(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が所定の電位に帯電された感光体を露光し、感光体中で発生したキャリアのうち感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアで感光体の露光位置の表面電荷を中和して静電潜像を形成する露光装置を備えた画像形成装置において、
感光体表面から所定の空隙を設けて露光光近傍に配置されるとともに、スリット状で前記感光体の露光走査方向に少なくとも有効画像領域以上の長さの開口部を有する矩形板であるとともに、前記感光体の内周面との間に前記逆極性のキャリアを前記感光体表面に向かって加速する電界を形成し、前記露光光が開口部を通過して感光体表面を露光する電界形成部材を有し、
前記開口部の露光走査方向に直交する方向の幅をＷ、前記電界形成部材と前記感光体表面との空隙距離をｇ、前記感光体の膜厚をｔ、前記感光体の比誘電率をεｓとした時、前記感光体中で発生したキャリアを前記感光体表面に向かって加速する条件が、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｗ≧０．１
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記条件より、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｗ≧２．５
であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電界形成部材は、前記感光体の露光走査方向に少なくとも有効画像領域以上の長さを有する矩形板であるとともに、感光体の内周面との間に前記電界を形成し、露光光が矩形板から所定距離だけ離れた位置を通過して感光体表面を露光し、
前記露光光と前記矩形板との距離をＬ、前記電界形成部材と前記感光体表面との空隙距離をｇ、前記感光体の膜厚をｔ、前記感光体の比誘電率をεｓとした時、前記感光体中で発生したキャリアを前記感光体表面に向かって加速する条件が、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｌ≧０．２
であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記条件より、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｌ≧５
であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電界形成部材と前記感光体表面との空隙距離をｇ［μｍ］、前記感光体の膜厚をｔ［μｍ］、前記感光体の比誘電率をεｓとしたとき、気中放電を起こさないで前記電界形成部材に印加できる電圧の絶対値Ａｂｓ（Ｖｅ）［Ｖ］が、
Ａｂｓ（Ｖｅ）＜３１２＋６．２（ｇ＋ｔ／εｓ）
であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
表面が所定の電位に帯電された感光体を露光し、感光体中で発生したキャリアのうち感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアで感光体の露光位置の表面電荷を中和して静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置の下流側で露光光から所定距離だけ離れた位置に感光体表面との間に所定の空隙を設けて配置され、感光体の露光走査方向に少なくとも画像形成領域以上の長さを有する矩形板であるとともに、感光体の内周面との間に電圧を発生する帯電部材とを有する画像形成装置において、
所定距離をｒ、帯電部材と感光体表面との空隙距離をｇ、感光体の膜厚をｔ、感光体の比誘電率をεｓとした時、前記感光体中に発生したキャリアが阻害されることなく感光体表面に移動する条件が、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒ＜５
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記条件より、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒ＜０．２
であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置における露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ及び複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、主帯電器によって所定の極性の電位に帯電された感光体に対し、レーザ光等を照射して感光体表面を露光し、画像情報に応じた静電潜像を形成する。感光体は、一般にアルミニウム等の導電性の基体上に、電荷発生層（以下、ＣＧＬと称する。）と電荷輸送層（以下、ＣＴＬと称する。）とが積層された構造をとる。
