(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成における帯電、転写、若しくは除電の各プロセスのうち帯電をコロナ放電を使用して行う場合であって、被帯電部材の表面と帯電部材の表面との間の微小空間中に発生するコロナ放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給し帯電させる接触帯電方法において、
前記被帯電部材の表面と前記帯電部材の表面とが互いに接触することにより形成される溝状の狭隘部を、被帯電部材の表面と帯電部材の表面とのそれぞれに接触する回転体と前記被帯電部材と前記帯電部材と前記回転体の軸方向両端部を閉塞する遮蔽部材とで密閉し、且つ前記遮断部材に接続されたガス供給管及び排気管による給排気を通じて前記狭隘部である密閉空間内に放電雰囲気ガスを充填して前記コロナ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】
前記狭隘部内では、パッシェンの法則に基づき低い放電開始電圧について、放電する電極間の距離に相応して放電雰囲気ガスを減圧して前記コロナ放電を発生させるようにした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】
前記回転体の電位は前記帯電部材の帯電部の電位と同電位もしくはそれ以下であり、且つ前記被帯電部材の電位以上であ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４】
前記放電雰囲気ガスは、炭酸ガス及びアルゴンガスのいずれかであることを特徴とする 請求項１又は２に記載の接触帯電方法。
【請求項５】
電子写真方式の画像形成における帯電、転写、若しくは除電の各プロセスのうち帯電をコロナ放電を使用して行う画像形成装置において、互いに平行且つ水平に配置されしかも互いに接触させて回転可能に配置された被帯電部材及び帯電部材と、この被帯電部材の表面と帯電部材の表面とに接触して回転可能に配置された回転体と、被帯電部材、帯電部材及び回転体にて囲まれる狭隘部の軸方向両端部を閉塞して狭隘部を密閉する遮蔽部材と、この遮断部材に接続されたガス供給管及び排気管とを備え、このガス供給管からパッシェンの法則に基づき低い放電開始電圧について、電極間の距離に相応して減圧した放電雰囲気ガスを供給し、更に前記回転体の電位は前記帯電部材の帯電部の電位と同電位もしくはそれ以下であり、且つ前記被帯電部材の電位以上である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】
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電荷担持体（トナー）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。
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。オゾン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。
【０００３】
【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。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Ｏ３  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（Ｈ２  Ｏ）、水素（Ｈ２  ）    、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、プロパン（Ｃ３  Ｈ８  ）    、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。
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、装置構成をさほど複雑化することなく、オゾンやＮＯｘが外部への放出されるのを防止しつつ効率良く帯電処理を行うことができる接触帯電方法を提供することにある。
【０００４】
【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における帯電、転写、若しくは除電の各プロセスのうち帯電をコロナ放電を使用して行う場合であって、被帯電部材の表面と帯電部材の表面との間の微小空間中に発生するコロナ放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給し帯電させる接触帯電方法において、前記被帯電部材の表面と前記帯電部材の表面とが互いに接触することにより形成される溝状の狭隘部を、被帯電部材の表面と帯電部材の表面とのそれぞれに接触する回転体と前記被帯電部材と前記帯電部材と前記回転体の軸方向両端部を閉塞する遮蔽部材とで密閉し、且つ前記遮断部材に接続されたガス供給管及び排気管による給排気を通じて前記狭隘部である密閉空間内に放電雰囲気ガスを充填して前記コロナ放電を発生させるようにしたことにより、装置構成をさほど複雑化することなく、放電雰囲気ガスを有効に利用して、オゾンやＮＯｘが外部への放出されるのを防止しつつ効率良く帯電処理を行うことができるようにした。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の接触帯電方法を前提にして、狭隘部内では、パッシェンの法則に基づき低い放電開始電圧について、放電する電極間の距離に相応して放電雰囲気ガスを減圧して前記コロナ放電を発生させるようにしたことにより、低い放電開始電圧にて前記被帯電部材の表面と前記帯電部材の表面との間で放電が起こり易くして、より効率良く帯電処理を行うことができるようにした。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の接触帯電方法を前提にして、前記回転体の電位は前記帯電部材の帯電部の電位と同電位もしくはそれ以下であり、且つ前記被帯電部材の電位以上であることにより、前記帯電部材から前記回転体への放電の発生を抑え、仮にそのような放電が発生した場合でもそれによって前記被帯電部材が帯電することがないようにした。これにより、前記帯電部材から前記被帯電部材への放電が安定して起こり、被帯電部材を安定して帯電させることができる。
【０００５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の接触帯電方法を前提として、前記放電雰囲気ガスは、炭酸ガス及びアルゴンガスのいずれかであることにより、オゾンやＮＯｘの発生を抑え、万一前記隘狭部からガス漏れが生じても、外部へのオゾンの放出を防止することができる。
