(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成の各プロセスである帯電、転写、若しくは除電のうち少なくとも１のプロセス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た被帯電部材と帯電ローラとを互いに接触させて回転させ、前記被帯電部材の表面と前記帯電ローラの表面との間の微小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し帯電させる接触帯電方法において、前記被帯電部材と前記帯電ローラとが接触することにより形成される溝状の隘狭部に空気よりも比重の大きいオゾン非発生ガスを滞留させるとともに、当該隘狭部の上方に前記帯電ローラに接して連れ回りする従動回転体を設けて当該隘狭部からのオゾン非発生ガスの漏れを抑制し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２】
前記従動回転体の電位は前記帯電ローラの帯電部の電位と同電位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３】
前記オゾン非発生ガスとして炭酸ガスを使用するとともに、前記従動回転体の表面と前記被帯電部材との間の最短距離を０．００７ｍｍ以上とした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】
前記従動回転体の表面と前記被帯電部材との間の最短距離ｄ、気圧Ｐ、及び放電開始極小電圧Ｖにパッシェンの法則を適用したとき、前記最短距離ｄが前記気圧Ｐが１気圧のときにおける最短距離ｄ０よりも大きい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５】
静電潜像を形成する感光体に接触回転する帯電ローラを備え、該帯電ローラに電圧を印加して前記感光体にコロナ放電を行い接触帯電させる接触帯電装置において、
前記帯電ローラに接触回転すると共に前記感光体表面との間に間隙を有して配置された従動回転体を備え、
前記従動回転体側から不活性ガスを帯電ローラと感光体と従動回転体とによって形成される空間に供給し滞留させながら接触帯電する構成を具備したことを特徴とする接触帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【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。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。
【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。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。
【０００５】
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  を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、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、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さほど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。
【０００６】
【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の各プロセスである帯電、転写、若しくは除電のうち少なくとも１のプロセス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た被帯電部材と帯電ローラとを互いに接触させて回転させ、前記被帯電部材の表面と前記帯電ローラの表面との間の微小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し帯電させる接触帯電方法において、前記被帯電部材と前記帯電ローラとが接触することにより形成される溝状の隘狭部に空気よりも比重の大きいオゾン非発生ガスを滞留させるとともに、当該隘狭部の上方に前記帯電ローラに接して連れ回りする従動回転体を設けて当該隘狭部からのオゾン非発生ガスの漏れを抑制しつつ前記放電を発生させるようにした。
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、空気より比重の大きいオゾン非発生ガスを使用し、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溝状の隘狭部に供給するとともに、当該隘狭部からのオゾン非発生ガスの流出、特に上方へのガスの散逸、拡散による流出を、当該隘狭部の上方に前記帯電部材に接触させて設けた従動回転体により防止することにより、当該隘狭部にオゾン非発生ガスを滞留させることができる。したがって、請求項１に記載の接触帯電方法によれば、装置構成をさほど複雑化することなく、コロナ放電発生箇所にオゾン非発生ガスを供給して、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。
【０００７】
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、前記従動回転体の電位を前記帯電部材の帯電部の電位と同電位にした。請求項２に記載の接触帯電方法によれば、従動回転体と帯電部材との間で放電が発生することがないので、帯電部材から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３に記載の発明は、請求項２に記載の接触帯電方法を前提にして、前記オゾン非発生ガスとして炭酸ガスを使用するとともに、前記従動回転体の表面と前記被帯電部材との間の最短距離を０．００７ｍｍ以上とした。電子写真プロセスで使用される通常のコロナ放電の発生電圧においては、パッシェンの法則からが１気圧の炭酸ガス中における部材間の放電開始最短距離が０．００６６ｍｍであることがわかっているので、請求項３に記載するように、従動回転体の表面と被帯電部材との間の最短距離を０．００７ｍｍ程度以上とすることにより、従動回転体から被帯電部材への放電が起こりにくくなり、被帯電部材をより安定して帯電させることができる。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の接触帯電方法を前提にして、前記従動回転体の表面と前記被帯電部材との間の最短距離ｄ、気圧Ｐ、及び放電開始極小電圧Ｖにパッシェンの法則を適用したとき、前記最短距離ｄが前記気圧Ｐが１気圧のときにおける最短距離ｄ０よりも大きくなるようにした。請求項４に記載の発明によれば、前記オゾン非発生ガスとして炭酸ガス以外のガスを使用した場合でも、従動回転体の表面と被帯電部材との間の最短距離ｄをどの程度以上とすれば良いかをパッシェンの法則に基づいて決定できるので、従動回転体から被帯電部材への放電を起こりにくくして、被帯電部材をより安定して帯電させることができる。
請求項５に記載の発明は、静電潜像を形成する感光体に接触回転する帯電ローラを備え、該帯電ローラに電圧を印加して前記感光体にコロナ放電を行い接触帯電させる接触帯電装置において、前記帯電ローラに接触回転すると共に前記感光体表面との間に間隙を有して配置された従動回転体を備え、前記従動回転体側から不活性ガスを帯電ローラと感光体と従動回転体とによって形成される空間に供給し滞留させながら接触帯電する構成を具備した。請求項５に記載の発明によれば、装置構成をさほど複雑化することなく、コロナ放電発生箇所に不活性ガスを供給して、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。
【０００８】