【０００３】
図１５（Ａ）に示すように、帯電器によって感光体表面が負電位に帯電されると、露光時に同図（Ｂ）のように、画像光の露光によって、ＣＧＬ中にキャリアとして正電荷（ホール）と電子とが発生する。このうち電子は、より電位の高い基体側へ移動するとともに、同図（Ｃ）に示すように感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアである正電荷は、より電位の低い感光体表面側へと移動する。感光体表面に達した正電荷は、感光体表面の電子と結合して中和するので、同図（Ｄ）に示すように、電荷のない領域が形成され、静電潜像となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＧＬで発生した正電荷は、図１５（Ｃ）に示すようにクーロン力によって互いに反発するので、ＣＴＬを通って感光体表面に達するまでに、感光体の膜厚方向に対して直交する方向にある程度拡散する。したがって、同図（Ｄ）に示すように、画像光の照射領域よりも広い領域の電荷が中和されることとなる。従って、静電潜像の解像度が、設計値よりも低下してしまう。画像光の露光にレーザ光を用いて１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉといった高解像度の画像形成装置を実現するために、光学系のＮＡ（開口数）を大きくして、レーザ光のスポット径を絞り込んで対処するには限界があるので、露光時におけるキャリアの拡散による解像度の低下は、避けなければならない。
【０００５】
特開平７−４３９２３号公報や特開平７−２１９３１６号公報には、感光体へのトナー付着と同時に感光体内周面側から透明電極を介してＣＧＬに露光を行う背面露光方式の技術が開示されているが、この方式においても同様に、正電荷のＣＴＬ通過中のクーロン力の反発によるキャリアの拡散は発生する。この場合、主帯電工程は省略して、露光と現像とを同時に行うので、キャリアの拡散はトナーの静電気的な付着領域を拡大させ、現像の解像度を低下させることとなる。
【０００６】
本発明の目的は、感光体中におけるキャリアの拡散を極力抑制することのできる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００８】
(1) 表面が所定の電位に帯電された感光体を露光し、感光体中で発生したキャリアのうち感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアで感光体の露光位置の表面電荷を中和して静電潜像を形成する露光装置を備えた画像形成装置において、
感光体表面から所定の空隙を設けて露光光近傍に配置されるとともに、スリット状で前記感光体の露光走査方向に少なくとも有効画像領域以上の長さの開口部を有する矩形板であるとともに、前記感光体の内周面との間に前記逆極性のキャリアを前記感光体表面に向かって加速する電界を形成し、前記露光光が開口部を通過して感光体表面を露光する電界形成部材を有し、
前記開口部の露光走査方向に直交する方向の幅をＷ、前記電界形成部材と前記感光体表面との空隙距離をｇ、前記感光体の膜厚をｔ、前記感光体の比誘電率をεｓとした時、前記感光体中で発生したキャリアを前記感光体表面に向かって加速する条件が、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｗ≧０．１
であることを特徴とする。
【０００９】
この構成においては、感光体中で発生したキャリアのうち、感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアを感光体の膜厚方向に加速する電界を形成し、開口部の中心軸直下近傍が露光位置となり、電界形成部材に印加する電圧を一定にしたとき、露光位置直下の感光体中の電界強度は、（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｗが０．１以上になると、急激に大きくなり、発生したキャリア同士が反発によって水平方向に拡散することを抑制する。したがって、与えられる感光体に対し、この条件を満たすような寸法・配置の電界形成部材とすることにより、感光体中で発生したキャリアを効率的に膜厚方向へ加速することができ、電界形成部材と感光体内周面との間に形成される電界によって、感光体中で発生したキャリアを膜厚方向に向かって加速させることにより、キャリアのクーロン力による拡散を抑え、照射光のスポット径と略同径の静電潜像を形成することができる。
【００１６】
(2) (1) の条件より、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｗ≧２．５
