用される画像形成装置は、一般に、メンテナンス性の向上等のため、感光体ドラムを中心にして、帯電部材、現像部材、クリーニング部材等の１つまたは複数の画像形成部材で、１つの画像ユニットを形成し、感光体ドラムの寿命がきた場合には、この画像ユニット全体を一体的に交換しながら、使用するように構成したものが多くなってきている。
【００１１】
ところが、上記の如く感光体ドラムを中心にして構成される画像形成ユニットは、搬送時や保管時にさまざまな環境下に置かれることがある。そのため、画像形成ユニットとして、感光体ドラムと共に、上述した水あるいは、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、感光体ドラムの表面に接触させ、このイオン性導電性媒体に電圧を印加することで、感光体ドラムを帯電させる帯電装置を一体としたユニットを形成した場合には、次のような問題点を有することが明らかになった。
【００１２】
すなわち、上記帯電装置は、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用いているため、これらの水等のイオン性導電性媒体を含んだ帯電部材と感光体ドラムが、長期にわたり接触していると、特に感光体として有機感光体を使用した場合には、感光体材料が吸水し、有機感光体を構成する有機顔料等が分解してしまい、帯電性や感度が劣化する場合があるという問題点があった。また、画像形成ユニットが低温環境下で保管された場合には、水等の液体が凍結して膨張し、結果として感光体ドラムの表面に傷が生ずる場合があるという問題点もあった。
【００１３】
さらに、上記のような水あるいは、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用いた帯電装置の場合には、水等を含む液体を用いるため、イオン性導電性媒体としてそのまま水を用いると、水の腐敗や凍結、あるいは蒸発といった問題点が新たに生じる。例えば、水を導電性媒体として用いた場合には、大気との接触により１〜２週間で水が腐敗し、黴などが発生する。そして、イオン性導電性媒体として使用される水が腐敗すると、その抵抗値が変動するため帯電不良を起こすほか、腐敗した水がスポンジなどの帯電部材を介して、長期にわたり感光体ドラムに接触すると、感光体ドラムの感光体が劣化し画質欠陥が生じてしまうという問題点を生じる。仮に、不純物が含まれていない純水を用いたとしても、スポンジなどの感光体と接触する部材を介して、液体は常に大気と接触するため、純水の腐敗や凍結等の問題点を解決することはできない。
【００１４】
また、大気圧において外部の気温が零度以下の環境下では、水は凍結して氷となり、もはや帯電装置として機能しなくなってしまうという問題点をも有している。加えて、含水したスポンジなどの感光体との接触部材の凍結により、感光体の損傷という問題点が生じる。さらに、イオン性導電性媒体として使用される水は、時間の経過とともに蒸発していくため、導電性媒体である水がなくなることによる帯電不良が発生するという問題点をも有している。
【００１５】
さらにこのような帯電装置をユニットとして画像形成装置の内部に導入するには、大量の水あるいは水中に電解質を分散させたイオン性導電性媒体を保有するための大型の貯蔵タンクが必要となるか、あるいはそれらの液体を装置内に頻繁に補給するという操作が必要となり、装置のスペースが大きくなるとともに、高コストになってしまうという別の問題点もある。
【００１６】
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１の目的とするところは、オゾンの発生をほとんど完全に抑制し、かつ、中高速の複写機等の画像形成装置でも使用することができ、像担持体の磨耗がほとんど問題にならない特徴を有する、水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子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において、搬送時や保管時等に、水等のイオン性導電性媒体が、感光体等の像担持体の表面に接触したままの状態となることによる、感光体等の像担持体の劣化や損傷を防止可能とした画像形成ユニット及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【００１７】
また、この発明の第２の目的とするところは、水等のイオン性導電性媒体が腐敗することによって、感光体等の像担持体を劣化させたり損傷したりするのを防止可能とした画像形成ユニットを提供することにある。
【００１８】
