(57)【要約】【課題】像担持体とその像担持体に接触する帯電部材の間の微小間隙における放電を低減することにより、像担持体の摩耗や放電生成物の像担持体への付着を防止し、像担持体の長寿命化と画像形成装置の画質の向上を図る。【解決手段】帯電電極としてシリンダー部材１６を用いて静電潜像担持体８１を帯電する帯電装置であり、面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材１６と、該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体８１と対向しない部分に円筒の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段１８から構成され、当該吸引手段１８に力を作用させることにより、前記静電潜像担持体８１に当接させるとともに、シリンダー部材１６を静電潜像担持体８１に近い曲率に変形させることで、放電ａが発生するシリンダー部材１６と静電潜像担持体８１との微小間隙αの長さβを長くした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電電極としてシリンダー部材を用いて静電潜像担持体を帯電する帯電装置であり、
面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材と、
該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体と対向しない部分にシリンダー部材の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段と、から構成され、当該吸引手段に力を作用させることにより、前記シリンダー部材を静電潜像担持体に当接させるとともに、静電潜像担持体に近い曲率に変形させることで、放電が発生するシリンダー部材と静電潜像担持体との微小間隙の長さを長くしたことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする前記請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材に対して一端の線材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各線材の長さを決めたことを特徴とする前記請求項２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さのフィルム材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置するフィルム材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする前記請求項１に記載の帯電装置。
【請求項５】
力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材に対して一端のフィルム材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各フィルム材の長さを決めたことを特徴とする前記請求項４に記載の帯電装置。
【請求項６】
前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結するとともに、シャフトの一部に前記シリンダー部材より径の小なる弾性ローラ部材を設置し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるとともに、前記弾性ローラ部材により、シリンダー部材が像担持体と当接する部分を押下するようにしたことを特徴とする前記請求項１に記載の帯電装置。
【請求項７】
前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、そのシャフトとシリンダー部材との間に、径方向に対して一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず極めて僅かな力で伸縮し、それより大きな引っ張り変形に対しては、大きな力でも一定の長さ以上伸びない特性をもつ導電性の機能性材料からなる径抑制ローラを、シャフトと径抑制ローラ、径抑制ローラとシリンダー部材との間はそれぞれ固着して配置する構成であり、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する径抑制ローラが一定以上伸びないことから発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする前記請求項１に記載の帯電装置。
【請求項８】
前記可撓性シリンダー部材を軟磁性材料で構成するとともに、その内部の中心から静電潜像担持体のない方向にずれた位置に、シリンダー部材の軸方向に棒状に伸びその両端が支持された磁石を配置し、該磁石を静電潜像担持体に押し付けることにより、磁石とシリンダー部材の間に働く磁気吸引力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする前記請求項１に記載の帯電装置。
【請求項９】
前記磁石を、前記シリンダー部材よりも径が小であるとともに、その軸がシリンダー部材と平行で、その両端が回転可能に固定された非磁性円筒部材に内包させたことを特徴とする前記請求項８に記載の帯電装置。
【請求項１０】
シャフトの径方向に対して、シャフトと径抑制ローラの間に、円筒形状をした径抑制ローラよりも硬質な導電性弾性材料からなる押し付けローラを配置したことを特徴とする前記請求項７に記載の帯電装置。
【請求項１１】
被帯電部材と接触可能で、少なくともその表面が導電性で自由状態において内部空間を形成するように自立性を有する可撓性筒状部材と、該被帯電部材と該内部空間を介して対向する部分の該可撓性筒状部材と該可撓性筒状部材を回動するための中心との距離を所望の距離の範囲内に保ったまま該対向する部分を該内部空間に向かって付勢するための部材とを有することを特徴とする帯電装置。
【請求項１２】
前記付勢するための部材は、前記回動するための中心に配された軸から放射線状に延びて変形可能な部材で該可撓性筒状部材内面側と結合された線状または面状部材を有することを特徴とする請求項１１に記載の帯電装置。
【請求項１３】
前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された多孔性部材を有し、該多孔性部材は圧縮変形容易で引張り変形が少ない部材であることを特徴とする請求項１１に記載の帯電装置。
【請求項１４】
該可撓性筒状部材は磁性体を有し、前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された磁力発生手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の帯電装置。
【請求項１５】
帯電電極としてシリンダー部材を用いて静電潜像担持体上に保持されたトナーを転写する転写装置であり、
面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材と、
該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体と対向しない部分にシリンダー部材の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段と、
から構成され、当該吸引手段に力を作用させることにより、前記静電潜像担持体に当接させるとともに、シリンダー部材を静電潜像担持体に近い曲率に変形させることで、放電が発生するシリンダー部材と静電潜像担持体との微小間隙の長さを長くしたことを特徴とする転写装置。
【請求項１６】
前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする前記請求項１５に記載の転写装置。
【請求項１７】
力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材に対して一端の線材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各線材の長さを決めたことを特徴とする前記請求項１６に記載の転写装置。
【請求項１８】
前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さのフィルム材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置するフィルム材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする前記請求項１５に記載の転写装置。
【請求項１９】
力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材に対して一端の線材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各フィルム材の長さを決めたことを特徴とする前記請求項１８に記載の転写装置。