であることを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、露光位置直下の感光体中の電界強度は、特に（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｗを２．５以上とすることにより略最大値となる。したがって、この条件を満たす寸法・配置の電界形成部材を配置すると、感光体中で発生したキャリアを最も効率的に膜厚方向へ加速することができる。
【００１８】
(3) 前記電界形成部材は、前記感光体の露光走査方向に少なくとも有効画像領域以上の長さを有する矩形板であるとともに、感光体の内周面との間に前記電界を形成し、露光光が矩形板から所定距離だけ離れた位置を通過して感光体表面を露光し、
前記露光光と前記矩形板との距離をＬ、前記電界形成部材と前記感光体表面との空隙距離をｇ、前記感光体の膜厚をｔ、前記感光体の比誘電率をεｓとした時、前記感光体中で発生したキャリアを前記感光体表面に向かって加速する条件が、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｌ≧０．２
であることを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、感光体の露光走査方向に有効画像領域以上の長さを有する矩形の電界形成部材で、感光体の内周面との間に感光体表面が帯電した極性と逆極性のキャリアを感光体表面に向かって加速する電界を形成し、電界形成部材に印加する電圧を一定にしたとき、露光位置直下の感光体中の膜厚方向の電界強度は、（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｌが０．２以上になると、急激に大きくなる。したがって、電界形成部材を露光の中心に対して非対称に配置した場合にも、電界形成部材の一方の長辺から露光光通過位置までの距離を適切に設定すると、露光位置直下の感光体中に膜厚方向成分の大きい電界を形成することができ、与えられる感光体に対し、この条件を満たす寸法・配置の電界形成部材により、感光体中で発生したキャリアを効率的に膜厚方向へ加速することができる。
【００２２】
(4) (3) の条件より、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｌ≧５
であることを特徴とする。
【００２３】
この構成においては、露光位置直下の感光体中の膜厚方向の電界強度は、特に（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｌを５以上とするとほぼ最大値をとる。したがって、この条件を満たすような寸法・配置の電界形成部材を配置することで、感光体中で発生したキャリアを最も効率的に膜厚方向へ加速することができる。
【００２４】
(5) 前記電界形成部材と前記感光体表面との空隙距離をｇ［μｍ］、前記感光体の膜厚をｔ［μｍ］、前記感光体の比誘電率をεｓとしたとき、気中放電を起こさないで前記電界形成部材に印加できる電圧の絶対値Ａｂｓ（Ｖｅ）［Ｖ］が、
Ａｂｓ（Ｖｅ）＜３１２＋６．２（ｇ＋ｔ／εｓ）
であることを特徴とする。
【００２５】
この構成においては、パッシェンの実験式より、大気圧下では、電界形成部材に印加できる電圧の絶対値Ａｂｓ（Ｖｅ）が、３１２＋６．２（ｇ＋ｔ／εｓ）未満であれば気中放電しない。したがって、静電潜像の電位変動を防止することができる。
【００２６】
(6) 表面が所定の電位に帯電された感光体を露光し、感光体中で発生したキャリアのうち感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアで感光体の露光位置の表面電荷を中和して静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置の下流側で露光光から所定距離だけ離れた位置に感光体表面との間に所定の空隙を設けて配置され、感光体の露光走査方向に少なくとも画像形成領域以上の長さを有する矩形板であるとともに、感光体の内周面との間に電圧を発生する帯電部材とを有する画像形成装置において、
所定距離をｒ、帯電部材と感光体表面との空隙距離をｇ、感光体の膜厚をｔ、感光体の比誘電率をεｓとした時、前記感光体中に発生したキャリアが阻害されることなく感光体表面に移動する条件が、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒ＜５
であることを特徴とする。
【００２７】
