(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成プロセスである帯電、転写、もしくは除電のうちの少なくとも一つのプロセスをコロナ放電を利用して行う画像形成装置において、被帯電部材の表面に帯電部材の帯電部を順次接触させ、前記被帯電部材と前記帯電部材の帯電部との間の微少空間中に発生する放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給する接触帯電方法において、
前記被帯電部材と前記帯電部材とが接触することにより形成される隘狭部に空気よりも比重の大きい炭酸ガスを滞留させた状態で前記放電を発生させるようにしたことを特徴とする接触帯電方法。
【請求項２】
前記被帯電部材と前記帯電部材はどちらも円筒状若しくは円柱状の部材であるとともに、水平方向に互いに平行に延びるそれぞれの中心軸線回りに回転する部材であり、且つ、前記被帯電部材の回転中心と前記帯電部材の回転中心とを結ぶ直線が被帯電部材の回転中心を鉛直方向に通過する直線となす角度が３０°〜９０°となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の接触帯電方法。
【請求項３】
前記被帯電部材の半径をＲ、前記帯電部材の半径をｒ、前記角度をθとしたとき、これらの値の間に
θ＝ｃｏｓ-1（（Ｒ−ｒ）／（Ｒ＋ｒ））
なる式で表される関係がほぼ成立していることを特徴とする請求項２に記載の接触帯電方法。
【請求項４】
電子写真方式の画像形成プロセスである帯電、転写、もしくは除電のうちの少なくとも一つのプロセスをコロナ放電を利用して行う画像形成装置において、被帯電部材の表面に帯電部材の帯電部を順次接触させ、前記被帯電部材と前記帯電部材の帯電部との間の微少空間中に発生する放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給する接触帯電方法において、
前記被帯電部材と前記帯電部材とが接触することにより形成される隘狭部に空気よりも比重の大きい炭酸ガスを滞留させるとともに、当該隘狭部からの炭酸ガスの流出を前記被帯電部材又は前記帯電部材の両端部に設けた遮蔽部材で防ぎつつ前記放電を発生させるようにしたことを特徴とする接触帯電方法。
【請求項５】
前記遮蔽部材は前記被帯電部材又は前記帯電部材の両端部に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の接触帯電方法。
【請求項６】
前記被帯電部材と前記帯電部材はどちらも円筒状若しくは円柱状の部材であって、水平方向に互いに平行に延びるそれぞれの中心軸線回りに回転する部材であり、前記遮蔽部材は前記帯電部材の両端部に同心状に固定された円盤であり、その外周縁部は、前記被帯電部材の軸芯に接触せず、且つ前記帯電部材の頂点を含む水平面が前記被帯電部材の端部外縁と交差する点に達していることを特徴とする請求項５に記載の接触帯電方法。
【請求項７】
前記被帯電部材の半径をＲ、前記帯電部材の半径をｒ、前記被帯電部材の軸芯の半径をＲ’、前記遮蔽部材の半径をｒ”、前記被帯電部材の回転中心と前記帯電部材の回転中心とを結ぶ直線が前記被帯電部材の回転中心を鉛直方向に通過する直線となす角度をθとしたとき、これらの値の間に、
Ｒ−Ｒ’＋ｒ ≧ ｒ” ｒ／ｓｉｎ[ θ−ｃｏｓ-1[ （１＋ｒ／Ｒ）ｃｏｓθ＋ｒ／Ｒ]]
なる関係が成立するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の接触帯電方法。
【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いて感光体など被帯電部材を帯電させる方法、特に接触帯電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、光照射の程度によって抵抗値などが変化する感光体の表面を均一に帯電させ、その感光体の表面にレーザ光などを照射して出力画像に応じた静電潜像を形成し、その静電潜像に帯電したトナー（電荷担持体）を付着させて現像し、そのトナー像を紙等の帯電した転写体に転写した後、転写体を除電して感光体から剥がした後、転写体上のトナー像を熱と圧力により定着させる、いわゆる電子写真方式の一連のプロセスにより画像を形成するものがある。上記一連のプロセス終了後、感光体の表面に残存しているトナーは除去される。そして、感光体の表面は一旦除電された後次の画像形成のために均一に帯電される。電子写真方式は、帯電、現像、転写、除電の各プロセスにおいて、電荷の移動現象を利用するものであり、電荷を発生させる方法として、コロナ放電法、接触摩擦帯電法、接触電荷注入法、等が用いられてきた。その中でも、最も一般的な方法はコロナ放電法である。