【請求項２０】
前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結するとともに、シャフトの一部に前記シリンダー部材より径の小なる弾性ローラ部材を設置し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるとともに、前記弾性ローラ部材により、シリンダー部材が像担持体と当接する部分を押下するようにしたことを特徴とする前記請求項１５に記載の転写装置。
【請求項２１】
前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、そのシャフトとシリンダー部材との間に、径方向に対して一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず極めて僅かな力で伸縮し、それより大きな引っ張り変形に対しては、大きな力でも一定の長さ以上伸びない特性をもつ導電性の機能性材料からなる径抑制ローラを、シャフトと径抑制ローラ、径抑制ローラとシリンダー部材との間はそれぞれ固着して配置する構成であり、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する径抑制ローラが一定以上伸びないことから発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする前記請求項１５に記載の転写装置。
【請求項２２】
前記可撓性シリンダー部材を軟磁性材料で構成するとともに、その内部の中心から静電潜像担持体のない方向にずれた位置に、シリンダー部材の軸方向に棒状に伸びその両端が支持された磁石を配置し、該磁石を静電潜像担持体に押し付けることにより、磁石とシリンダー部材の間に働く磁気吸引力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする前記請求項１５に記載の転写装置。
【請求項２３】
前記磁石を、前記シリンダー部材よりも径が小であるとともに、その軸がシリンダー部材と平行で、その両端が回転可能に固定された非磁性円筒部材に内包させたことを特徴とする前記請求項２２に記載の転写装置。
【請求項２４】
シャフトの径方向に対して、シャフトと径抑制ローラの間に、円筒形状をした径抑制ローラよりも硬質な導電性弾性材料からなる押し付けローラを配置したことを特徴とする前記請求項２１に記載の転写装置。
【請求項２５】
被転写部材と接触可能で、少なくともその表面が導電性で自由状態において内部空間を形成するように自立性を有する可撓性筒状部材と、該被帯電部材と該内部空間を介して対向する部分の該可撓性筒状部材と該可撓性筒状部材を回動するための中心との距離を所望の距離の範囲内に保ったまま該対向する部分を該内部空間に向かって付勢するための部材とを有することを特徴とする転写装置。
【請求項２６】
前記付勢するための部材は、前記回動するための中心に配された軸から放射線状に延びて変形可能な部材で該可撓性筒状部材内面側と結合された線状または面状部材を有することを特徴とする請求項２５に記載の転写装置。
【請求項２７】
前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された多孔性部材を有し、該多孔性部材は圧縮変形容易で引張り変形が少ない部材であることを特徴とする請求項２５に記載の転写装置。
【請求項２８】
該可撓性筒状部材は磁性体を有し、前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された磁力発生手段を有することを特徴とする請求項２５に記載の転写装置。
【請求項２９】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の帯電装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成される静電潜像を形成するための露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像上に対応して可視像を形成するための現像器と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３０】
請求項１５乃至２８のいずれか１項に記載の転写装置と、帯電装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成される静電潜像を形成するための露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像上に対応して可視像を形成するための現像器と、を備え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】
本発明は、帯電装置、転写装置および該帯電装置または該転写装置を備えた画像形成装置に関し、更に詳しくは、静電潜像を形成するために利用される電荷を付与するための帯電装置、静電潜像に対応して可視化された可視像を転写するための転写装置、及び、該帯電装置または該転写装置を備えた、電子写真方式を利用してなる複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置においては、所謂感光体などの像担持体の帯電、現像、クリーニングなどを含む一連のプロセスの中で帯電装置が使われている。
【０００３】
また像担持体上に形成されたトナー像を一旦中間転写体などの被転写部材に転写し、あるいは、記録媒体などの被転写体に再転写して最終的に画像を形成するプロセスにおいても、直接被転写体に記録媒体へ転写して画像を形成するプロセスと同様に帯電装置と同様の原理を用いた転写装置が使われている。
【０００４】
像担持体を帯電する帯電装置としては、従来よりコロトロンが広く利用されている。
【０００５】
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には数キロボルトの高圧電源を必要とする。またコロナ放電によりオゾンや窒素酸化物を発生するため、ゴム部品や像担持体の劣化を引き起こす等の観点からも好ましいとはいえない。
【０００６】
そこでコロトロンに代わる帯電装置として、ローラ、ブラシ、ブレード、フィルム、ベルトなどの様々な形状の導電性部材を像担持体に接触させ、導電性部材に電圧を印加することにより像担持体を帯電させる接触式の帯電装置が開発されている。
【０００７】
図１７に一般的な帯電ローラによる帯電装置を示す。図１７は帯電装置の一例を説明するための概略的断面図であり、図中５０はステンレス、アルミニウム等からなる芯金であり、５１は帯電電極としての導電性のゴム、スポンジ等弾性部材からなるローラであり、８１は像担持体としての感光ドラムである。Ｎはローラと感光ドラムの接触部（ニップ部）である。本構成において芯金５０に高圧交流電源６及び直流電源８によって交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を印加した状態でドラムを回転すると、ローラはそれに従属して回転するとともに、ローラ５１と感光ドラム８１の微小間隙αで放電ａが開始され、感光ドラム８１の表面への帯電が行われる。
【０００８】
なお上記弾性部材５１に用いられている導電性の弾性部材としては、例えばポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド系等の発泡部材や、ＥＰＤＭやウレタンを発泡させた柔軟な部材にカーボン、酸化錫などの導電性粉体を分散させたものがある。
【０００９】
一般に実際の帯電ローラにおいては、ローラ５１の表面に、弾性ゴム中に含まれるオイルの染み出しを阻止する層、抵抗・誘電率を調整する層、表面を放電による劣化から保護する層等が設けられる。
【００１０】
また、特許文献１のように、弾性層を長時間押圧状態で放置した際の、弾性層のへたりを抑止することを目的に、弾性層５１の表面に引っ張り応力の大きなチューブを設けたりすることも提案されている。
【００１１】
これらの接触式の帯電装置はオゾンや窒素酸化物の発生が極めて少ないうえ、コロトロンに比べて低電圧源でよいという長所がある。また、これらの接触式の帯電装置に交流などの振動電圧に直流を重畳した電圧を印加して像担持体を帯電する方法は帯電均一性に優れ、特に帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電を回避することができる。またトナーなどの汚れも付着しにくく、たとえ付着してもその優れた帯電能力のために帯電不良が発生しにくいことから、市場にもっとも多く導入されている。
【００１２】
しかしながら、このような振動電圧を印加する帯電器では、像担持体のプロセススピードが速いと振動電圧に含まれるリップル成分に起因して電位ムラが生じ、それが像担持体に画像ムラとなって現れる場合があった。
【００１３】
一方、これを防止するため振動電圧の周波数を高くすると両極性の放電が何回も繰り返され、像担持体は摩耗しやすく、短命とならざるを得ない。