この構成においては、帯電部材と感光体の内周面との間に電圧が発生すると、場合によっては、露光位置における感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアを感光体の内周面側に移動させるような電界が形成されてしまい、帯電部材と感光体の内流面との間に発生する電圧を一定にしたとき、露光位置直下の感光体中の膜厚方向の電界強度は（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒに依存し、この値が５以上になると露光位置における感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアの移動を阻害する電界強度は無視できないほど大きくなる。したがって、感光体に対し、（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒ＜５を満たすような寸法・配置の帯電部材により、感光体中で発生したキャリアは、帯電部材の形成する電界の影響をほとんど受けることなく感光体表面側に移動することができる。
【００２８】
(7)(6)の条件より、
（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒ＜０．２
であることを特徴とする。
【００２９】
この構成においては、露光位置直下の感光体中において感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアの移動を阻害する電界の強度は、特に（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒが０．２未満で、略ゼロになる。したがって、この条件を満たすような寸法・配置の帯電部材により、感光体中で発生したキャリアは、帯電部材の形成する電界の影響を受けることなく、感光体表面側に移動することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明が適用される画像形成装置は、従来から用いられている電子写真方式のものであり、複写機、レーザプリンタ及びＦＡＸ等が挙げられる。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における画像形成部の概略構成を示す図である。画像形成装置は図１に示すように、感光体ドラム１の周囲に、画像形成のための帯電・露光・現像・転写・剥離・クリーニング・除電の工程を実施する部材によって画像形成部を構成している。円筒形状を有する感光体ドラム１は矢印Ａの方向に回転可能となっており、その表面に静電潜像を担持する。感光体ドラム１の回転方向に沿って、帯電器２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、剥離装置６、クリーニング装置７及び除電装置８が配置されている。
【００３２】
また、感光体ドラム１と互いに隣接している転写装置５・剥離装置６との間には記録媒体を搬送する図外の搬送路が設けられており、記録媒体として、例えば記録用紙が搬送される。この記録用紙の搬送方向の下流側には、図外の定着部が配置されている。
【００３３】
感光体ドラム１は、金属等の導電性基体２１と、その表面に形成される薄い層である下引き層と、この下引き層の上に形成される感光体層２２とを有するものである。感光体層２２は２層構造となっており、下引き層の直上に形成される層が比較的薄いＣＧＬであり、最外層がポリカーボネートで形成されるＣＴＬである。従来の技術で述べたように、帯電器２によって感光体表面が負電位に帯電されると、露光装置３の画像光の露光によって、ＣＧＬ中にキャリアとして正電荷（ホール）と電子とが発生する。電子は、より電位の高い基体側へ移動するとともに、正電荷は、より電位の低い感光体表面側へと移動する。感光体表面に達した正電荷は、感光体表面の電子と結合するので、電荷のない領域が形成され、静電潜像となる。
【００３４】
帯電器２としては、例えば図外の帯電高圧電源を具備したコロナチャージャや接触ローラ方式のものが好適であり、感光体ドラム１の周面に単一極性の電化を均一に付与する。露光装置３としては、例えば半導体レーザを光源として画像情報に基づいた光を感光体ドラム１に照射するレーザスキャンユニットが好適である。
【００３５】
現像装置４は、トナーを収容しトナー現像槽にトナーを供給するホッパ、トナーを収容するトナー現像槽、トナーをキャリアと撹拌するための撹拌ローラ、そして感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像に対してトナーを供給する現像ローラ（現像剤担持体）等を備えている。
【００３６】
転写装置５としては、例えば図外の転写高圧電源を具備したチャージャ型やローラ型が好適であり、感光体ドラム１の表面に担持されたトナー像を、給紙部から所定のタイミングで搬送された記録用紙の表面に転写する。剥離装置６は、図外の剥離高圧電源を具備しており、トナー像が転写された記録用紙を除電して記録用紙の静電吸着力を低減し、記録用紙の剛性と自重とを利用して、感光体ドラム１から剥離する。
【００３７】
クリーニング装置７は、感光体ドラム１の表面に接触可能に配置されるクリーニングブレード７ａを設けて、このクリーニングブレード７ａにより感光体ドラム１の表面の残留物を掻き落として回収する。