【０００３】
コロナ放電法は、細線や針等を用いた電極と対向電極との間に強い電界を印加して電極間にコロナ放電を発生させ、その放電で生じたイオンを感光体などの被帯電部材に付着させることにより電荷供給を行う方法である。この方法は原理が簡単であり、それを実施するための装置構成も非常に簡単であるが、空気中でコロナ放電を行うため、空気成分の２０％を占める酸素がイオン化して、オゾン（Ｏ3）が発生する。Ｏ3は太陽から地表部への紫外線などの入射量を抑制するために大気上空に必要な分子であるが、オフィス環境では有害な物質であり発生を抑える必要がある。接触摩擦帯電法及び接触電荷注入法は、現像ローラや帯電ローラなどに適用されているが、停止時に被帯電部材である感光体の表面に現像ローラや帯電ローラが接触するため、ローラのゴム層に含まれている低分子量成分が析出して感光体に移行することにより感光体の汚染が生じ、最終的に画像に異常が生じる等の欠点を有している。そこで、最近では、帯電部材の表面を高抵抗にして、感光体など被帯電部材の表面に帯電部材の帯電部を順次接触させ、被帯電部材の表面と帯電部材の帯電部との接触前後の微小空間中でコロナ放電を発生させることによって被帯電部材の表面全体に均一に電荷を供給する接触帯電方法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記接触帯電方法の場合もコロナ放電を利用する以上空気中の酸素がイオン化してオゾンやノックス（ＮＯx）が必然的に発生する。ノック成分は吸湿性があり、この成分が感光体に付着すると像流れという異常画像が発生し、かつ感光体や帯電ローラに付着して両者の接触時に帯電ローラからの低分子成分の感光体への移動付着で停止再開後の白抜けを引き起こす原因となることが判っている。そのため、オゾンを発生しない放電雰囲気ガスの開発が望まれていた。
【０００５】
その一つの事例として、特開昭６０−９５４５９号公報において、空気より酸素濃度が少ないガスを使用する方法の提案がされている。しかし、単に酸素濃度を減らしただけでは、オゾン発生量を減少させる効果はあるものの、オゾン発生を完全に防止できないばかりか、ガスの種類によってコロナ放電の電流量が異なるため、ガスの種類によって帯電電位が変動し、画像濃度がバラついてしまう。そのため、ガス分離フィルタを取り付ける必要があるなど、装置構成が複雑化するという不具合があった。したがって、酸素を全く含まないか、酸素を含んでいてもコロナ放電によってオゾンを発生しない放電雰囲気を作り出す必要がある。身近で容易に利用できるガスとして、空気の主成分である窒素（Ｎ2）ガスが考えられるが、窒素は酸素と気体密度が近いためすぐに空気中に拡散して散逸してしまう。そのため、絶えず純粋の窒素雰囲気を維持するためには、特殊な装置や窒素供給装置が必要になる。また、特開昭６０−９５４５９号公報中にも述べられているように、窒素のコロナ放電によってＮＯxが生成され、吸湿性が増大する等、感光体の帯電能力を著しく劣化させる原因となるため、ＮＯxが発生するような帯電方法は避けるべきである。その他の身近なガスとしては、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、水素（Ｈ2） 、ヘリウム（Ｈe）、ネオン（Ｎe）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、メタン（ＣＨ4 ）等があるが、火気危険性のものは使用できないのはもちろん、常温で気体でないものも安定した使用は不可能である。