【００１４】
また、像担持体と、その像担持体に接触する帯電部材や被転写体等との間の微小間隙で両極性の放電が起こるため、コロトロンに比較し極少量とはいえ放電生成物が発生する。その放電生成物は像担持体に付着しやすく、画像流れ等の画像欠陥等を引き起こす場合がある。
【００１５】
さらに、像担持体に付着する放電生成物をクリーナで除去するには像担持体表面を擦るなどの措置が必要となり、像担持体の寿命が低下する等の問題が生じる場合がある。
【００１６】
上記像担持体の摩耗の問題を回避するため、像担持体へのダメージが少ない振動電圧波形として、振幅のピークに向かって緩やかに立ち上がった後、急激に下がるような電圧波形を用いることが特許文献２に提案されている。
【００１７】
しかしながら該方式は理論的な根拠に乏しいこともあって、実際に実験を行うとその効果の再現性に乏しかった。
【００１８】
また像担持体の摩耗の問題を回避することを目的に、ローラ状の給電部材と支持ローラにより、像担持体に所定のニップ領域の間、接触し、該像担持体の移動に伴って移動するベルト状の電気的異方性機能部材を配置する接触式帯電装置が特許文献３に提案されている。この提案のものによれば、放電はローラ状の給電部材とベルト状の電気的異方性機能部材の間だけで発生し、ベルト状の電気的異方性機能部材と像担持体の間では放電は発生しない。これによって像担持体のダメージを軽減できることが記載されている。
【００１９】
しかし該特許文献３に記載される内容は像担持体への帯電が電荷の注入によってなされるものに限定されるものである。このような注入帯電方式は、像担持体の表面層が導体でなくてはならないことから、その導電率の制御、感光層の膜厚が厚くなることの弊害への対処が難しいという問題がある。また支持ローラとベルトを使用する関係上、装置の大型化が避けられなかった。
【００２０】
一方、帯電ムラを抑制することを目的に、チューブ状の可撓性部材を用いた接触式帯電装置が特許文献４や特許文献５等に提案されている。
【００２１】
この特許文献４においては、チューブ状の可撓性部材を、該チューブ状の可撓性部材の内部に設けた複数の規制部材によって、感光ドラムの表面に当接させる。この接触式帯電装置では該可撓性部材の感光ドラムと当接する部分の曲率が小さくなっているため、上述の帯電ローラよりも微小間隙を形成する距離が長く、長い放電時間を得ることができる。その結果帯電ムラを軽減できる。また該可撓性部材は小さい質量であり、これに感光ドラムに対して静電吸着力が作用するため、安定的に感光ドラムと接触し、軸方向の長さによらず安定した均一な帯電を行うことができる。更に該可撓性部材は感光ドラムとの機械的摩擦力により、感光ドラムとほぼ同速度で回転することにより、見かけ上の表面積増大・空気流による放電生成物の清掃・感光ドラムとの接触による清浄作用が期待でき、放電生成物の付着による帯電不良を抑制できることが記載されている。
【００２２】
しかしながら特許文献４による接触式帯電装置では、チューブ状の可撓性部材は内部に設けた２本の平行な棒状の規制用ロッドによって感光ドラムに当接されることから、感光ドラム表面にその軸方向にうねりがある場合、放電間隙にムラが生じてドラムの軸方向の帯電ムラが発生する場合がある。すなわち、一般に感光ドラムの基板となっているアルミニウムシリンダーには、その加工精度の制約から、表面に周期が数百ミクロンメートル、振幅が数十ミクロンメートルという長い周期での凹凸（うねり）ができてしまうが、その表面に感光体層を設けた後も、ドラム表面にはそのうねりが残る。
【００２３】
そしてここではチューブ状の可撓性部材がそのうねりに従って変形しないことから、軸方向での放電間隙にムラが生じ、その結果ドラムの軸方向の帯電ムラを引き起こしていた。また規制用ロッドが細いと、その軸方向の撓みにより軸方向での放電間隙にムラが生じて帯電ムラを引き起こした。これは規制用ロッドを太くすることで改善できたが、それによって帯電装置が大型化してしまった。また規制用ロッドの数が少ない場合、規制部材のない部分での該可撓性部材の回転が不安定となり、振動による騒音が発生することがある。特に感光ドラムが高速に回転する場合には、該振動が共振を起こしてドラムと当接する部分に伝わり、その結果感光ドラムとの間隙が不安定となって帯電ムラが発生する場合があった。
【００２４】
一方規制部材を多くすることで可撓性部材の走行性は安定するものの帯電装置が大型になるとともに、コストアップにつながった。更に感光ドラムの軸方向での間隙の均一性を保つために、感光ドラムの軸に対する規制部材の軸方向の調整を高精度で行う必要があり生産性の面で改善すべき点を有していた。
【００２５】
一方、特許文献５では、回転ローラをチューブ状の可撓性部材に内包し、回転ローラで可撓性部材を感光ドラムに直接当接するとともに、該チューブ状の可撓性部材の感光ドラムの当接位置の反対側に可撓性部材の周回半径を規制する周回規制部材を設ける帯電装置が説明されている。この接触式帯電装置では、可撓性部材と感光ドラムとが安定した所定の接触圧で接触し、当該感光ドラムとの接触部で帯電を行い、この帯電機能を有する領域の両側に、微小接触圧で接触する領域が形成されるため、当該微小接触圧で接触する領域によって感光体の帯電ムラを補正する機能を有し、感光体との接触部の面積を大きくとることで安定した帯電が行われることが記載されている。
【００２６】
しかしながら特許文献５に係る帯電装置は、可撓性部材と感光ドラムとの接触部で帯電を行うものであるため、安定した帯電を行うためには、帯電機能を有する領域の両側に微小接触圧で接触する領域を広く形成する必要があり、可撓性部材の剛性、押し付け圧等のパラメータの設定が困難である。また可撓性部材と感光ドラムの接触面積を広く形成すればするほど、電源として直流電圧に交流電圧を重畳したものを使用した場合には、感光体への帯電とは関係のない交流電流が多く流れるようになり、電源容量を大きくせねばならず、電源のコストアップにつながる。また周回規制部材は可撓性部材の帯電面と摺動することから、摩擦熱が発生して帯電面が変質してしまうという問題が発生した。更に周回規制部材と可撓性部材の接触面積が大きいことから機械的摩擦力が大きく、可撓性部材の回転が安定しなかった。また周回規制部材が可撓性部材の外に配置されることから装置の大型化が避けられなかった。
【００２７】
更に特許文献４、特許文献５に共通する問題として、規制部材・回転ローラの外径誤差や、押し付けバネのばらつきなどにより、当接圧が軸方向で不均一となった場合、フィルムが片側に寄せられて端部が損傷し、画像欠陥を発生させるという問題が発生した。
【００２８】
特に特許文献５では導電性の弾性ローラと感光体に挟まれたフィルムは、スラスト力が大きく、フィルムが片側に寄せられ内包された弾性ローラが感光体と接触し、感光体へのリークを引き起こし画質に悪影響を及ぼすという問題があった。この問題点を誤差管理により回避したとしても、導電性の弾性ローラを用いるため、コストアップに至る。更に弾性材の経時的な劣化による帯電不良といった問題も発生した
【特許文献１】
特開平７−４４０８５号公報
【特許文献２】
特開平１０−１９８１３０号公報
【特許文献３】
特開２００２−５５５１１号公報
【特許文献４】
特許第３０１３７６９号明細書
【特許文献５】
特開平５−７２８６９号公報
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のとおり、従来の帯電装置においては、微小間隙に於ける放電に関してはまだ解決すべき点が多く残されており、安定かつ均一な帯電や高画質画像の安定した取得についてはまだ改良の余地が残されていた。
【００３０】
また、転写装置においても、トナーなどの可視像の安定かつ正確な転写を鑑みるとまだ改良すべき点が残されていた。
【００３１】
本発明の目的は、被帯電部材である像担持体と、その像担持体に接触する帯電部材や非転写部材である被転写体などとの間の、微小間隙における放電を低減することにより、像担持体の摩耗や放電生成物の像担持体への付着を防止し像担持体の長寿命化を図るとともに、画像形成装置の画質の向上を図ることにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、第１の発明は、帯電電極としてシリンダー部材を用いて静電潜像担持体を帯電する帯電装置であり、面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材と、該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体と対向しない部分にシリンダー部材の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段と、から構成され、当該吸引手段に力を作用させることにより、前記シリンダー部材を静電潜像担持体に当接させるとともに、静電潜像担持体に近い曲率に変形させることで、放電が発生するシリンダー部材と静電潜像担持体との微小間隙の長さを長くしたことを特徴とする帯電装置である。