【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（接触帯電装置）を適用した画像形成装置の一例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隘狭部３に空気よりも比重の大きいオゾン非発生ガスＧとして炭酸ガス（ＣＯ２）を滞留させ、オゾン非発生ガス雰囲気中でコロナ放電を発生させる。オゾン非発生ガスＧは、図示しないガス供給管を通して隘狭部３内に供給される。
本発明の接触帯電装置は、静電潜像を形成する感光体ドラム１に接触回転する帯電ローラ２と、帯電ローラ２に接触回転すると共に感光体表面との間に間隙を有して配置された従動回転体４と、を備え、帯電ローラ２に電圧を印加して感光体にコロナ放電を行い接触帯電させる手段である。
【０００９】
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の両側からオゾン非発生ガスＧが流出するのを防ぐために円盤状の遮蔽部材５（図２参照）が帯電ローラ２と同心状に固定されている。
また、隘狭部３の上方には、帯電ローラ２に接して連れ回りする従動回転体４が設けられている。従動回転体４は、帯電ローラ２と長さが同一であり、半径ｒ’が帯電ローラ２の半径ｒよりも小さく設定されている。また、従動回転体４の表面と感光体ドラム１の表面との間の最短距離ｄは０．００７ｍｍに設定されている。この最短距離は０．００７ｍｍ未満には設定しない。
【００１０】
上記のように従動回転体４を設けたことにより、隘狭部３の上部が従動回転体４と感光体ドラム１との間のわずかな間隙ｓを残してほぼ完全に閉塞されるので、隘狭部３からのオゾン非発生ガスの流出、特に上方へのガスの散逸、拡散による流出を抑え、オゾン非発生ガスＧの使用効率を高めることができる。また、従動回転体４は帯電ローラ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。オゾン非発生ガスＧを隘狭部３内に滞留させる際、従動回転体４と感光体ドラム１との間の間隙ｓを通してオゾン非発生ガスＧを自然に流下させることにより、隘狭部３内にオゾン非発生ガスＧを満たすことができる。また、オゾン非発生ガス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の外周面部にオゾン非発生ガスＧを供給する。その方法は簡単であり、ガス供給管から隘狭部３内にオゾン非発生ガスＧを過剰供給して、若干オーバーフローさせればよい。
【００１１】
また、従動回転体４と帯電ローラ２は互いに接触しているため同電位になっている。そのため、従動回転体４と帯電ローラ２との間で放電が発生することがないので、帯電ローラ２から感光体ドラム１への放電が安定して起こり、感光体ドラム１を安定して帯電させることができる。また、オゾン非発生ガスＧとして炭酸ガスを使用し、且つ従動回転体４の表面と感光体ドラム１との間の最短距離を０．００７ｍｍ或いはそれ以上に設定したので、従動回転体４から感光体ドラム１への放電は起こりにくい。このことによっても、帯電ローラ２から感光体ドラム１への放電を安定に発生させ、感光体ドラム１を安定して帯電させることができる。
【００１２】
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、オゾン非発生ガスＧとして炭酸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。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。
【００１３】
【実施例】
実施例
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の従動回転体４とを使用し、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θが６０°となる位置に帯電ローラ２を設置し、従動回転体４を帯電ローラ２に接触させ且つ感光体ドラム１との距離が０．０１ｍｍとなる位置に設置した。そして、感光体ドラム１と帯電ローラ２とにより形成される隘狭部３に炭酸ガスを滞留させた状態で、感光体ドラム１及び帯電ローラ２に電圧を印加して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。
比較例
上記実施例の構成から従動回転体４だけを取り除き、その他の条件は上記と同様にして画像を形成した。
その結果、下記の表１に示す結果が得られた。
【００１４】
【表１】
0003570700.tif 000002
上記の結果から、従動回転体４を設けたことにより、炭酸ガスの使用量を大幅に削減しつつ、帯電ローラ２から感光体ドラム１へ安定にコロナ放電を発生させて、良好な画像形成を長期行えることが判る。
なお、上記形態例では帯電部材を主な例として説明したが、本発明は、転写装置、除電装置等にも適用が可能である。
【００１５】
【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、互いに平行且つ水平に配置された被帯電部材と帯電部材とを互いに接触させて回転させ、前記被帯電部材の表面と前記帯電部材の表面との間の微小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し帯電させ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溝状の隘狭部に空気よりも比重の大きいオゾン非発生ガスを滞留させるとともに、当該隘狭部の上方に前記帯電部材に接して連れ回りする従動回転体を設けて当該隘狭部からのオゾン非発生ガスの漏れを抑制しつつ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さほど複雑化することなく、コロナ放電発生箇所にオゾン非発生ガスを供給して、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、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、前記従動回転体の電位を前記帯電部材の帯電部の電位と同電位にしたことにより、従動回転体と帯電部材との間で放電が発生するのを防止できるので、帯電部材から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。
【００１６】
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、前記オゾン非発生ガスとして炭酸ガスを使用するとともに、前記従動回転体の表面と前記被帯電部材との間の最短距離を０．００７ｍｍ以上としたことにより、従動回転体から被帯電部材への放電を起こりにくし、被帯電部材をより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２に記載の方法において、前記従動回転体の表面と前記被帯電部材との間の最短距離ｄ、気圧Ｐ、及び放電開始極小電圧Ｖにパッシェンの法則を適用したとき、前記最短距離ｄが前記気圧Ｐが１気圧のときにおける最短距離ｄ０  よりも大きくなるようにしたことにより、前記オゾン非発生ガスとして炭酸ガス以外のガスを使用した場合でも、従動回転体の表面と被帯電部材との間の最短距離ｄをどの程度以上とすれば良いかをパッシェンの法則に基づいて決定できるので、従動回転体から被帯電部材への放電を起こりにくくして、被帯電部材をより安定して帯電させることができる。
また、請求項５に記載の発明では、装置構成をさほど複雑化することなく、コロナ放電発生箇所に不活性ガスを供給して、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。
【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  従動回転体、Ｇ  オゾン非発生ガス、Ｏ１    回転中心、  Ｒ  感光体ドラム１の半径、ｒ  帯電ローラの半径、ｄ  最短距離。
【図１】
0003570700.tif 000003
【図２】
0003570700.tif 000004