また、本発明では、感光体ドラム１を露光装置３の画像光で露光する際に、感光体ドラム１の表面に移動する感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアの拡散を抑制するために、感光体ドラム１に対向し、感光体ドラム１の表面と所定の空隙を介して、露光装置３から画像光が照射される位置に近接した位置に、前記キャリアを感光体ドラム１の表面に向かって加速する電界を形成する電界形成部材１０を設置する。
【００３８】
本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成動作を説明する。感光体ドラム１の表面は、まず帯電器２によって所定の電荷量に均一に帯電される。帯電された表面は、感光体ドラム１の回転に伴って露光装置３に対向する位置に到達する。露光装置３は、帯電された感光体ドラム１の表面上に画像情報に基づいた画像光を照射して静電潜像を形成する。静電潜像が担持された感光体ドラム１の表面は、感光体ドラム１の回転に伴って現像装置４に対向する位置に到達する。現像装置４は、トナー等の現像剤を用いて上記静電潜像を現像して可視像とする。可視像が形成された感光体ドラム１の表面は感光体ドラム１の回転に伴って、転写装置５に対向する位置に到達する。
【００３９】
ここで、転写装置５に対向する位置の図外の記録媒体の搬送路には、現像終了後に、図外の給紙部から記録用紙がすでに搬送されている。この記録用紙は、転写装置５により感光体ドラム１の表面の可視像に同期して接触し、これによって可視像が記録用紙上に転写される。転写後、記録用紙は、感光体ドラム１の表面に付着したままの状態にあるので、剥離装置６によって記録用紙は剥離される。可視像が転写された記録用紙は、図外の記録媒体搬送路に設けられた図外の定着部へ搬送され、そこで加熱及び加圧により記録用紙に可視像が定着される。その後、画像が定着された記録用紙は、図外の排紙部へ排紙される。
【００４０】
一方、転写を終了した感光体ドラム１は、回転によって可視像が形成されていた表面が、クリーニング装置７に対向する位置に到達する。このとき可視像が転写されたとはいっても、感光体ドラム１の表面にはトナーが残留しており、さらに記録用紙から付着した紙粉等の異物が付着している。これら残留物は、クリーニング装置７に設けられたクリーニングブレード７ａにより感光体ドラム１の表面から掻き落として除去・回収される。
【００４１】
図２は、感光体ドラム１の表面の露光装置３から画像光が照射される位置に対向して配置される電界形成部材１０であるスリット電極１１を示す平面図である。また、図３は、図２に示したスリット電極１１のＡ−Ａ’部矢視断面図である。スリット電極１１は、前記のように感光体ドラム１の表面との間に所定の空隙を設けて配置されたものであり、図２に示すように、露光走査方向に長く伸びた所定の大きさの矩形板の中心に、露光走査方向に直交下方向の開口幅Ｗと、有効画像領域以上で所定の長さの開口幅を有するスリット状の開口部を設けたものである。開口部の長手方向中心軸を画像光が通過して感光体ドラム１の表面を露光する。図３に示すように、スリット電極１１と感光体ドラム１の表面との空隙の距離をｇ、感光体ドラム１の感光体層２２の膜厚をｔ、感光体ドラム１の比誘電率をεｓとすると、電界形成部材１１から感光体ドラム１の感光体層２２内周面との間における空気中の等価な距離は、
ｇａｐ＝ｇ＋ｔ／εｓ（以下、ｇａｐと称する。）
で表される。
【００４２】
図４は、感光体ドラム１の感光体層２２内周面とスリット電極１１との間に所定の電圧を印加し、スリット電極１１の開口幅Ｗ＝１ｍｍ、ｇａｐ＝１００μｍとしたときに、露光位置直下を中心とする感光体ドラム１の露光走査方向に直交した方向の位置Ｘに対して、感光体ドラム１の膜厚方向の電界強度Ｅｙを示す図である。電界強度Ｅｙは正規化してあり、最大値を１とする。同図から分かるようにＸ＝０に近づくほど、電界強度Ｅｙは小さくなる特性を示し、またスリット電極１１は、図２に示すように対称性を有する形状であることから、Ｘ＝０を中心として左右に対称な電界分布となっている。したがって、スリット電極１１は、露光位置直下の感光体ドラム１中の膜厚方向に電界を形成し、スリット電極１１と水平な方向には、電界を形成しない。
【００４３】
図５は、感光体ドラム１の感光体層２２内周面とスリット電極１１との間に所定の電圧を印加し、スリット電極１１の開口幅Ｗ＝１ｍｍ、ｇａｐ＝３ｍｍとしたときに、露光位置直下を中心とする感光体ドラム１の露光走査方向に直交した方向の位置Ｘに対して、感光体ドラム１の膜厚方向の電界強度Ｅｙの分布を示す図である。同図から分かるようにＸによらず電界強度Ｅｙは一定となる。また、図４と比較すると、ｇａｐを１００μｍから３ｍｍにしたことで、露光位置直下の感光体ドラム１の電界強度Ｅｙは大きくなることが分かる。このように、ｇａｐをある程度まで大きくしていくと、それにつれて露光位置直下の感光体ドラム１の感光体層２２内の電界強度Ｅｙは大きくなる。