【００３３】
これによって、放電を微小間隙部分において長い時間生じさせることができるため、均一な帯電や帯電効率の向上を図ることができる。
【００３４】
上記目的を達成する第２の発明は、前記第１の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする帯電装置である。
【００３５】
これによって、シャフトの押圧力によって静電潜像担持体側に効率よく微小間隙を形成することができる。
【００３６】
上記目的を達成する第３の発明は、前記第２の発明において、更に、力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材に対して一端の線材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各線材の長さを決めた帯電装置である。
【００３７】
このような構成とすることで、シリンダーが静電潜像担持体に押圧されることで生じる最適な変形量の範囲が明確になり、より一層効率よい微小間隙の形成を行うことができる。
【００３８】
上記目的を達成する第４の発明は、前記第１の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さのフィルム材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置するフィルム材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした帯電装置である。
【００３９】
このような構成とすることで、シリンダー部材の軸方向に均一な微小間隙が形成されて、帯電の均一性が高まると共に、シリンダー部材とシャフトとの回転差によるずれや回転ムラを減少することができ、より安定した帯電を行うことが可能になる。
【００４０】
上記目的を達成する第５の発明は、上記第４の発明において、力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材に対して一端のフィルム材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各フィルム材の長さを決めるようにした帯電装置である。
【００４１】
これによってより効果的に微小間隙を所望の長さに亙って形成することができるので帯電の均一性をより一層高めることができる。
【００４２】
上記目的を達成する第６の発明は、前記第１の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結するとともに、シャフトの一部に前記シリンダー部材より径の小なる弾性ローラ部材を設置し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるとともに、前記弾性ローラ部材により、シリンダー部材が像担持体と当接する部分を押下するようにした帯電装置である。
【００４３】
このような構成とすることで、当接部位の安定性をより一層高められるので、安定した電荷の付与を行うことができる。
【００４４】
上記目的を達成する第７の発明は、前記第１の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、そのシャフトとシリンダー部材との間に、径方向に対して一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず極めて僅かな力で伸縮し、それより大きな引っ張り変形に対しては、大きな力でも一定の長さ以上伸びない特性をもつ導電性の機能性材料からなる径抑制ローラを、シャフトと径抑制ローラ、径抑制ローラとシリンダー部材との間はそれぞれ固着して配置する構成であり、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する径抑制ローラが一定以上伸びないことから発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした帯電装置である。
【００４５】
このような構成とすることで、極めて簡単な構成で、微小間隙部の延長を図ることができ、より安定した帯電を行うことができる。
【００４６】
上記目的を達成する第８の発明は、前記第１の発明において、前記可撓性シリンダー部材を軟磁性材料で構成するとともに、その内部の中心から静電潜像担持体のない方向にずれた位置に、シリンダー部材の軸方向に棒状に伸びその両端が支持された磁石を配置し、該磁石を静電潜像担持体に押し付けることにより、磁石とシリンダー部材の間に働く磁気吸引力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした帯電装置である。
【００４７】
このような構成とすることで、極めて簡単な構成によって所望の押圧力を加えて可撓性シリンダー部材を静電像担持体に付勢することができ、微小間隙の拡大を図ることができる。
【００４８】
上記目的を達成する第９の発明は、前記第８の発明において、前記磁石を、前記シリンダー部材よりも径が小であるとともに、その軸がシリンダー部材と平行で、その両端が回転可能に固定された非磁性円筒部材に内包させるようにした帯電装置である。
【００４９】
このような構成とすることで、可撓性シリンダー部材の位置を所望の通りに規制することが可能になり、より一層安定した帯電を行うことが可能になる。
【００５０】
上記目的を達成する第１０の発明は、第７の発明において、シャフトの径方向に対して、シャフトと径抑制ローラの間に、円筒形状をした径抑制ローラよりも硬質な導電性弾性材料からなる押し付けローラを配置した帯電装置である。
【００５１】
これによって、押圧時の可撓性部材の位置規制をより的確にできると共に、当接部位の安定性をより一層高められるので、帯電性能を更に向上させることが可能になる。
【００５２】
上記目的を達成する第１１の発明は、被帯電部材と接触可能で、少なくともその表面が導電性で自由状態において内部空間を形成するように自立性を有する可撓性筒状部材と、該被帯電部材と該内部空間を介して対向する部分の該可撓性筒状部材と該可撓性筒状部材を回動するための中心との距離を所望の距離の範囲内に保ったまま該対向する部分を該内部空間に向かって付勢するための部材とを有する帯電装置である。
【００５３】
このような構成とすることによって、微小間隙部分を従来に比して簡単な構成で拡大することが可能になり、帯電能の向上を図ることができる。
【００５４】
上記目的を達成する第１２の発明は、前記第１１の発明において、前記付勢するための部材は、前記回動するための中心に配された軸から放射線状に延びて変形可能な部材で該可撓性筒状部材内面側と結合された線状または面状部材を有するようにした帯電装置である。
【００５５】
これによって、可撓性筒状部材は変形が容易であるにもかかわらず、被帯電部材と反対の方向に配置規制がされるので、より制御された微小間隙の形成を簡単に行うことができる。
【００５６】
上記目的を達成する第１３の発明は、前記第１１の発明において、前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された多孔性部材を有し、該多孔性部材は圧縮変形容易で引張り変形が少ない部材とした帯電装置である。
【００５７】
このような構成とすることで、非常に簡単な構成で且つ製造が容易になり、より低コストで目的を達成することができる。
【００５８】
上記目的を達成する第１４の発明は、第１１の発明において、該可撓性筒状部材は磁性体を有し、前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された磁力発生手段を有する帯電装置である。
【００５９】
このような構成とすることで、簡単な構成で安定した帯電を行うことが可能になる。
【００６０】
上記目的を達成する第１５の発明は、帯電電極としてシリンダー部材を用いて静電潜像担持体上に保持されたトナーを転写する転写装置であり、面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材と、該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体と対向しない部分にシリンダー部材の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段と、から構成され、当該吸引手段に力を作用させることにより、前記静電潜像担持体に当接させるとともに、シリンダー部材を静電潜像担持体に近い曲率に変形させることで、放電が発生するシリンダー部材と静電潜像担持体との微小間隙の長さを長くした転写装置である。
【００６１】
これによって、放電を微小間隙部分において長い時間生じさせることができるため、安定した転写と転写の効率の向上を図ることができる。
【００６２】
上記目的を達成する第１６の発明は、第１５の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした転写装置である。