また、オゾン非発生ガスでも、空気より軽いガスを使用した場合、コロナ放電発生箇所からガスが逃げ出さないように傘状の容器を設置するか、コロナ放電発生箇所へガスを絶えず供給する等の対策を講じる必要がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み創案されたものであり、その目的は、電子写真方式の画像形成プロセスである帯電、転写、もしくは除電のうちの少なくとも一つのプロセスをコロナ放電を利用して行う画像形成装置において、コロナ放電発生箇所からオゾン非発生ガスが逃げ出さないようにするために装置構成を複雑化することなく、コロナ放電によるオゾンやＮＯxの発生を防止しつつ被帯電部材を帯電させることができる接触帯電方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電子写真方式の画像形成プロセスである帯電、転写、もしくは除電のうちの少なくとも一つのプロセスをコロナ放電を利用して行う画像形成装置において、被帯電部材の表面に帯電部材の帯電部を順次接触させ、前記被帯電部材と前記帯電部材の帯電部との間の微少空間中に発生する放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給する接触帯電方法において、前記被帯電部材と前記帯電部材とが接触することにより形成される隘狭部に空気よりも比重の大きい炭酸ガスを滞留させた状態で前記放電を発生させるようにした。
【０００８】
空気より比重の大きいガスは、より低い箇所に自然に流動していくので、上記のように、比重の大きい炭酸ガスを使用し、これを被帯電部材と帯電部材とが接触することにより形成される隘狭部に滞留させることにより、コロナ放電発生箇所から炭酸ガスが逃げ出さないようにするために装置構成を複雑化することなく、コロナ放電発生箇所に炭酸ガスを供給して、コロナ放電によるオゾンやＮＯxの発生を防止しつつ被帯電部材を帯電させることができる。また、オゾン非発生ガスとしては酸素を含まない分子構造のガスが最適であり、炭酸ガスはその分子構造のなかに酸素を含んでいるが、この分子は極めて安定しており、火災の時に消化剤としても使用されるほどである。また、通常のコロナ放電レベルのエネルギーでは解離して酸素を発生することはないが、充分電離してイオン化する性質を持っている。したがって、オゾン非発生ガスとして炭酸ガスを用いることにより、コロナ放電によるオゾンやＮＯxの発生を効果的に防止しつつ被帯電部材を帯電させることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法を前提にして、前記被帯電部材と前記帯電部材はどちらも円筒状若しくは円柱状の部材であるとともに、水平方向に互いに平行に延びるそれぞれの中心軸線回りに回転する部材であり、且つ、前記被帯電部材の回転中心と前記帯電部材の回転中心とを結ぶ直線が被帯電部材の回転中心を鉛直方向に通過する直線となす角度が３０°〜９０°となるように配置されている。
【００１０】
前記被帯電部材と前記帯電部材がどちらも円筒状若しくは円柱状の部材である場合、上記請求項２に記載の角度範囲を満足する位置関係で両部材を配置することにより、両部材同士が接触することにより形成される隘狭部への炭酸ガスの滞留量を十分に確保し、コロナ放電を良好に発生させることができるので、被帯電部材を良好に帯電させることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の方法において、前記被帯電部材の半径をＲ、前記帯電部材の半径をｒ、前記角度をθとしたとき、これらの値の間に
θ＝ｃｏｓ-1（（Ｒ−ｒ）／（Ｒ＋ｒ））・・・式（１）
なる式で表される関係がほぼ成立していることを特徴としている。
【００１２】
前記被帯電部材と前記帯電部材がどちらも円筒状若しくは円柱状の部材である場合、両部材の半径Ｒ、ｒと両部材間の位置関係を決定する角度θとの関係を上記のように定式化し、この式を満たすように装置を設計することにより、両部材同士の接触部の上方に形成される隘狭部の容積が最大となる。これにより、当該隘狭部への炭酸ガスの滞留量を最大にすることができるので、コロナ放電をより良好に発生させて被帯電部材をより良好に帯電させることができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、電子写真方式の画像形成プロセスである帯電、転写、もしくは除電のうちの少なくとも一つのプロセスをコロナ放電を利用して行う画像形成装置において、被帯電部材の表面に帯電部材の帯電部を順次接触させ、前記被帯電部材と前記帯電部材の帯電部との間の微少空間中に発生する放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給する接触帯電方法において、前記被帯電部材と前記帯電部材とが接触することにより形成される窪み状の隘狭部に空気よりも比重の大きい炭酸ガスを滞留させるとともに、当該隘狭部からの炭酸ガスの流出を前記被帯電部材又は前記帯電部材の両端部に設けた遮蔽部材で防ぎつつ前記放電を発生させるようにした。