さらに、この発明の第３の目的とするところは、水等のイオン性導電性媒体が凍結することによって、感光体等の像担持体を劣化させたり損傷したりするのを防止可能とした画像形成ユニットを提供することにある。
【００１９】
又、この発明の第４の目的とするところは、装置の大型化やコストの大幅な増加等を伴うことなく、水等のイオン性導電性媒体が蒸発することによって、感光体等の像担持体の帯電不良が発生するのを防止可能とし、装置寿命にわたり水などの補給操作のいらないメンテナンスフリーの画像形成ユニットを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１及び５に記載の発明は、像担持体と、前記像担持体の表面に液体状のイオン性導電性媒体を含浸させた帯電用部材を接触させ、当該帯電用部材に電圧を印加することによって、像担持体の帯電を行う帯電手段とを備えた画像形成ユニットにおいて、当該画像形成ユニットの未使用時に、前記帯電用部材に液体状のイオン性導電性媒体を補給する液体状のイオン性導電性媒体貯蔵部と、前記帯電用部材との間に、両者の連通状態を遮断可能な遮断部材を設けたことを特徴とする画像形成ユニット及びこれを備えた画像形成装置である。
【００２１】
なお、上記イオン性導電性媒体としては、例えば、水あるいは水等の液体中に電解質やイオン化可能な気体分子等を分散させたものが用いられる。
【００２３】
さらに、請求項２に記載の発明は、前記液体状のイオン性導電性媒体中に、その腐敗を防止する防腐剤を混入したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニットである。
【００２４】
また更に、請求項３に記載の発明は、前記液体状のイオン性導電性媒体中に、その凍結を防止する不凍剤を混入したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニットである。
【００２５】
又、請求項４に記載の発明は、前記液体状のイオン性導電性媒体中に、その蒸発を防止する蒸発防止剤を混入したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニットである。
【００２６】
【作用】
【００２７】
請求項１及び５に記載した発明のように、画像形成ユニットの未使用時に、前記帯電用部材に液体状のイオン性導電性媒体を補給する液体状のイオン性導電性媒体貯蔵部と、前記帯電用部材との間に、両者の連通状態を遮断可能な遮断部材を設けることにより、搬送時や保管時等のように、画像形成ユニットの未使用時には、遮断部材によって液体状のイオン性導電性媒体貯蔵部から帯電用部材へ、液体状のイオン性導電性媒体が供給されるのを遮断することができ、水等のイオン性導電性媒体が感光体ドラム等の像担持体の表面に接触することがないので、水等のイオン性導電性媒体が、感光体等の像担持体の表面に接触したままの状態となることによる、感光体等の像担持体の劣化や損傷を防止することができる。
【００２８】
さらに、請求項２に記載した発明のように、イオン性導電性媒体中に、その腐敗を防止する防腐剤を混入することにより、水等のイオン性導電性媒体が腐敗するのを防止することができ、感光体等の像担持体を劣化させたり損傷したりするのを防止可能となる。
【００２９】
また更に、請求項３に記載した発明によれば、イオン性導電性媒体中に、その凍結を防止する不凍剤を混入することにより、水等のイオン性導電性媒体が凍結することによって、感光体等の像担持体を劣化させたり損傷したりするのを防止することができる。
【００３０】
又、請求項４に記載した発明によれば、イオン性導電性媒体中に、その蒸発を防止する蒸発防止剤を混入することにより、装置の大型化やコストの大幅な増加等を伴うことなく、水等のイオン性導電性媒体が蒸発することによって、感光体等の像担持体の帯電不良が発生するのを防止可能とし、装置寿命にわたり水などの補給操作のいらないメンテナンスフリーの帯電装置を提供することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００３２】
実施の形態１
図２はこの発明に係る帯電装置を適用した画像形成装置の実施の形態１を示すものである。
【００３３】
図２において、１は像担持体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、所定の回転速度で回転駆動されるようになっている。この実施の形態では、感光体ドラム１の感光体層として、赤外領域に感度を持つ有機感光体（ＯＰＣ）を用いている。上記感光体ドラム１の表面は、この発明の実施の形態に係る帯電装置２によって、所定の電位に一様に帯電された後、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、現像器４によって現像されてトナー像となり、この感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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ユニットを示すものである。