【００６３】
これによって、シャフトの押圧力によって静電潜像担持体との間に効率よく微小間隙を形成することができる。
【００６４】
上記目的を達成する第１７の発明は、第１６の発明において、力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材に対して一端の線材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各線材の長さを決められている転写装置である。
【００６５】
このような構成とすることで、シリンダーが静電潜像担持体に押圧されることで生じる最適な変形量の範囲が明確になり、より一層効率よい微小間隙の形成を行うことができる。
【００６６】
上記目的を達成する第１８の発明は、第１５の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さのフィルム材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置するフィルム材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした帯電装置である。
【００６７】
このような構成とすることで、シリンダー部材の軸方向に均一な微小間隙が形成されて、帯電の均一性が高まると共に、シリンダー部材とシャフトとの回転差によるずれや回転ムラを減少することができ、より安定した転写を行うことが可能になる。
【００６８】
上記目的を達成する第１９の発明は、第１８の発明において、力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材に対して一端のフィルム材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各フィルム材の長さを決められている転写装置である。
【００６９】
これによってより効果的に微小間隙を所望の長さに亙って形成することができるので転写効率をより一層高めることができる。
【００７０】
上記目的を達成する第２０の発明は、第１５の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結するとともに、シャフトの一部に前記シリンダー部材より径の小なる弾性ローラ部材を設置し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるとともに、前記弾性ローラ部材により、シリンダー部材が像担持体と当接する部分を押下するようにした転写装置である。
【００７１】
このような構成とすることで、当接部位の安定性をより一層高められるので、安定した転写を行うことができる。
【００７２】
上記目的を達成する第２１の発明は、前記第１５の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、そのシャフトとシリンダー部材との間に、径方向に対して一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず極めて僅かな力で伸縮し、それより大きな引っ張り変形に対しては、大きな力でも一定の長さ以上伸びない特性をもつ導電性の機能性材料からなる径抑制ローラを、シャフトと径抑制ローラ、径抑制ローラとシリンダー部材との間はそれぞれ固着して配置する構成であり、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する径抑制ローラが一定以上伸びないことから発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした転写装置である。
【００７３】
このような構成とすることで、極めて簡単な構成で、微小間隙部の延長を図ることができ、より安定した転写を行うことができる。
【００７４】
上記目的を達成する第２２の発明は、前記第１５の発明において、前記可撓性シリンダー部材を軟磁性材料で構成するとともに、その内部の中心から静電潜像担持体のない方向にずれた位置に、シリンダー部材の軸方向に棒状に伸びその両端が支持された磁石を配置し、該磁石を静電潜像担持体に押し付けることにより、磁石とシリンダー部材の間に働く磁気吸引力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした転写装置である。
【００７５】
このような構成とすることで、極めて簡単な構成によって所望の押圧力を加えて可撓性シリンダー部材を静電像担持体に付勢することができ、微小間隙の拡大を図ることができる。
【００７６】
上記目的を達成する第２３の発明は、前記第２２の発明において、前記磁石を、前記シリンダー部材よりも径が小であるとともに、その軸がシリンダー部材と平行で、その両端が回転可能に固定された非磁性円筒部材に内包させた転写装置である。
【００７７】
このような構成とすることで、可撓性シリンダー部材の位置を所望の通りに規制することが可能になり、より一層安定した転写を行うことが可能になる。
【００７８】
上記目的を達成する第２４の発明は、第２１の発明において、シャフトの径方向に対して、シャフトと径抑制ローラの間に、円筒形状をした径抑制ローラよりも硬質な導電性弾性材料からなる押し付けローラを配置した転写装置である。
【００７９】
これによって、押圧時の可撓性部材の位置規制をより的確にできると共に、当接部位の安定性をより一層高められるので、転写性能を更に向上させることが可能になる。
【００８０】
上記目的を達成する第２５の発明は、被転写部材と接触可能で、少なくともその表面が導電性で自由状態において内部空間を形成するように自立性を有する可撓性筒状部材と、該被帯電部材と該内部空間を介して対向する部分の該可撓性筒状部材と該可撓性筒状部材を回動するための中心との距離を所望の距離の範囲内に保ったまま該対向する部分を該内部空間に向かって付勢するための部材とを有する転写装置である。
【００８１】
このような構成とすることによって、微小間隙部分を従来に比して簡単な構成で拡大することが可能になり、転写性能の向上を図ることができる。
【００８２】
上記目的を達成する第２６の発明は、前記第２５の発明において、前記付勢するための部材が、前記回動するための中心に配された軸から放射線状に延びて変形可能な部材で該可撓性筒状部材内面側と結合された線状または面状部材を有する転写装置である。
【００８３】
これによって、可撓性筒状部材は変形が容易であるにもかかわらず、被帯電部材と反対の方向に配置規制がされるので、より制御された微小間隙の形成を簡単に行うことができる。
【００８４】
上記目的を達成する第２７の発明は、前記第２５の発明において、前記付勢するための部材が、前記内部空間に配された多孔性部材を有し、該多孔性部材は圧縮変形容易で引張り変形が少ない部材である転写装置である。
【００８５】
このような構成とすることで、非常に簡単な構成で且つ製造が容易になり、より低コストで目的を達成することができる。
【００８６】
上記目的を達成する第２８の発明は、前記第２５の発明において、該可撓性筒状部材が磁性体を有し、前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された磁力発生手段を有する転写装置である。
【００８７】
このような構成とすることで、簡単な構成で安定した転写を行うことが可能になる。
【００８８】
上記目的を達成する第２９の発明は、上記第１乃至１４のいずれか一つの発明に記載された帯電装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成される静電潜像を形成するための露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像上に対応して可視像を形成するための現像器と、を備えた画像形成装置である。
【００８９】
これによって、複雑な構成とせず、また、複雑な制御を行わずとも安定した画像形成を長期間に亙って得ることが可能になる。
【００９０】
上記目的を達成する第３０の発明は、前記第１５乃至２８の発明のいずれか１つに記載された転写装置と、帯電装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成される静電潜像を形成するための露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像上に対応して可視像を形成するための現像器と、を備えた画像形成装置である。
【００９１】
これによって、複雑な構成とせず、また、複雑な制御を行わずとも安定した画像形成を長期間に亙って得ることが可能になる。
【００９２】
【発明の実施の形態】
［実施例］
以下、この発明を図示の実施例に基づいて説明する。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好適な一例を示す概略的断面構成図である。
【００９３】