請求項５記載の発明では、電子写真方式の画像形成における帯電、転写、若しくは除電の各プロセスのうち帯電をコロナ放電を使用して行う画像形成装置において、互いに平行且つ水平に配置されしかも互いに接触させて回転可能に配置された被帯電部材及び帯電部材と、この被帯電部材の表面と帯電部材の表面とに接触して回転可能に配置された回転体と、被帯電部材、帯電部材及び回転体にて囲まれる狭隘部の軸方向両端部を閉塞して狭隘部を密閉する遮蔽部材と、この遮断部材に接続されたガス供給管及び排気管とを備え、このガス供給管からパッシェンの法則に基づき低い放電開始電圧について、電極間の距離に相応して減圧した放電雰囲気ガスを供給し、更に前記回転体の電位は前記帯電部材の帯電部の電位と同電位もしくはそれ以下であり、且つ前記被帯電部材の電位以上であることを特徴とする。
【０００６】
【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。図１は本発明の接触帯電方法の実施の形態の一例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２は図１に示した画像形成装置の要部を矢印Ａ方向から見た正面図であり、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（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）との間の微小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。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に接する回転体４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５が設けられている。このように回転体４及び遮蔽部材５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。
【０００７】
また、回転体４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４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４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５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５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。
【０００８】
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にしたいばらば、圧力Ｐを１ｍｍＨｇにすればよい。
【０００９】
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、たと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。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４を強制的に一方向に回転させることが望ましい。
【００１０】
【実施例】
実施例１上記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、これらにより囲まれる密閉空間に遮蔽部材５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。
実施例２実施例１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。
比較例実施例１、２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１、２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１、２の場合の１０倍以上増加した。これに対し実施例１、２では安定して良好な画像が得られた。
【００１１】
【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における帯電、転写、若しくは除電の各プロセスのうち帯電をコロナ放電を使用して行う場合であって、被帯電部材の表面と帯電部材の表面との間の微小空間中に発生するコロナ放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給し帯電させる接触帯電方法において、前記被帯電部材の表面と前記帯電部材の表面とが互いに接触することにより形成される溝状の狭隘部を、被帯電部材の表面と帯電部材の表面とのそれぞれに接触する回転体と前記被帯電部材と前記帯電部材と前記回転体の軸方向両端部を閉塞する遮蔽部材とで密閉し、且つ前記遮断部材に接続されたガス供給管及び排気管による給排気を通じて前記狭隘部である密閉空間内に放電雰囲気ガスを充填して前記コロナ放電を発生させるようにしたことにより、装置構成をさほど複雑化することなく、放電雰囲気ガスを有効に利用して、オゾンやＮＯｘが外部への放出されるのを防止しつつ効率良く帯電処理を行うことができる。
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、狭隘部内では、パッシェンの法則に基づき低い放電開始電圧について、放電する電極間の距離に相応して放電雰囲気ガスを減圧して前記コロナ放電を発生させるようにしたことにより、低い放電開始電圧にて前記被帯電部材の表面と前記帯電部材の表面との間で放電が起こり易くして、より効率良く帯電処理を行うことができるようにした。
また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の方法において、前記回転体の電位は前記帯電部材の帯電部の電位と同電位もしくはそれ以下であり、且つ前記被帯電部材の電位以上であることにより、前記帯電部材から前記回転体への放電の発生を抑え、仮にそのような放電が発生した場合でもそれによって前記被帯電部材が帯電することがないようにした。これにより、前記帯電部材から前記被帯電部材への放電が安定して起こり、被帯電部材を安定して帯電させることができる。
また、請求項４に記載の発明では、請求項１又は２に記載の方法において、前記放電雰囲気ガスは、炭酸ガス及びアルゴンガスのいずれかであることにより、オゾンやＮＯｘの発生を抑え、万一前記隘狭部からガス漏れが生じても、外部へのオゾンの放出を防止することができる。また、請求項５に記載の発明は、画像形成装置の発明とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接触帯電方法の実施の形態の一例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２】図１に示した画像形成装置の要部を矢印Ａ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  回転体、５  遮蔽部材。
【図１】
0003558485.tif 000002
【図２】
0003558485.tif 000003