【００３６】
この発明の実施の形態１に係る画像形成ユニット１０は、図１に示すように、基本的に、感光体ドラム１と、帯電装置２と、クリーニング装置７とから構成されており、この画像形成ユニット１０は、図示しない画像形成装置の本体に対して、一体的に着脱可能となっている。図１中、１１は画像形成ユニット１０の本体を示している。
【００３７】
上記帯電装置２は、図１及び図３に示すように、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、像担持体としての感光体ドラム１の表面に接触させ、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、このイオン性導電性媒体である分散された水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子などを電離させイオン化させて、所定の極性のイオンを感光体ドラム１の表面に静電気的に付着させることにより、感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電するものである。
【００３８】
上記帯電装置２は、図１に示すように、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保持する保持部材として、含水した帯電用部材２１と、水等の液体からなるイオン性導電性媒体を貯蔵した液体貯蔵部２２と、前記帯電用部材２１の上流側と下流側とにそれぞれ配設された水規制部材２３とを備えている。上記含水した帯電用部材２１は、図３に示すように、押圧部材２４によって感光体ドラム１の表面に接触するように配置されている。また、上記含水した帯電用部材２１には、直流電圧が帯電装置用電源２５により給電されるようになっている。
【００３９】
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）スポンジ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。
【００４０】
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イオン性導電性媒体としての液体などが含浸される。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 、Ｎａ2 ＳＯ4 、Ｎａ2 ＣＯ3 、ＮａＨＣＯ3 、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ2 、ＣａＣｌ3 ，（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 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。
【００４１】
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 〜１０14Ωｃｍ程度の範囲内で適宜設定される。
【００４２】
この実施の形態で用いた帯電用部材２１は、図３に示すように、ＰＶＡからなる厚さ３ｍｍのパッド状の部材に形成されており、この帯電用パッド２１には、通常のイオン交換水として得られた純水が含浸されている。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。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数ｍｍほど折り曲げられている。なお、この含水した状態での帯電用パッド２１の抵抗値は、約１０5 Ωであった。
【００４３】
また、上記帯電用パッド２１は、図３に示すように、下向きに開口した断面矩形状の細長い箱体状の押圧部材２４によって、感光体ドラム１の表面に所定の押圧力で接触するように配置されている。上記押圧部材２４には、帯電用パッド２１に通常のイオン交換水として得られた純水を供給するための供給口２６が開口されている。
【００４４】
なお、上記帯電用パッド２１には、図２に示すように、帯電装置用電源２５によって所定の直流電圧が給電されるようになっているが、この直流電圧の給電の仕方は、帯電装置用電源２５に接続されたリード線などを、帯電用パッド２１の一部に接触させれば十分であり、帯電用パッド２１の長手方向に沿って設けた電極に通電するように構成しても勿論よい。