図２において、８１は円筒状の静電潜像担持体としての感光ドラムであり、該感光ドラム８１の周囲には、この発明にかかる帯電装置としての一次帯電器８２、現像器８３、転写ローラ８４、クリーニング装置８５が配置されている。これらの画像形成部材のうち、転写ローラ８４を除く部材は画像形成ユニット８６として一体的に形成されている。この画像形成ユニット８６は、画像形成装置本体８７に対して着脱可能となっており、内包されたトナーが消費された場合には、当該ユニット８６が交換される構成となっている。
【００９４】
上記感光ドラム８１は、一次帯電器８２によって所定の電位に一様に帯電された後、図示しない半導体レーザとポリゴン回転ミラー８８を内蔵するレーザ光発生器８９からのレーザ光９０によって、当該感光ドラム８１の表面には、画像に相当する静電潜像が所定の位置に形成される。この感光ドラム８１の表面に形成された静電潜像は、現像器８３によって現像され、トナー像となる。その際、上記レーザ光９０は、画像部を書き込むようになっており、一次帯電器８２によって帯電された感光ドラム８１の表面電位の極性と同じ極性の電荷を有するトナーが、感光ドラム８１のレーザ光照射部に現像される。
【００９５】
上記現像器８３は、少なくとも現像ローラ８３ａと層形成部材８３ｂとを備えており、現像器８３の内部には、磁性トナー８３ｃが充填されている。この現像器８３の内部に充填された磁性トナー８３ｃは、現像ローラ８３ａの磁力によって当該現像ローラ８３ａの表面に吸着され、その後層形成部材８３ｂにより所定の層厚に規制されるとともに、必要な電荷が帯電される。そして、上記現像ローラ８３ａの表面に吸着され、所定の層厚かつ所定極性に摩擦帯電にされたトナーは、当該現像ローラ８３ａの回転に伴って感光ドラム８１の表面と近接する現像位置へと移動し、感光ドラム８１の表面に形成された静電潜像を、トナー層によって現像するようになっている。
【００９６】
上記感光ドラム８１上に形成されたトナー像は、給紙カセット９１からレジストローラ９２により所定のタイミングで搬送される転写用紙９３上に、転写ローラ８４の接触帯電によって転写される。転写終了後、このトナー像が転写された転写用紙９３は、搬送ベルト９４により定着器９５に搬送されて定着処理が行われ、装置の外部に排出される。上記定着器９５は、定着ローラ９５ａと加圧ローラ９５ｂの間に転写用紙９３が挿入され、熱と圧力によって定着される。
【００９７】
上記転写工程が終了した後、感光ドラム８１上の残留トナーは、クリーニング装置８５のブレード８５ａによりクリーニングされ、次の画像形成工程に備える。そして、連続して画像の形成を行う場合には、引き続き一次帯電器８２による帯電工程に入り、前述の全工程を繰り返し、複数枚の連続プリントを出力するようになっている。
【００９８】
（実施例１）
次に、この発明に係る帯電装置の第１の実施例の構成について図１、図３、図４を用いて説明する。この実施例に係る帯電装置は、上記一次帯電器８２として使用されるものである（以下同様）。
【００９９】
図１は帯電装置をシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、（ａ）は帯電器単体での状態、（ｂ）は感光ドラム８１に当接させた状態を示す。図３は帯電装置の分解斜視図であり、図４は組み立てた状態のシリンダー軸の中心線を通る面での概略的断面図である。
【０１００】
図中１は回転軸となるシャフトでありステンレス、アルミニウム等からなるものが用いられるが、他の金属材料または他の材質からなるものを用いても良い。
【０１０１】
１８はシリンダー当接部材であり、内円筒部１８ａ、外円筒部１８ｃ、及び内円筒部１８ａと外円筒部１８ｃをつなぐ接続部１８ｂよりなる。
【０１０２】
内円筒１８ａの内径はシャフト１の径と同じであり、プラスチック等からなるものとする。外円筒１８ｃは薄肉の塩化ビニール等剛性の小さな可撓性材料からなり、その軸方向の長さは概略内円筒１８ａと同じである。接続部１８ｂはナイロン糸、炭素繊維等、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少なく丈夫な材料から構成される線材である。内円筒１８ａと外円筒１８ｃは、円筒の周方向に一定の周期で、同じ長さの接続部１８ｂでもって接続（図では１２箇所で接続）されている。なお１本の接続部１８ｂの長さは、外円筒１８ｃの内径（直径）と内円筒１８ａの外径（直径）の差の半分よりも若干長めにする（詳細は後述）。
【０１０３】
１６は帯電電極としての薄肉のシリンダー部材であり、その面外方向の変形に対する形状復元力（弾性）が大きい導電性の可撓性材料、例えば鋼、ニッケル、ＳＵＳ等からなり、自由状態において内部空間を形成するように自立性を有するとともに、その固有振動数が数１０Ｈｚ、望ましくは１００Ｈｚ以上となるものである。具体的に例示すると、厚さ２０〜５０μｍ、ヤング率１０００００〜３０００００ＭＰａのニッケル材から構成すれば本仕様を満たすことが確認されている。そして本シリンダー部材１６の表面には必要に応じて高抵抗被膜を設けるようにしてもよい。シリンダー部材１６の内径は外円筒１８ｃの外径と同じとする。
【０１０４】
図３、図４に示すように、等間隔に並べた複数個の上記シリンダー当接部材１８の内円筒１８ａにシャフト１を通して、両者を固着する。そしてそれをシリンダー部材１６の内部に通して、外円筒１８ｃの表面とシリンダー１６を接着剤等により固着することで、帯電ローラを構成する。
【０１０５】
そして上記帯電ローラのシャフト１を、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム８１に押し付けることにより帯電器８２を構成する。
【０１０６】
ところで、この実施例に係る帯電装置は、帯電電極として可撓性円筒からなるシリンダー部材１６を用い、当該シリンダー部材の像担持体と対向しない部分をシリンダーの内部に吸引する手段としてシリンダー当接部材１８を設けることで、帯電器を構成している。
【０１０７】
以上の構成において、この実施例に係る帯電装置では、次のようにして、当接部において帯電行うのではなく、シリンダー部材１６により感光体を微小間隙を介して帯電する低コストで安定した帯電性能を有する帯電装置を提供することができる。
【０１０８】
すなわち、帯電ローラのシャフト１を感光ドラム側に押し付けた状態を図１（ｂ）に示す。感光ドラム８１に対してシャフト１より離れている部分の接続部１８ｂは引っ張られた状態になり、この張力によりシリンダー部材１６は感光ドラムに当接する。一方感光ドラム８１に対してシャフト１より近い部分の接続部１８ｂは弛んだ状態である。シリンダー部材１６はその面外力に対する弾性が高いことから、その当接部分で図１（ｂ）に示すように感光ドラムの曲率に近い状態に変形して感光ドラム８１に当接する。
【０１０９】
本状態で感光ドラム８１を回転させると、帯電ローラは本形状を保ったまま、その当接部（ニップ部）Ｎでの摩擦によって感光ドラム８１とほぼ同じ速度で回転する。そしてその回転は、シリンダー部材１６がシリンダー当接部材１８によって完全に規制されていることから非常に安定している。
【０１１０】
ここで、図１（ｂ）に示すように、シリンダー部材１６に、例えば、１５００〜２０００Ｖｐｐ（ピークツーピーク），周波数２０００Ｈｚの交流電圧に、−６００Ｖの直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源６及び直流電源８によって印加する。するとシリンダー部材１６と感光ドラム８１の微小間隙αで放電ａが開始され、感光ドラム８１の表面への帯電が行われる。なお上記シリンダー部材１６への電圧印加は、図４に示すように、シリンダー部材１６の内部に接触電極１９を設けて印加できるが、シャフト１、シリンダー当接部材１８を構成する内円筒１８ａ、接続部１８ｂ、外円筒１８ｃに導電性の材料を用いることで、シャフト１の端部から印加することも可能である。
【０１１１】
上記構成の帯電器によれば、上述のようにシリンダー部材１６の感光ドラム８１と当接する部分Ｎが、当該感光ドラム８１の表面に沿って変形され小さな曲率となっているため、通常のローラ状の帯電部材よりも長い放電距離β及び放電時間を得ることができる。すなわちこのように微小間隙αを介して感光ドラム１を帯電する場合には、一般的に間隙長が１０〜２００μｍ程度の範囲で放電が行われるが、本実施例ではシリンダー部材１６と感光ドラム８１との微小間隙αを長くとることができることから、長い放電距離β及び放電時間を得ることができる。
【０１１２】
一方、上記説明から明らかなように、本発明の帯電器の大きさを決定するのはシリンダー当接部材１８の径であり、更にその径を決定するのは、シャフト１の径、及び内円筒１８ａと外円筒１８ｃの径の差である。ここでシャフトの径としてはシリンダー部材１６を感光ドラム８１に当接する力に対する、軸方向の位置による変位の差が微小（シャフトの軸方向の撓みが少）であればよく、図１７に示した従来の接触式帯電ローラのシャフト５０とほぼ同じでよい。一方、内円筒１８ａと外円筒１８ｃの径の差は、図１（ｂ）に示すようにシリンダー部材１６の感光ドラム８１に当接する部分Ｎの曲率が十分感光ドラム８１の径に近い状態になっても、内円筒１８ａと外円筒１８ｃが離れている状態であればよい。本条件を満たすことが容易なことは明白であり、従って本構成によれば、従来の可撓性円筒を用いた帯電ローラに比べて帯電装置を小型化できるものである。