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の方法を前提にして、前記遮蔽部材を前記被帯電部材又は前記帯電部材の両端部に固定したことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の方法を前提にして、前記被帯電部材と前記帯電部材はどちらも円筒状若しくは円柱状の部材であって、水平方向に互いに平行に延びるそれぞれの中心軸線回りに回転する部材であり、前記遮蔽部材は前記帯電部材の両端部に同心状に固定された円盤であり、その外周縁部は、前記被帯電部材の軸芯に接触せず、且つ前記帯電部材の頂点を含む水平面が前記被帯電部材の端部外縁と交差する点に達していることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の方法を前提にして、前記被帯電部材の半径をＲ、前記帯電部材の半径をｒ、前記被帯電部材の軸芯の半径をＲ’、前記遮蔽部材の半径をｒ”、前記被帯電部材の回転中心と前記帯電部材の回転中心とを結ぶ直線が前記被帯電部材の回転中心を通る鉛直線となす角度をθとしたとき、これらの値の間に、
Ｒ−Ｒ’＋ｒ ≧ ｒ” ｒ／ｓｉｎ[ θ−ｃｏｓ-1[ （１＋ｒ／Ｒ）ｃｏｓθ＋ｒ／Ｒ]]
なる関係が成立するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施の形態]
図１は本発明の接触帯電方法の第１の実施の形態を示す画像形成装置の要部概略構成図であり、図中１は被帯電部材としての感光体ドラム、２は帯電部材としての帯電ローラを示している。この装置は、一定方向に一定速度で回転する感光体ドラム１の表面に、帯電した帯電ローラ２を接触させつつ回転させ、感光体ドラム１の表面と帯電ローラ２の表面（帯電部）との間の微少空間中にコロナ放電を発生させることにより、感光体ドラム１の表面に電荷を供給し帯電させる。その際、感光体ドラム１と帯電ローラ２とが接触することにより形成される隘狭部３に空気よりも比重の大きい炭酸ガス（ＣＯ2）Ｇを滞留させ、炭酸ガス雰囲気中でコロナ放電を発生させる。炭酸ガスＧは、図示しないガス供給源からガス供給管４を通して隘狭部３内に上方から供給される。
【００１８】
感光体ドラム１と帯電ローラ２は、互いに平行且つ水平に延びるそれぞれの中心軸線回りに回転する部材であり、感光体ドラム１の回転中心Ｏ1に関して互いの接触点Ｐと感光体ドラム１の頂点Ｑ1との間の角度、すなわち、感光体ドラム１の頂点Ｑ1と回転中心Ｏ1とを結ぶ直線ｌ1と互いの接触点Ｐと感光体ドラム１の頂点Ｑ1と回転中心Ｏ1とを結ぶ直線ｌ2との間の角度θが３０°〜９０°となるような位置関係で配置されている。このような位置関係で感光体ドラム１と帯電ローラ２とを配置することにより、感光体ドラム１と帯電ローラ２とが接触することにより形成される隘狭部３における炭酸ガスＧの滞留量を十分に確保し、オゾンを発生することなくコロナ放電を良好に発生させることができる。
【００１９】
隘狭部３の容積は、感光体ドラム１の半径をＲ、帯電ローラ２の半径をｒとしたとき、上記角度θとの間に上記式（１）で表される関係が成立するとき最大になる（図２参照）。これは感光体ドラム１の頂点Ｑ1と帯電ローラ２の頂点Ｑ2の高さが等しくなることを意味している。したがって、上記式が成立するように各部材の寸法及び配置を設定しておけば、炭酸ガスＧを隘狭部３に満たすことにより、炭酸ガスＧの滞留量を最も多く確保することができる。その際、ガス供給管４から炭酸ガスＧを自然に流下させることにより、隘狭部３内に炭酸ガスＧを満たすことができる。また、炭酸ガスＧの散逸や希釈により放電条件が変わってきたら、帯電部材である帯電ローラ２の外周面部に炭酸ガスＧを供給する。その方法は簡単であり、ガス供給管４から隘狭部３内に炭酸ガスＧを過剰供給して、若干オーバーフローさせればよい。
【００２０】