【００４４】
図６は、図２・３に示したスリット電極１１の開口幅Ｗを変更して、４種類の幅を設定し、各々についてｇａｐを変化させたときの露光位置直下の感光体ドラム１の感光体層２２内における電界強度Ｅｙの変化を示す図である。同図に示すように、開口幅Ｗを変化させることにより、電界強度Ｅｙは変化する。
【００４５】
したがって、上述したスリット電極１１を用いれば、感光体ドラム１の感光体層２２のキャリアを膜厚方向にドリフトさせることができ、また開口幅Ｗの値、ｇａｐの値、及びスリット電極１１に印加する電圧の極性と電圧値とを選べば、露光時に静電潜像を形成するためのキャリアを充分大きい速度で、感光体ドラム１の表面側に移動させることができる。ドリフト速度を大きくすれば、キャリアの横方向への拡散をほとんど発生させずに、キャリアを感光体ドラム１表面に到達させることができるので、露光時の解像度を従来に比べて向上させることができる。
【００４６】
次に、露光時の解像度を従来より向上させる開口幅Ｗとｇａｐについて示す。図６に示すように、全ての開口幅Ｗにおいて、ｇａｐが、１０００００μｍ（＝１０ｃｍ）まで増大するのに伴い、電界強度Ｅｙは増大し、飽和する。図７は、ｇａｐ／Ｗに対して、露光位置直下の感光体ドラム１の感光体層２２内の電界強度Ｅｙの変化を示す図である。同図から正規化した電界強度Ｅｙは、開口幅Ｗによらず同一の曲線になることが分かる。したがって、ｇａｐ／Ｗを選べば、電極に所定の電圧を印加したときに、露光位置直下の感光体ドラム１の感光体層２２内に、所望の強度の電界を形成することができる。図７の曲線に対して折線近似を行うと、この曲線は第１折点（ｇａｐ／Ｗ＝０．１）で立ち上がり、第２折点（ｇａｐ／Ｗ＝２．５）で最大値に達するものと見なせる。したがって、感光体ドラム１中のキャリアを効率的に膜厚方向にドリフトさせるのは、ｇａｐ／Ｗ≧０．１であればよく、より効率的にドリフトさせるにはｇａｐ／Ｗ≧２．５とすればよいことが分かる。
【００４７】
図８は、本発明の別の形状の電極を示す平面図である。図９は、図８に示した電極のＢ−Ｂ’部矢視図である。図８に示すように、露光光路の近傍に、露光位置から水平距離Ｌだけ離し、感光体ドラム１の表面からｇの空隙を設けて、所定の幅で有効画像領域以上の所定の長さの矩形状の電極（以下、エッジ電極と称する。）１２を配置しても、感光体ドラム１中で発生したキャリアを膜厚方向に加速する効果が得られる。この場合、エッジ電極１２の端面から露光光路までの距離（以下、エッジ距離Ｌと称する。）を適度に小さくすることにより、露光位置直下の感光体ドラム１の感光体層２２内における電界のエッジ電極１２と水平方向の成分を、無視できるくらい小さくすることができる。
【００４８】
図１０は、４種類のエッジ距離Ｌを設定し、各々についてｇａｐ（＝ｇ＋ｔ／εｓ）を変化させたときの、露光位置直下の感光体層２２内における膜厚方向の電界強度の変化を示す図である。また、図１１は、ｇａｐ／Ｌに対する露光位置直下の感光体層２２内における膜厚方向の電界強度の変化を示す図である。図１０に示すようにエッジ距離Ｌによってｇａｐに対する電界強度は異なるが、図１１に示すように、ｇａｐ／Ｌに対する正規化電界強度は、エッジ距離Ｌによらず同一の曲線になる。この曲線を折線近似すると、第１折点（ｇａｐ／Ｌ＝０．１８）で立ち上がり、第２折点（ｇａｐ／Ｌ＝５．４）で最大値に達するものと見做すことができる。従って、感光体ドラム１中のキャリアを効率的に膜厚方向にドリフトさせるのは、略ｇａｐ／Ｌ≧０．２であればよく、また、より効率的にドリフトさせるには、略ｇａｐ／Ｌ≧５とすればよいことが分かる。
【００４９】
なお、前述のスリット電極１１及びエッジ電極１２に対して印加する電圧は、それぞれ放電開始電圧未満であるのが好ましい。スリット電極１１及びエッジ電極１２に印加する電圧の絶対値をＡｂｓ（Ｖｅ）［Ｖ］、スリット電極１１またはエッジ電極１２と感光体ドラム１の表面間の空隙の距離をｇ［μｍ］、感光体ドラム１の膜厚をｔ［μｍ］、感光体ドラム１の比誘電率をεｓとすると、パッシェンの実験式より大気圧下では、
Ａｂｓ（Ｖｅ）＜３１２＋６．２×（ｇ＋ｔ／εｓ）
を満たせば、気中放電が起こらない。スリット電極１１の場合、ｔ＝２０μｍ、εｓ＝３、Ｗ＝２００μｍ、ｇ＝５００μｍとすると、放電開始電圧が略３４５３Ｖとなるので、例えば、スリット電極１１に−３０００Ｖの電圧Ｖｅを印加する場合は、気中放電が起こらない。
【００５０】