【００４５】
また、この実施の形態に係る帯電装置２は、図１に示すように、帯電用パッド２１の感光体ドラム１の回転方向の下流側と上流側に、当該帯電用パッド２１から流出する水等の液体などを塞き止め、水等の液体などが下流側及び上流側へ流出するのを防止するための水規制用ブレード２３が配設されている。上記下流側の水規制用ブレード２３は、ドクターブレードとなっており、上流側の水規制用ブレード２３は、ワイパーブレードとなっている。ここで、ドクターブレード１４とは、図４に示すように、当該ブレード２３の先端部が感光体ドラム１の回転方向上流側に圧接し、当該ブレード３２の後端部側が感光体ドラム１の回転方向下流側に位置し、尚かつ当該ブレード２３の後端部側が感光体ドラム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し、又、ワイパーブレード２３とは、ドクターブレード３２と逆に配置されているブレードを意味する。これらの水規制部材としても水規制ブレード１４は、弾性材料によって形成される場合には、図４（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。
【００４６】
この実施の形態では、図４に示すように、ドクターブレード２３がポリウレタン製のブレードとなっており、このブレード２３は、厚さｔ＝２ｍｍ、幅ｌ＝１５ｍｍ、長さが感光体ドラム１の略全長に形成され、そのセッテイングアングル（以下、「ＳＡ」という）は２０°、感光体ドラム１への食い込み量（以下、「ニップ量」という）は、０．６ｍｍに設定されている。ただし、ドクターブレード１４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、上記ドクターブレード２３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２６が接着等の手段により固着されており、当該ドクターブレード２６は、この板金２６を図示しない支持フレームに取り付けることによって、上述したセッテイングアングルＳＡに設定されている。
【００４７】
ところで、この実施の形態１に係る画像形成ユニットは、当該画像形成ユニットの未使用時に、前記帯電用部材と像担持体との間に、両者を非接触状態に保持するシール部材を介在させるように構成されている。
【００４８】
すなわち、この実施の形態１に係る画像形成ユニット１０は、図１に示すように、感光体ドラム１と帯電用パッド２１との間に、シール部材３０を設けるように構成されている。このシール部材３０の材料としては、ウレタン、ナイロン、ポリカーボネート等を使用することができる。この実施の形態では、シール部材３０として、厚さ５０μｍのウレタンシートが使用されている。また、この実施の形態では、帯電装置２のシール部材３０が感光体ドラム１の保護部材をも兼ねている。この場合、シール部材３０を黒く着色すると、感光体ドラム１が光をひろうのを確実に防止することができるのでより望ましい。上記シール部材３０の一方は、帯電装置２の水規制ブレード２３及び帯電用パッド２１により固定されており、他方は、画像形成ユニット本体１１に接着又は両面テープ等によって固定されている。
【００４９】
以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成ユニットを適用した画像形成装置では、次のようにして、オゾンの発生をほとんど完全に抑制し、かつ、中高速の複写機等の画像形成装置でも使用することができ、像担持体の磨耗がほとんど問題にならない特徴を有する、水あるいは電解質やイオン化可能な気体分子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において、搬送時や保管時等に、水等のイオン性導電性媒体が、感光体等の像担持体の表面に接触したままの状態となることによる、感光体等の像担持体の劣化や損傷を防止することが可能となっている。
【００５０】
すなわち、この実施の形態に係る画像形成ユニットを適用した画像形成装置では、図２に示すように、感光体ドラム１が矢印の方向に沿って所定の回転速度で回転駆動されており、この感光体ドラム１の表面は、帯電装置用電源２５によって含水した帯電用パッド２１にマイナスの直流電圧を印加することにより、所定の電位にマイナス帯電される。このとき、上記帯電用パッド２１の含水量によっては、水がパッド２１から感光体ドラム１上に転移し、感光体ドラム１の回転に伴って、感光体ドラム１と帯電用パッド２１の接触部より下流側に流出していく場合がある。