【０１１３】
次に本実施例の帯電装置を用いた際の、帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電、ドラムへのダメージ、及び振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラの結果について述べる。
【０１１４】
図５は帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電の大きさを、図１７に示した従来の帯電ローラと比較したもので、数値シミュレーションで求めたものである。
【０１１５】
ドラム径を３０ｍｍとし、印加電圧として−６００ＶのＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳したものを用いている。なお従来ローラのローラ径は１２ｍｍとし、本発明のローラは感光ドラムと当接する部分のシリンダー部材１６が平面形状に変形するものとした。異常放電が無かった場合の帯電量に対する、異常放電が発生した場合の帯電量の増加を帯電ムラとして割合（％）で表示している。
【０１１６】
本グラフより、本発明によれば１６００ＶｐｐのＡＣ電圧で、従来の帯電ローラの２０００Ｖｐｐに匹敵する均一帯電性を達成できることがわかる。これは本発明の帯電ローラの放電距離β及び放電時間が長いことによるもので、その長い放電の間に異常放電による帯電ムラをじっくりと修復できることによることがわかっている。
【０１１７】
次に図６に様々なＡＣ電圧を印加した際の、感光ドラム表面における放電暴露量の分布を示す。ドラム径、帯電ローラの形状、及び電圧条件は図５と同じであり、感光体表面の電荷を完全に除去した状態から帯電を行っている。図６において横軸はドラム表面における位置を間隙長で表したもので、ニップ両側の間隙長の符号を変えて表示している。放電暴露量の分布は帯電ローラと感光ドラムとの間隙長だけの関数として表され、帯電ローラの径には依存しない。その結果、従来のローラと本発明のローラの放電暴露量分布は同一となり、本グラフのようになる。本グラフよりＡＣ電圧を２０００Ｖｐｐから１６００Ｖｐｐに下げることで、放電暴露量のピーク値は９００μＣ／ｍ２から３００μＣ／ｍ２へと約１／３に低減できることがわかる。
【０１１８】
ここで感光ドラム表面の放電による劣化は放電暴露量のピーク値にほぼ比例するので、図５及び図６の結果から、本発明により同一の均一帯電性を保ったまま、ドラムの劣化を１／３に低減できることがわかる。なお本検討を、実際のプリントアウト処理を行う実験においても試みたところ、従来の帯電ローラに対して本発明の帯電ローラは低いＡＣ電圧で同様の画質の画像を得られることがわかった。また同一枚数通紙ドラム耐久試験においてドラムの摩耗量が約１／３に低減されることが確認できた。
【０１１９】
更に上記と同じ条件で、従来ローラと本発明の帯電ローラについて、ＡＣ電圧を１８００Ｖｐｐとしたときの、振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラを計算によって求めたところ従来ローラが約１０％の帯電ムラがあったのに対して、本発明の帯電ローラでは５％に低減されることがわかった。これは放電領域が広がることにより放電領域内でのドラム表面の帯電量の変化率が小さくなることに起因するもので、実験によっても同様の結果が得られている。
【０１２０】
ここで接続部１８ｂの長さについて説明しておく。力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材１６の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材１６に対して一端の線材が張るようにシャフト１をシリンダー部材１６の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材１６の中心位置とシャフト１の中心位置の距離をｄとする。
【０１２１】
発明者の検討によれば、ｄ＜０．０１Ｄの場合はシリンダー部材１６の感光ドラム８１に当接する部分の曲率を十分小さくすることができず、その結果上記放電距離を長くすることができない。
【０１２２】
一方０．２Ｄ＜ｄの場合は、シリンダー部材１６の感光ドラム８１に当接する部分の形状が撓みすぎて走行が非常に不安定になることがわかった。
【０１２３】
接続部１８ｂの長さを０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるように決めることで、ローラとしての走行が安定するとともに、シリンダー部材１６の感光ドラム８１に当接する部分の曲率が十分感光ドラム８１の径に近い状態に変形し、上記放電距離を長くできた帯電器が得られる。
【０１２４】
また、シリンダー部材１６の厚みについて説明を加えておく。発明者は、厚さ３０μｍ、ヤング率２０００００ＭＰａのニッケル材からシリンダー部材１６を構成した。この厚みは主として、これより厚すぎた場合にはシリンダー部材１６を感光ドラム８１に当接させた状態で長時間回転させたとき、該シリンダー部材が破断してしまうという実験結果から得たものである。すなわちシリンダー部材１６には感光ドラム８１との当接部分において、その弾性変形により内周部分に引っ張り応力が発生する。そしてそれが金属疲労として蓄積し、破断に至るというものである。また当然のことながら、該厚みを厚くすると、当接部でのシリンダー部材１６の変形を十分にするために、シャフト１の押し付け圧を大きくしなくてはならないことから、ドラムに与える圧接力が大きくなり、感光ドラム８１の表面に与えるダメージが大きくなってしまうという問題もある。発明者の検討によれば、厚みは２０〜５０μｍ程度が適当であることがわかっている。
【０１２５】
なお、感光ドラム８１の感光層中にピンホールがあった場合、放電が集中することで画像が乱れることがあるが、上述のように上記シリンダー部材１６の表面に高抵抗被膜を設けることによりそれを防止できる。
【０１２６】
また本構成の帯電器は微小間隙での放電で感光ドラムを帯電するものであるため、注入帯電のときのような感光ドラム表面における導電性の問題は発生しない。また摺動する部分がないことから、前出の特許文献５のような摩擦熱等によるトラブルは発生しない。
【０１２７】
更にここでは、図２における一次帯電器８２として説明したが、転写ローラ８４として使用しても同様な効果が得られることはいうまでもない（以下同様）。
【０１２８】
（実施例２）
次に、この発明に係る帯電装置の第２の実施例の構成について図７、図８を用いて説明する。
【０１２９】
本実施例２では、特にシリンダー当接部材の構成が前記実施例と異なっており、該軸方向の長さをシリンダー部材と同等に長くするとともに、接続部として線材に変えてフィルム材を用いることにより、可撓性円筒からなるシリンダー部材の感光ドラムと対向しない部分をシリンダーの内部の方向に引き寄せている。
【０１３０】
図７は帯電装置の分解斜視図であり、図８は組み立てた状態のシリンダー軸の中心線を通る面での概略的断面図である。
【０１３１】
図中２は回転軸となるシャフトでありステンレス、アルミニウム等の導電性材料からなる。
【０１３２】
２８はシリンダー当接部材であり、内円筒部２８ａ、外円筒部２８ｃ、及び内円筒部２８ａと外円筒部２８ｃをつなぐ接続部２８ｂよりなる。
【０１３３】
内円筒２８ａの内径はシャフト２の径と同じであり、軸方向の長さは概略後述のシリンダー部材と同じであり、材質はプラスチック等からなるものとする。外円筒２８ｃは薄肉の塩化ビニール等剛性の小さな可撓性材料からなり、その軸方向の長さは概略内円筒２８ａと同じである。接続部２８ｂはＰＥＴ、ポリイミド等、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少なく丈夫な材料から構成されるフィルム材である。内円筒２８ａと外円筒２８ｃは、円筒の周方向に一定の周期で、同じ長さの接続部２８ｂでもって接続（図では１２箇所で接続）されている。なお１枚の接続部２８ｂの径方向の長さは、外円筒２８ｃの内径と内円筒２８ａの外径の差の半分よりも若干長めにし（詳細は後述）、その幅は概略内円筒部２８ａと２８ｃの軸方向長さとする。
【０１３４】
１６は前記実施例１において同符号で説明したシリンダー部材であり、帯電電極として機能するものである。シリンダー部材１６の内径は外円筒１８ｃの外径と同じとする。
【０１３５】
図７、図８に示すように上記シリンダー当接部材２８の内円筒２８ａにシャフト２を通して両者を固着する。そしてそれをシリンダー部材１６の内部に通して、外円筒２８ｃの表面とシリンダー１６を接着剤等により固着することで、帯電ローラを構成する。なおシャフト２とシリンダー部材１６は導体線２６により結線しておく。
【０１３６】