上記のように、金属等の導体を用いて構成した電極に電圧を印加することにより、露光位置直下の感光体ドラム１中に膜厚方向の電界を形成するものであったが、感光体ドラム１の感光体層２２内に電界を形成する手段として、電荷を蓄積した絶縁性部材を用いることもできる。図１２は、感光体カートリッジの一部である絶縁性部材を図２、３に示したスリット電極１１と同様の形状としたスリット絶縁部材１３の露光走査方向の断面図である。スリット絶縁部材１３は、加速したいキャリアの極性に合わせて、図外の帯電器によって正電荷あるいは負電荷を蓄積させることができる。また、帯電器２のコロナ放電によって感光体ドラム１を帯電させる際に同時にスリット絶縁部材１３を帯電させて、電荷を蓄積させてもよい。スリット絶縁部材１３の形状及び配置については、図２・３に示したスリット電極１１と同様に、図７に示した特性と同じ特性を示し、ｇａｐ／Ｗ≧０．１とすることでキャリアの効率的な加速を行なうことができ、より効率的な加速を行なうには、ｇａｐ／Ｗ≧２．５とする。
【００５１】
また、絶縁性部材を用いて図８・９に示したエッジ電極１２と同様の形状にしてもよい。図１３は、エッジ電極と同形のエッジ絶縁部材１４の露光走査方向の断面図である。エッジ絶縁部材１４は、スリット絶縁部材１３と同様に、加速したいキャリアの極性に合わせて正電荷あるいは負電荷を蓄積させることができる。エッジ絶縁部材１４は、図１１に示した特性と同じ特性を示し、ｇａｐ／Ｌ≧０．２でキャリアの効率的な加速を行うことができ、ｇａｐ／Ｌ≧５とすることでより効率的な加速を行うことができる。
【００５２】
以上のように、電界形成部材として、電極を使用しても、絶縁性部材を使用しても、感光体ドラム１の感光体層２２内のキャリアを効率的に加速して、クーロン力によるキャリアの拡散を抑制することができる。
【００５３】
図１４は、現像装置４の上流側でキャリアと同極性の電圧を印加することにより、トナーの飛散を防止する飛散防止電極１５を含む画像形成装置の構成を示す図である。同図に示す現像上流側でキャリアと同極性の電圧が印加されることによりトナーの飛散を防止する飛散防止電極１５や露光装置３の下流側に配置され、摩擦帯電によってキャリアと同極性の電荷が蓄積される絶縁性の図外の現像上流側シール等のような、電界形成部材以外の帯電部材が、露光位置直下の感光体ドラム１の感光体層２２内に形成する電界によって、感光体ドラム１の表面へのキャリアの移動が妨げられることがある。そのため、電界形成部材以外の帯電部材が形成する電界によって感光体ドラム１の表面へのキャリアの移動が妨げられないような条件を求める。このような帯電部材が露光位置直下の感光体ドラム１中においてキャリアを感光体ドラム１の内周面側に移動させようとする電界の強度が、キャリアを感光体ドラム１の表面側に移動させようとする電界の強度よりも小さくなる条件は、下流側部材が矩形状でそのエッジが露光位置から水平距離ｒ離れた位置にあり、感光体ドラム１表面までの空隙の距離がｇであれば、図１１に示した特性と同様の特性を示す。したがって、同図より帯電部材が形成する電界によって感光体ドラム１の表面へのキャリアの移動が妨げられない条件は、（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒ＜５であり、特にこのような逆方向電界を極力生じさせない好ましい条件は、（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒ＜０．２となる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５５】
(1) 感光体中で発生したキャリアのうち、感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアを感光体の膜厚方向に加速する電界を形成し、開口部の中心軸直下近傍が露光位置となり、電界形成部材に印加する電圧を一定にしたとき、露光位置直下の感光体中の電界強度は、（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｗが０．１以上になると、急激に大きくなり、発生したキャリア同士が反発によって水平方向に拡散することを抑制する。これにより、与えられる感光体に対し、この条件を満たすような寸法・配置の電界形成部材とすることにより、感光体中で発生したキャリアを効率的に膜厚方向へ加速することができ、電界形成部材と感光体内周面との間に形成される電界によって、感光体中で発生したキャリアを膜厚方向に向かって加速させることにより、キャリアのクーロン力による拡散を抑え、照射光のスポット径と略同径の静電潜像を形成することができる。
【００５９】
(2) 露光位置直下の感光体中の電界強度は、特に（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｗを２．５以上とすることにより略最大値となるため、この条件を満たす寸法・配置の電界形成部材を配置すると、感光体中で発生したキャリアを最も効率的に膜厚方向へ加速することができる。
【００６０】