以上のように本実施の形態によれば、オフィス環境に有害なオゾンの発生を抑えつつコロナ放電を良好に発生させて感光体ドラム１を帯電させることができる。また、ＯＰＣのような有機材料からなる感光体はオゾンによる劣化が大きいが、オゾンの発生が抑えられることから感光体の劣化を防止し耐久寿命を延ばすことができる。また、炭酸ガスＧを用いることで、ノックス（ＮＯx）の発生を防止できるので、ノックス成分が感光体に付着することに起因する異常画像の発生などを防止できる。
【００２１】
［第２の実施の形態］
図３は本発明の接触帯電方法の第２の実施の形態を示す画像形成装置の要部の構成を示した概略側面図、図４は図３に示した画像形成装置の要部を矢印Ｘ方向から見た正面図である。この装置は、一定方向に一定速度で回転する感光体ドラム１の表面に、帯電した帯電ローラ２を接触させつつ回転させ、感光体ドラム１の表面と帯電ローラ２の表面（帯電部）との間の微少空間中にコロナ放電を発生させることにより、感光体ドラム１の表面に電荷を供給し帯電させる。その際、感光体ドラム１と帯電ローラ２とが接触することにより形成される隘狭部３に空気よりも比重の大きい炭酸ガス（ＣＯ2）Ｇを滞留させ、炭酸ガス雰囲気中でコロナ放電を発生させる。炭酸ガスＧは、図示しないガス供給源からガス供給管４を通して隘狭部３内に上方から供給される。
【００２２】
感光体ドラム１と帯電ローラ２は、互いに平行且つ水平に延びるそれぞれの軸芯６、７に固定されて各々回転する部材である。感光体ドラム１と帯電ローラ２の長さは同一であり、帯電ローラ２の両端には、隘狭部３の両側から炭酸ガスＧが流出するのを防ぐために円盤状の遮蔽部材５が帯電ローラ２と同心状に固定されている。遮蔽部材５は、その外周部が感光体ドラム１の軸芯６に接触せず、且つ帯電ローラ２の頂点Ｑ2を含む水平面が感光体ドラム１の端部外縁と交差する点Ｃに達するように設計されている。
【００２３】
すなわち、感光体ドラム１の半径をＲ、帯電ローラ２の半径をｒ、感光体ドラム１の軸芯６の半径をＲ’、遮蔽部材５の半径をｒ”、感光体ドラム１の回転中心Ｏ1と帯電ローラ２の回転中心Ｏ2とを結ぶ直線ｌ2が感光体ドラム１の回転中心Ｏ1を鉛直方向に通過する直線ｌ1となす角度をθとしたとき、これらの値の間に、次の不等式
Ｒ−Ｒ’＋ｒ≧ｒ” ｒ／ｓｉｎ[ θ−ｃｏｓ-1[ （１＋ｒ／Ｒ）ｃｏｓθ＋ｒ／Ｒ]] ・・・式（２）
が成立するように各部の寸法が設定されている。上記のように装置の各部の寸法を設定しておけば、遮蔽部材５を設けたことによって帯電ローラ２の回転が妨げられることがなく、また、隘狭部３の両端からの炭酸ガスＧの流出を常に防ぐことができるので、炭酸ガスＧの使用効率を高めることができる。
【００２４】
また、感光体ドラム１と帯電ローラ２は、上記角度θが３０°〜９０°となるような位置関係で配置されている。このような位置関係で感光体ドラム１と帯電ローラ２を配置することにより、隘狭部３における炭酸ガスＧの滞留量を十分に確保し、オゾンを発生することなくコロナ放電を良好に発生させることができる。隘狭部３の容積は、感光体ドラム１の半径Ｒ及び帯電ローラ２の半径ｒと上記角度θとの間に上記式（１）表される関係が成立するとき最大になる。これは感光体ドラム１の頂点Ｑ1と帯電ローラ２の頂点Ｑ2の高さが等しくなることを意味している。したがって、この式が成立するように各部材の寸法及び配置を設定しておけば、炭酸ガスＧを隘狭部３に満たすことにより、炭酸ガスＧの滞留量を最も多く確保することができる。
【００２５】
その際、ガス供給管４から炭酸ガスＧを自然に流下させることにより、隘狭部３内に炭酸ガスＧを満たすことができる。また、炭酸ガスＧの散逸や希釈により放電条件が変わってきたら、帯電部材である帯電ローラ２の外周面部に炭酸ガスＧを供給する。その方法は簡単であり、ガス供給管４から隘狭部３内に炭酸ガスＧを過剰供給して、若干オーバーフローさせればよい。
【００２６】
以上のように本実施の形態によれば、オフィス環境に有害なオゾンの発生を抑えつつコロナ放電を良好に発生させて感光体ドラム１を帯電させることができる。また、ＯＰＣのような有機材料からなる感光体はオゾンによる劣化が大きいが、オゾンの発生が抑えられることから感光体の劣化を防止し耐久寿命を延ばすことができる。また、炭酸ガスＧを用いることで、ＮＯxの発生を防止できるので、ＮＯx成分が感光体に付着することに起因する異常画像の発生などを防止できる。なお、上記実施の形態では帯電ローラ２の両端に隘狭部３からの炭酸ガスＧの流出を防ぐ遮蔽部材を設けているが、感光体ドラム１の両端に設けてもよい。ただし、その場合、遮蔽部材が帯電ローラ２の軸芯７に接触せず、且つ帯電ローラ２の頂点Ｑ2に達するように寸法設定する必要がある。