【００５１】
ところが、この実施の形態に係る帯電装置２は、帯電用パッド２１の感光体ドラム１の回転方向下流側に、水等を規制するためのドクターブレード２３が配設されているため、帯電用パッド２１の接触部より下流側に流出した感光体ドラム１上の水は、当該水等を規制するためのドクターブレード２３により塞き止められ、それ以上、感光体ドラム１の回転方向下流側に流出することはない。また、上流側へ流出した水は、ワイパーブレード２３により塞き止められ、それ以上、感光体ドラム１の回転方向上流側に流出することはない。
【００５２】
その後、上記のごとく帯電装置２によって所定の電位にマイナス帯電された感光体ドラム１の表面には、露光装置３によって画像が露光され、静電潜像が形成される。この感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、続いて、現像器４から供給されるマイナスのトナーによって反転現像され、感光体ドラム１上に可視像化される。その後、上記感光体ドラム１上の可視像化されたトナー像は、転写ロール６により転写用紙５上に転写される。なお、トナー像が転写された後、感光体ドラム１上に残留したトナーは、ディスターバーブラシ８とクリーナーブレード９により掻き取られ、感光体ドラム１の表面は清掃され、次の画像形成に備える。
【００５３】
このように、上記実施の形態に係る帯電装置を適用した画像形成装置では、帯電装置２の帯電用パッド２１に所定の電圧を印加することにより、当該帯電用パッド２１に含浸された通常のイオン交換水として得られた純水、及びこの純水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、マイナスに電離したイオンを帯電用パッド２１にマイナス極性の電圧を印加することにより、図５に示すように、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。
Ｈ2 Ｏ⇔Ｈ+ ＋ＯＨ- 
ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ⇔Ｈ2 ＣＯ3 
Ｈ2 ＣＯ3 ⇔Ｈ+ ＋ＨＣＯ3 - 
ＨＣＯ3 - ⇔Ｈ+ ＋ＣＯ3 2-
【００５４】
そのため、上記帯電装置２の帯電用パッド２１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１０には、イオンを発生させる通常のイオン交換水として得られた純水や、この純水に溶解しているイオン化可能な気体であるＣＯ2 等を含浸させれば、これらの純水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１０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の磨耗がほとんど問題となることはない。また更に、仮に、上記帯電用パッド２１から感光体ドラム１上に水等が流出してしまった場合でも、当該帯電用パッド２１の感光体ドラム１回転方向下流側には、水等の液体などが下流側へ流出するのを防止するためのドクターブレード１４が配設されているので、帯電用パッド２１の下流側に流出した水等の液体などは、ドクターブレード２３によって確実に塞き止めて、それより下流側に流出するのを防止することができるので、ある程度余分に帯電用パッド２１に水等を供給した場合でも、水等の液体などが現像器４側へ流れ込んで、画像に欠陥を生じることがなく、水等の液体などを供給するシステムの構成が複雑となりコスト高となるのを回避することができるばかりか、水やイオン性導電性媒体等の消費量を減らすことができ、更に、水やイオン性導電性媒体等が感光体ドラム１上に付着したままになることで画質欠陥が発生するのを防止することが可能となっている。
【００５５】
また、この実施の形態１に係る画像形成ユニット１０は、図１に示すように、搬送時や保管時に、感光体ドラム１と帯電装置２の水等の液体が含浸された帯電用パッド２１との間に、ウレタン等からなるシール部材３０が介在されているので、感光体ドラム１と水等の液体が直接接触することがなく、感光体ドラム１の感光体材料が吸水し、有機感光体を構成する有機顔料等が分解してしまい、帯電性や感度が劣化するのを確実に防止することができる。
【００５６】
次に、本発明者らは、この発明による画像形成ユニットの性能を評価するために、図１に示すように、シール部材３０を設けてある画像形成ユニット１０と、シール部材を設けていない画像形成ユニットとを、それぞれ試作し、これらの画像形成ユニットを保管するテストを行うことによる比較実験を実施した。実験の条件としては、両ユニットを常温下で１ケ月保管した後、図２に示すような画像形成装置本体に装着し、毎分３０プリントの速度で画像を形成して画質の評価を行った。