(3) 感光体の露光走査方向に有効画像領域以上の長さを有する矩形の電界形成部材で、感光体の内周面との間に感光体表面が帯電した極性と逆極性のキャリアを感光体表面に向かって加速する電界を形成し、電界形成部材に印加する電圧を一定にしたとき、露光位置直下の感光体中の膜厚方向の電界強度は、（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｌが０．２以上になると、急激に大きくなる。したがって、電界形成部材を露光の中心に対して非対称に配置した場合にも、電界形成部材の一方の長辺から露光光通過位置までの距離を適切に設定すると、露光位置直下の感光体中に膜厚方向成分の大きい電界を形成することができ、与えられる感光体に対し、この条件を満たす寸法・配置の電界形成部材により、感光体中で発生したキャリアを効率的に膜厚方向へ加速することができる。
【００６２】
(4) 露光位置直下の感光体中の膜厚方向の電界強度は、特に（ｇ＋ｔ／εｓ）／Ｌを５以上とするとほぼ最大値をとることにより、この条件を満たすような寸法・配置の電界形成部材を配置することで、感光体中で発生したキャリアを最も効率的に膜厚方向へ加速することができる。
【００６３】
(5) パッシェンの実験式より、大気圧下では、電界形成部材に印加できる電圧の絶対値Ａｂｓ（Ｖｅ）が、３１２＋６．２（ｇ＋ｔ／εｓ）未満であれば気中放電しないので、静電潜像の電位変動を防止することができる。
【００６４】
(6) 帯電部材と感光体の内周面との間に電圧が発生すると、場合によっては、露光位置における感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアを感光体の内周面側に移動させるような電界が形成されてしまい、帯電部材と感光体の内流面との間に発生する電圧を一定にしたとき、露光位置直下の感光体中の膜厚方向の電界強度は（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒに依存し、この値が５以上になると露光位置における感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアの移動を阻害する電界強度は無視できないほど大きくなることにより、感光体に対し、（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒ＜５を満たすような寸法・配置の帯電部材により、感光体中で発生したキャリアは、帯電部材の形成する電界の影響をほとんど受けることなく感光体表面側に移動することができる。
【００６５】
(7) 露光位置直下の感光体中において感光体表面の帯電極性と逆極性のキャリアの移動を阻害する電界の強度は、特に（ｇ＋ｔ／εｓ）／ｒが０．２未満で、略ゼロになることにより、この条件を満たすような寸法・配置の帯電部材により、感光体中で発生したキャリアは、帯電部材の形成する電界の影響を受けることなく、感光体表面側に移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略の構成を示す図である。
【図２】スリット電極の平面図である。
【図３】スリット電極の断面図である。
【図４】スリット電極による感光体ドラムの膜厚方向の電界強度を示す図である。（ｇａｐ＝１００μｍ）
【図５】スリット電極による感光体ドラムの膜厚方向の電界強度を示す図である。（ｇａｐ＝３ｍｍ）
【図６】スリット電極のｇａｐを変化させたときの感光体ドラムの電界強度の変化を示す図である。
【図７】ｇａｐ／Ｗに対して、スリット電極による感光体ドラムの電界強度の変化を示す図である。
【図８】エッジ電極の平面図である。
【図９】エッジ電極の断面図である。
【図１０】エッジ電極のｇａｐを変化させたときの感光体ドラムの電界強度の変化を示す図である。
【図１１】ｇａｐ／Ｌに対して、エッジ電極による感光体ドラムの電界強度の変化を示す図である。
【図１２】マイナスに帯電した絶縁部材の断面図である。
【図１３】プラスに帯電した絶縁部材の断面図である。
【図１４】露光装置の下流に帯電部材を設けた画像形成部の概略の構成を示す図である。
【図１５】感光体の概略の構成を示す図である。
【符号の説明】
１−感光体ドラム
３−露光装置
１０−電界形成部材
【図１】
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【図２】
0003664920.tif 000003
【図３】
0003664920.tif 000004
【図４】
0003664920.tif 000005
【図５】
0003664920.tif 000006
【図６】
0003664920.tif 000007
【図７】
0003664920.tif 000008
【図８】
0003664920.tif 000009
【図９】
0003664920.tif 000010
【図１０】
0003664920.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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