【００２７】
［第３の実施の形態］
図５は本発明の接触帯電方法の第３の実施の形態を示す画像形成装置の要部の構成を示した概略側面図、図６は図５に示した画像形成装置の要部を矢印Ｘ方向から見た正面図である。この装置は、一定方向（矢印Ａ方向）に一定速度で回転する感光体ドラム１の表面に、帯電した帯電ローラ２を接触させつつ感光体ドラム１と同方向（矢印Ｂ方向）に回転させ、感光体ドラム１の表面と帯電ローラ２の表面（帯電部）との間の微少空間中にコロナ放電を発生させることにより、感光体ドラム１の表面に電荷を供給し帯電させる。その際、感光体ドラム１と帯電ローラ２とが接触することにより形成される上側の隘狭部３ａに放電雰囲気ガスＧを滞留させた状態でコロナ放電を発生させる。
【００２８】
感光体ドラム１と帯電ローラ２は、互いに平行且つ水平に延びるそれぞれの軸芯７、８に固定されて各々強制的に回転駆動される部材であり、隘狭部３ａの上方には、感光体ドラム１及び帯電ローラ２及びに接して連れ回りする回転体８が設けられている。また、隘狭部３ａの両端部には放電雰囲気ガスＧが両側から流出するのを防ぐために遮蔽部材９が設けられている。このように回転体８及び遮蔽部材９を設けたことにより、隘狭部３ａが密閉されるので、隘狭部３ａから外部へのオゾン及びＮＯｘの放出を防止するとともに、放電雰囲気ガスＧの使用効率を高めることができる。また、回転体８は感光体ドラム１及び帯電ローラ２に接して連れ回りするので新たな駆動部を必要としない。
【００２９】
また、回転体８の電位は、帯電ローラ２の帯電部の電位と同電位もしくはそれ以下であり、且つ感光ドラム１の表面の電位以上になるように設定されている。このような電位関係を保つことで、帯電ローラ２から回転体８への放電の発生を抑えることができ、仮にそのような放電が発生した場合でも、回転体８の電位によって感光体ドラム１が帯電するのを防止できるので、帯電ローラ２から感光体ドラム１への放電を安定して起させ、感光ドラム１を安定して帯電させることができる。また、放電雰囲気ガスＧは、遮蔽部材９を貫通して設けられた図示しないガス供給管を通して隘狭部３ａ内に供給される。また、遮蔽部材９には、隘狭部３ａ内の気体を強制排気するための図示しない排気管が接続されており、隘狭部３ａ内を排気により減圧しつつ、ガス供給管を通して隘狭部３ａ内に放電雰囲気ガスＧを導入できるようになっている。このように隘狭部３ａを減圧できるようにしたことにより、感光体ドラム１の表面と帯電ローラ２の表面との間で放電が起こり易くなるので、極めて効率良く帯電処理を行うことができる。
【００３０】
上記隘狭部３ａ内の圧力は良く知られているパッシェンの法則に基づいて決定することができる。すなわち、パッシェンの法則によれば、放電開始電圧Ｖは雰囲気の圧力と電極間の距離ｄとの積Ｐ・ｄの関数であり、Ｐ・ｄの減少方向にも増大方向にもＶは増大し、あるＰ・ｄの値で極小値をとる。この放電開始電圧Ｖに対して圧力Ｐと距離ｄとは逆比例関係（相反則）であるから、圧力Ｐが小さくなると、距離ｄは大きくなる。したがって、コロナ放電を起こさせる際に確保したい距離ｄに応じて圧力Ｐを決定すればよい。例えば、空気を例にとると、放電開始電圧Ｖ＝３１０[ Ｖ] になるのはＰ・ｄ＝５ｍｍ・ｍｍＨｇのときであるので、距離ｄを５ｍｍにしたいならば、圧力Ｐを１ｍｍＨｇにすればよい。
【００３１】
以上のように本実施の形態によれば、感光体ドラム１と帯電ローラ２とが接触することにより形成される上側の隘狭部３ａを密閉し、その密閉空間に放電雰囲気ガスＧを滞留させた状態でコロナ放電を発生させるようにしているため、例え空気や酸素を放電雰囲気ガスＧに使用してもオゾンが外部に流出することはない。ただし、経時的に隘狭部３ａの気密性が低下することが考えられるので、放電雰囲気ガスＧとしてコロナ放電によりオゾンを発生しないガス、例えば炭酸ガス（ＣＯ2）、アルゴン（Ａr）ガスなどを使用することが望ましい。炭酸ガスやアルゴンガスを用いることで、ＮＯxの発生を防止できるので、ＮＯx成分が感光体に付着することに起因する異常画像の発生などを防止できる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、上側の隘狭部３ａを密閉した密閉空間に放電雰囲気ガスＧを滞留させるようにしているが、下側の隘狭部３ｂを密閉空間にしてそこに放電雰囲気ガスＧを滞留させるようにしても上記実施の形態と同様の効果を発揮できる。また、上記の例では、感光体ドラム１と帯電ローラ２が同じ方向に回転しているが、例えば帯電ローラ２を上記とは逆方向（矢印Ｂ’方向）に回転させてもよい。その場合、回転体５を強制的に一方向に回転させることが望ましい。