【００５７】
その結果、この発明の実施の形態１に係る画像形成ユニットでは、シール部材を除去した後、画質評価を実施した場合、画質の欠陥はみあたらなかったが、比較としたシール部材の無いものでは、帯電部材と接触していた幅５ｍｍの部分でハーフトーンむらが発生し、画質上許容できないレベルとなった。
【００５８】
次に、両ユニットを常温で１６時間、−５℃で８時間交互に保管する保管試験を１０日間にわたり実施した。
【００５９】
その結果、シール部材３０のない画像形成ユニットにおいては、帯電部材と感光体ドラムの接触部に、水の凍結によると思われる微小な傷が目視にて確認された。さらに、両画像形成ユニットを画像形成装置本体（３０プリント枚／分）に装着し、画質評価を行った結果、ハーフトーン上に傷状の微小なムラが生じた。一方、シール部材を設けて保管したものは、感光体ドラムに傷の発生はなく、画質も良好であった。上記の現象は、帯電部材の凍結により感光体ドラムに傷が生じたためで、このような現象は、例えば、トラックや航空機等により画像形成ユニットを輸送中に、低温下におかれた場合には、振動の影響が加わり感光体ドラムの傷がさらに悪化し、より深刻な問題となることが容易に予想される。そこで、この実施の形態によるシール部材を使用した場合はこのような問題が生ずることはない。
【００６０】
実施の形態２
図６はこの発明の実施の形態２を示すものであり、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、感光体ドラムと帯電部材との間にシール部材を介在させるのではなく、液体貯蔵部と帯電用部材との間を遮断するための遮断部材を設けるように構成されている。
【００６１】
すなわち、この実施の形態２に係る画像形成ユニット１０では、図６に示すように、水等の液体を貯蔵した液体貯蔵部２２と、帯電用部材である帯電用パッド２１との間を連通するゴム等の弾性部材からなる液体補給路４０に、つまみ４１を回転させることによってスプリング４２の圧力で遮断部材４３を押圧させ、液体貯蔵部２２と帯電用パッド２１の間を遮断することができるように構成されている。そして、画像形成ユニット１０が使用されるまでの間は、この遮断部材４３により帯電用パッド３２への水等の供給を止めておくことができるようになっている。
【００６２】
この実施の形態２においても、先の実施の形態１と同様に水の接触による感光体の特性の劣化、水の凍結による感光体の損傷等を防止することが可能となっている。
【００６３】
最後に、この実施の形態２による画像形成ユニット１０が組み込まれた画像形成装置の動作を以下に説明する。
【００６４】
感光体ドラム１は、矢印の方向に回転駆動されており、まず、接触帯電装置用電源２５により含水した帯電用パッド２１にマイナスの直流電圧が印加されることにより、感光体ドラム１が所定の電位にマイナス帯電される。本発明者らの実験によれば、上記帯電用パッド２１の単位面積当たりの含水量が３０ｍｇ／ｃｍ2 以上であれば、感光体ドラム１は均一に帯電できることがわかっているが、帯電用パッド２１の含水量が多すぎると、水が帯電用パッド２１から感光体ドラム１上に転移し、感光体ドラム１の回転に伴い、感光体ドラム１と帯電用パッド２１の接触部より下流側に流出してしまう。この流出した感光体ドラム１上の水は、水規制用ドクターブレード２３により塞き止められ、さらに下流の現像器４への流入が防止される。
【００６５】
その後、露光装置３より感光体ドラム１上に静電潜像が書き込まれ、続いて、現像器４によりマイナスのトナーが反転現像され、感光体ドラム１上に可視像化される。その後、感光体ドラム１上の可視像化されたトナーは、転写ロール５により用紙６上に転写される。転写後、感光体ドラム１に残留したトナーは、デイスターバーブラシ８とクリーナーブレード９によりかきとられ、感光体ドラム１上は清掃される。
【００６６】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
実施の形態３
図７はこの発明の実施の形態３を示すものであり、この実施の形態３では、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帯電を行う帯電装置において、前記イオン性導電性媒体中に、その腐敗を防止する防腐剤を混入するように構成されている。
【００６８】
この実施の形態で用いた帯電用部材２１は、前記実施の形態と同様に、ＰＶＡからなる厚さ３ｍｍのパッド状部材であり、これに通常のイオン交換水として得られた純水に防腐剤として、炭酸（Ｈ2 ＣＯ3 ）を重量比で１０％混入したものを含浸させたものである。上記防腐剤としては、その他、サリチル酸、ベンジルアルコール、尿素、ブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、デヒドロ酸、パラヒドロキシ安息香酸エステル、チメロサール、塩化ベンゾルコニウム、フェニル酸硝酸水銀、クロロブタノール、ナフテン酸、四級アンモニウム塩、ソルビン酸、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、フェノール類などを使用することができる。また、防腐剤の濃度は、使用する防腐剤や感光体の材質によって異なり、重量比で０．１〜５０％の間で適宜選択される。帯電用パッド２１の感光体ドラム１との接触幅は５ｍｍとした。また、上記純水の体積抵抗値は１０6 Ωｃｍであった。
【００６９】
次に、この発明の実施の形態３による効果を評価するため、純水に防腐剤として炭酸（Ｈ2 ＣＯ3 ）を重量比で１０％混入したものと、混入しないものとを使用した場合の保管テストによる比較を実施した。両画像形成ユニット１０を常温で３０日間の保管を行った後、両ユニット１０から純水を取り出して調査したところ、防腐剤を投入した方には、黴の発生は確認できなかったが、純水のみの方には黴の発生が確認された。また、両ユニットを画像形成装置本体（３０プリント／分）に装着して画質評価を行った。その結果、防腐剤を投入した方では良好な画像が得られたのに対し、純水のみの方では帯電不良に伴う画質欠陥が数多く見られ、また帯電部材２１と接触していた幅５ｍｍの部分でハーフトーンむらが発生し、画質上許容できないレベルとなった。上記の現象は、水の腐敗による水の抵抗値の変動と、腐敗した水との接触による感光体の劣化が原因であり、帯電に用いる水あるいは水中に電解質を分散させたイオン性導電性媒体中に防腐剤を投入することにより防止することができることがわかった。
【００７０】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７１】
実施の形態４
この実施の形態４では、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帯電を行う帯電装置において、前記イオン性導電性媒体中に、その凍結を防止する不凍剤を混入するように構成されている。
【００７２】
この実施の形態４では、実施の形態３と同様の装置構成において、イオン性導電性媒体として通常のイオン交換水として得られた純水に、不凍剤としてメタノールを重量比で２０％混入したものを、帯電用パッド２１に含浸させて用いたものである。不凍剤としては、この他、エチレングリコール等のグリコール類、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＫＣｌなどの水溶性イオン結晶などが使用できる。また、その濃度は、使用する不凍剤、感光体により異なり、重量比で０．１〜５０％の間で適宜選択される。
【００７３】
次に、この実施の形態４による効果を評価するため、純水中に不凍剤としてメタノールを重量比で２０％混入したものと、混入しないものとの保管テストによる比較を実施した。両ユニット１０を常温下で１６時間、−５℃で８時間の保管を１０日間にわたり実施した。その結果、不凍剤を投入しなかった画像形成ユニット１０においては、含水した帯電用パッドの凍結とその感光体ドラム１の接触部分に微小な傷が確認された。また、両画像形成ユニット１０を画像形成装置本体（３０プリント／分）に装着して画質評価を行った。その結果、不凍剤を投入した方では良好な画像が得られたのに対し、純水のみの方では、ハーフトーン上に傷状の微小なむらが生じた。上記の現象は、帯電部材２１の凍結により傷が発生したためであり、帯電に用いる水あるいは水中に電解質を分散させたイオン性導電性媒体中に不凍剤を投入することにより防止することができることがわかった。
【００７４】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７５】
実施の形態５
この実施の形態５では、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帯電を行う帯電装置において、前記イオン性導電性媒体中に、その蒸発を防止する蒸発防止剤を混入するように構成されている。
【００７６】
この実施の形態５では、実施の形態３と同様の装置構成において、イオン導電性媒体として通常のイオン交換水として得られた純水に、蒸発防止剤である保水剤としてジエチレングリコールを重量比で１０％混入したものを用いたものである。保水剤としては、この他、ポリエチレングリコール等のグリコール類、グリセリンなどの多価アルコール類などが使用できる。また、その濃度は使用する保水剤、感光体により異なり、重量比で０．１〜５０％の間で適宜選択される。