【００３３】
【実施例】
［実施例１］
第１の実施の形態の装置構成において、径４０ｍｍφの感光体ドラム１と、径１５ｍｍφの帯電ローラ２とを使用し、両者の位置関係すなわち上記角度θを様々に変え、それに伴って露光部、現像部、転写部、定着部等のレイアウトも若干変更して、隘狭部３内に炭酸ガスを満たした状態で、感光体ドラム１と帯電ローラ２との間の微少空間中にコロナ放電を発生させて感光体ドラム１を帯電させた後、露光、現像、転写、定着の一連の作像工程を実施して画像を形成した。その結果、下記の表１に示すような結果が得られた。
【００３４】
【表１】
0003604904.tif 000002
【００３５】
上記の結果より、角度θが３０°〜９０°の範囲で良好な画像が得られ、特に角度θが６３°の付近、すなわち隘狭部３の容積が最大になる付近で安定した画像が得られることが判った。
【００３６】
［実施例２］
炭酸ガスに代えてアルゴン（Ａr）ガスを使用し、実施例１と同様にして画像形成を行ったところ、やはり角度θが６３°の付近で良好な画像が得られた。これにより、炭酸ガスの代りにアルゴンガスを炭酸ガスＧに使用できることが判った。
【００３７】
［実施例３］
第２の実施の形態の装置構成において、径４０ｍｍφの感光体ドラム１と径１５ｍｍφの帯電ローラ２の長さを同じにして両端を揃え、帯電ローラ２の両端面に径２０ｍｍφの円盤状の遮蔽部材５を固定した。隘狭部３内に炭酸ガスを静かに注入しながら、感光体ドラム１と帯電ローラ２との間の微少空間中にコロナ放電を発生させて感光体ドラム１を帯電させた後、露光、現像、転写、定着の一連の作像工程を実施して画像を形成した。その結果、遮蔽部材５を設けなかったときと比較すると、炭酸ガスの流出量は大幅に減少し、良好な画像形成を長期行えるようになった。
【００３８】
［実施例４］
第３の実施の形態の装置構成において、径４０ｍｍφの感光体ドラム１と、径１５ｍｍφの帯電ローラ２と、径１０ｍｍφの回転体４とを使用し、これら３つの回転体により囲まれる密閉空間に遮蔽部材９に設けた吸排気口から炭酸ガスを流し込んで充填し、３０ｍｍＨｇ程度に減圧して、感光体ドラム１、帯電ローラ２、及び回転体４に電圧を印加して内部でコロナ放電を発生させて感光体ドラム１を帯電させた後、露光、現像、転写、定着の一連の作像工程を実施して画像を形成した。
【００３９】
［実施例５］
実施例４と同じ装置で放電雰囲気ガスによる置換を行わず、密閉空間内を空気のまま減圧した状態で、感光体ドラム１を帯電させた後、一連の作像工程を実施して画像を形成した。
【００４０】
［比較例］
実施例４、５と同じ装置で放電雰囲気ガスによる置換を行わず、密閉空間内を空気のまま減圧せずに感光体ドラム１を帯電させた後、一連の作像工程を実施して画像を形成した。以上の結果、比較例では実施例４、５と同じ印加電圧では得られた画像にかぶりが生じ、印加電圧を上げて良好な画質を得られるようにすると、オゾンの異臭はしないもののオゾン濃度が実施例４、５の場合の１０倍以上増加した。これに対し実施例４、５では安定して良好な画像が得られた。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は以下のような優れた効果を奏する。
請求項１に記載の発明では、電子写真方式の画像形成プロセスである帯電、転写、もしくは除電のうちの少なくとも一つのプロセスをコロナ放電を利用して行う画像形成装置において、被帯電部材の表面に帯電部材の帯電部を順次接触させ、前記被帯電部材と前記帯電部材の帯電部との間の微少空間中に発生する放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給する接触帯電方法において、前記被帯電部材と前記帯電部材とが接触することにより形成される隘狭部に空気よりも比重の大きい炭酸ガスを滞留させた状態で前記放電を発生させるようにしたことにより、コロナ放電発生箇所から炭酸ガスが逃げ出さないようにするために装置構成を複雑化することなく、コロナ放電発生箇所に炭酸ガスを供給して、コロナ放電によるオゾンやＮＯxの発生を防止しつつ被帯電部材を帯電させることができる。また、炭酸ガスを用いるようにしたことにより、コロナ放電によるオゾンやＮＯxの発生を効果的に防止しつつ被帯電部材を帯電させることができる。また、炭酸ガスは空気中に多く存在し比較的容易に採取できるガスであり、廉価であるため、その他のガスを使用した場合と比較して運転コストを低減できる。また、コロナ放電によって二次的に炭酸ガスが発生することはないので、地球温暖化など地球環境に与える影響は少ない。