【００７７】
次に、この実施の形態５による効果を評価するため、純水中に保水剤としてジエチレングリコールを重量比で１０％混入したものと、混入しないものとの保管テストによる比較を実施した。各々の液体を帯電用パッド２１上部の貯蔵部に約５０ｍｌ注入し、その上部を密閉した。液体は貯蔵部２２の内部から下部の帯電用パッド２１に浸透し、帯電用パッド２１を介して感光体ドラム１および大気に接している。この状態で両ユニット１０を常温下で１０日間保管した。その結果、保水剤を混入しなかった画像形成ユニット１０においては、帯電用パッド表面から水の蒸発を生じ、貯蔵部２２内の量が初期の２割程度にまで減少していた。一方、保水剤を混入した方の画像形成ユニット１０では、液体の蒸発は確認できなかった。このような蒸発が生じると、画像形成ユニット１０として装置本体に導入する際に、大量の導電性液体を貯蔵するための巨大な貯蔵設備が必要となるか、あるいは頻繁な液体の補給という操作が要求されることになり、高スペースまたは高コストとなってしまう。これに対して、この発明による帯電装置２に用いる水あるいは水中等に電解質を分散させたイオン性導電性媒体中に保水剤を混入することにより、省スペース化、低コスト化が実現できる。
【００７８】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７９】
【発明の効果】
【００８０】
以上説明したように、請求項１及び５に記載した発明のように、画像形成ユニットの未使用時に、前記帯電用部材に液体状のイオン性導電性媒体を補給する液体状のイオン性導電性媒体貯蔵部と、前記帯電用部材との間に、両者の連通状態を遮断可能な遮断部材を設けることにより、搬送時や保管時等のように、画像形成ユニットの未使用時には、遮断部材によって液体状のイオン性導電性媒体貯蔵部から帯電用部材へ、液体状のイオン性導電性媒体が供給されるのを遮断することができ、水等のイオン性導電性媒体が感光体ドラム等の像担持体の表面に接触することがないので、水等のイオン性導電性媒体が、感光体等の像担持体の表面に接触したままの状態となることによる、感光体等の像担持体の劣化や損傷を防止することができる。
【００８１】
さらに、請求項２に記載した発明のように、イオン性導電性媒体中に、その腐敗を防止する防腐剤を混入することにより、水等のイオン性導電性媒体が腐敗するのを防止することができ、感光体等の像担持体を劣化させたり損傷したりするのを防止可能となる。
【００８２】
また更に、請求項３に記載した発明によれば、イオン性導電性媒体中に、その凍結を防止する不凍剤を混入することにより、水等のイオン性導電性媒体が凍結することによって、感光体等の像担持体を劣化させたり損傷したりするのを防止することができる。
【００８３】
又、請求項４に記載した発明によれば、イオン性導電性媒体中に、その蒸発を防止する蒸発防止剤を混入することにより、装置の大型化やコストの大幅な増加等を伴うことなく、水等のイオン性導電性媒体が蒸発することによって、感光体等の像担持体の帯電不良が発生するのを防止可能とし、装置寿命にわたり水などの補給操作のいらないメンテナンスフリーの画像形成ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はこの発明に係る帯電装置を適用した画像形成ユニットの一実施の形態を示す構成図である。
【図２】  図２はこの発明に係る帯電装置を適用した画像形成装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図３】  図３は帯電装置を示す構成図である。
【図４】  図４（ａ）（ｂ）はドクターブレードをそれぞれ示す構成図である。
【図５】  図５は帯電装置の帯電の原理を示す説明図である。
【図６】  図６はこの発明に係る帯電装置を適用した画像形成ユニットの他の実施の形態を示す構成図である。
【図７】  図７はこの発明に係る帯電装置を適用した画像形成ユニットの更に他の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１：感光体ドラム（像担持体）、２：帯電装置、２１：帯電用部材、２２：液体貯蔵部、２３：水規制部材、１０：画像形成ユニット、１１：画像形成ユニット本体、３０：シール部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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