【００４２】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の方法において、前記被帯電部材と前記帯電部材はどちらも円筒状若しくは円柱状の部材であるとともに、水平方向に互いに平行に延びるそれぞれの中心軸線回りに回転する部材であり、且つ、前記被帯電部材の回転中心と前記帯電部材の回転中心とを結ぶ直線が被帯電部材の回転中心を鉛直方向に通過する直線となす角度が３０°〜９０°となるように配置されているので、両部材同士が接触することにより形成される隘狭部への炭酸ガスの滞留量を十分に確保し、コロナ放電を良好に発生させることができるので、被帯電部材を良好に帯電させることができる。
【００４３】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の方法において、前記被帯電部材の半径をＲ、前記帯電部材の半径をｒ、前記角度をθとしたとき、これらの値の間に
θ＝ｃｏｓ-1（（Ｒ−ｒ）／（Ｒ＋ｒ））
なる式で表される関係がほぼ成立するようにしたことにより、形成される隘狭部への炭酸ガスの滞留量を最大にすることができるので、コロナ放電ひいては被帯電部材の帯電をより良好に実現できる。
【００４４】
また、請求項４〜７に記載の発明では、電子写真方式の画像形成プロセスである帯電、転写、もしくは除電のうちの少なくとも一つのプロセスをコロナ放電を利用して行う画像形成装置において、被帯電部材の表面に帯電部材の帯電部を順次接触させ、前記被帯電部材と前記帯電部材の帯電部との間の微少空間中に発生する放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給する接触帯電方法において、前記被帯電部材と前記帯電部材とが接触することにより形成される窪み状の隘狭部に空気よりも比重の大きい炭酸ガスを滞留させるとともに、当該隘狭部からの炭酸ガスの流出を前記被帯電部材又は前記帯電部材の両端部に設けた遮蔽部材で防ぎつつ前記放電を発生させるようにしたので、前記遮蔽部材の外周縁が部前記被帯電部材の軸芯に接触することがなく、前記遮蔽部材の外周縁が前記帯電部材の頂点を含む水平面が前記被帯電部材の端部外縁と交差する点に達しているので、前記遮蔽部材を設けたことにより前記帯電部材の回転が妨げられることはなく、前記隘狭部の両端から炭酸ガスが流出するのを防ぐことができ、炭酸ガスの使用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接触帯電方法の第１の実施の形態を示す画像形成装置の要部概略構成図である。
【図２】図１中に示す隘狭部の容積が最大となる場合を示した説明図である。
【図３】本発明の接触帯電方法の第２の実施の形態を示す画像形成装置の要部の構成を示した概略側面図である。
【図４】図３に示した画像形成装置の要部を矢印Ｘ方向から見た正面図である。
【図５】本発明の接触帯電方法の第３の実施の形態を示す画像形成装置の要部の構成を示した概略側面図である。
【図６】図５に示した画像形成装置の要部を矢印Ｘ方向から見た正面図である。
【符号の説明】
１  感光体ドラム（被帯電部材）
２  帯電ローラ（帯電部材）
３  隘狭部
４  ガス供給管
５  遮蔽部材
６  回転体
７  遮蔽部材
Ｇ  炭酸ガス
Ｏ1 回転中心
Ｐ  接触点
Ｑ1 頂点
Ｒ  感光体ドラム１の半径
ｒ  帯電ローラの半径
【図１】
0003604904.tif 000003
【図２】
0003604904.tif 000004
【図３】
0003604904.tif 000005
【図４】
0003604904.tif 000006
【図５】
0003604904.tif 000007
【図６】
0003604904.tif 000008