そして上記帯電ローラのシャフトを、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム押し付けることにより帯電器を構成する。
【０１３７】
以上の構成によって、帯電ローラ単体、及び感光ドラムに押し付けた状態での軸に垂直な面での概略的断面図は実施例１と同様にそれぞれ図１（ａ）、図１（ｂ）のようになる。
【０１３８】
本実施例の構成によれば、実施例１と同様に、シリンダー部材１６により感光体を微小間隙を介して帯電する低コストで安定した帯電性能を有する帯電装置を提供することができる。すなわち、感光ドラム８１に対してシャフト２より離れている部分の接続部２８ｂは引っ張られた状態になり、この張力によりシリンダー部材１６は感光ドラムに当接する。一方感光ドラム８１に対してシャフト２より近い部分の接続部２８ｂは弛んだ状態である。シリンダー部材１６はその面外力に対する弾性が高いことから、図１（ｂ）に示すように感光体の曲率に近い状態に変形して感光ドラム８１に当接する。本状態で感光ドラム８１を回転させると、シリンダー部材１６は本形状を保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム８１とほぼ同じ速度で回転する。
【０１３９】
ここで、シャフト２に例えば、１５００〜２０００Ｖｐｐ（ピークツーピーク），周波数２０００Ｈｚの交流電圧に、−６００Ｖの直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源６及び直流電源８によって印加する。すると導体線２６を通じてシリンダー部材１６に電流が流れることで、シリンダー部材１６と感光ドラム８１の微小間隙で放電が開始され、感光ドラム８１の表面への帯電が行われる。
【０１４０】
本構成の帯電器によれば、実施例１と同様に、シリンダー部材１６の感光ドラム８１と当接する部分が当該感光ドラム８１の表面に沿って変形され曲率が小さくなっていることから、実施例１と同様にシリンダー部材１６と感光ドラム８１との微小間隙を長くとることができ、図１７で示した従来のローラ状帯電部材よりも長い放電距離及び放電時間を得ることができる。その結果実施例１と同様に、帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電を回避できるとともに、ドラムへのダメージが少なく、更に振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラが少ない帯電ローラを提供できる。
【０１４１】
また上記説明から明らかなように、本発明の帯電器の大きさを決定するのはシリンダー当接部材２８の径であり、更にその径を決定するのは、シャフト２の径、及び内円筒２８ａと外円筒２８ｃの径の差である。ここでシャフトの径としてはシリンダー部材１６を感光ドラム８１に当接する力に対して、シャフトの軸方向の撓みが少なければよく、図１７に示した従来の接触式帯電ローラのシャフト５０とほぼ同じでよい。
【０１４２】
一方、内円筒２８ａと外円筒２８ｃの径の差は、シリンダー部材１６の感光ドラム８１に当接する部分の曲率が十分感光ドラム８１の径に近い状態になっても、内円筒１８ａと外円筒１８ｃが離れている状態であればよい。本条件を満たすことが容易なことは明白であり、従って本構成によれば、従来の可撓性円筒を用いた帯電ローラに比べて帯電装置を小型化できるものである。
【０１４３】
また本実施例２は前記実施例１に比べて、ドラムの軸方向の帯電ムラを低減できるものである。すなわち実施例１におけるシリンダー部材１６は、内部にシリンダー当接部材２８が位置している部分では、図１（ｂ）に示すように感光ドラム８１の表面に沿って大きく変形されるが、シリンダー当接部材２８から離れた部分では僅かに円形に近くなる。その結果、ドラムの軸方向の位置によって感光ドラム８１との間隙長が変化することから微小な帯電ムラが発生した。しかし本実施例によれば、シリンダー部材１６はどの位置でも平等にシリンダー当接部材２８からの力を受けるので、ドラムの軸方向に対する間隙長のばらつきはなくなる。その結果実施例１に比べてドラム軸方向の帯電ムラの小さな帯電装置を提供できる。
【０１４４】
なお接続部２８ｂの径方向の長さに関して、実施例１で説明したのと同様に、力を加えない円筒状態（断面が円形の状態）でのシリンダー部材１６の直径をＤ、またその状態でのシリンダー部材１６に対して一端のフィルム材が張るようにシャフト２をシリンダー部材１６の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材１６の中心位置とシャフト２の中心位置の距離をｄとしたとき、０．０１Ｄ＜ｄ＜０．２Ｄとなるようにするのがよいことがわかっている。
【０１４５】
なお、フィルムは、本実施例においてはシリンダーの中心軸の方向に沿って面を有するような形状のものを用いたが、フィルムの厚さや剛性などを考慮すれば、図１８に示すように、該中心軸に交わる面（好ましくは垂直に交わる面）を有する円盤状のフィルム２８ｂを用いてもよい。すなわち径方向に弛んだ状態の上記フィルム材、または一定以上伸びない特性を持つフィルム材からなる円盤状のフィルムを用いても、上記と同様に帯電ムラの小さな帯電装置を提供することができた。
【０１４６】
フィルムを円盤状とすることで、軸の回転とシリンダーの回転の同期性がより一層向上する。
【０１４７】
（実施例３）
図９、図１０、図１１はこの発明の実施例３を示すものであり、図９は帯電装置をシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、（ａ）は帯電器単体での状態、（ｂ）は感光ドラムに当接させた状態、図１０は帯電装置の分解斜視図であり、図１１は組み立てた状態のシリンダー軸の中心線を通る面での概略的断面図である。前記実施例１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施例３では、シャフトとして導電性のものを用いたことと、複数のシリンダー当接部材１８の間に弾性ローラを配置したことが前記実施例１と異なっている。
【０１４８】
すなわち図９、図１０、図１１において、２は回転軸となるシャフトでありステンレス、アルミニウム等の導電性の材質からなるものである。１４は導電性ゴム、導電性スポンジ等からなる導電性の弾性ローラであり、その外径はシャフト２の１．１〜１．５倍程度であり、外円筒１８ｃの内径よりも小さいものである。当該弾性ローラ１４の穴１４ａの径はシャフト２の外径と同じとする。その他の部材は実施例１と同一であるので、その説明を省略する。
【０１４９】
図１０、図１１に示すように複数個の上記シリンダー当接部材１８と弾性ローラ１４を交互に並べ、その内円筒１８ａ及び穴１４ａにシャフト２を通して、両者を固着する。そしてそれをシリンダー部材１６の内部に通して、外円筒１８ｃの表面とシリンダー１６を接着剤等により固着することで、帯電ローラを構成する。
【０１５０】
そして上記帯電ローラのシャフト２を、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム押し付けることにより帯電器を構成する。
【０１５１】
帯電ローラのシャフト２を感光ドラム側に押し付けた状態を図９（ｂ）に示す。実施例１と同様に、シリンダー部材１６はその面外力に対する弾性が高いことから、感光ドラム８１の曲率に近い状態に変形して感光ドラム８１に当接する。更に本実施例では、シリンダー部材１６が感光ドラムに当接する部分では、弾性ローラ１４がシリンダー部材１６に当接し押下するようになっているため、シリンダー部材１６が安定して感光ドラム８１に密着される。すなわち感光ドラムの表面形状がドラムの軸方向にうねっている場合にも、シリンダー部材１６は感光ドラム８１の表面に完全に密着して当接し、安定した放電間隙αを作ることができるようになる。
【０１５２】
本状態で感光ドラム８１を回転させると、帯電ローラは本形状を保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム８１とほぼ同じ速度で回転する。
【０１５３】
ここで、シャフト２に上記実施例と同様な交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源６及び直流電源８によって印加する。するとシャフト２及び弾性ローラ１４を通じてシリンダー部材１６に電流が流れることで、シリンダー部材１６と感光ドラム８１の微小間隙で放電が開始され、感光ドラム８１の表面への帯電が行われる。
【０１５４】
本実施例によれば、ドラムの軸方向に対して安定した放電間隙αを作れることから、実施例１よりも一層感光ドラム８１の軸方向に対する帯電ムラの少ない帯電装置を提供できる。
【０１５５】
なおここで、上記弾性ローラ１４の外径は、図９（ｂ）のように、シリンダー部材１６を感光ドラム８１に当接させたとき、弾性ローラ１４が若干のニップ幅をもってシリンダー部材１６に当接するように決まるものであり、その幾何形状から容易に決定することができる。
【０１５６】
（実施例４）
次に、この発明に係る帯電装置の第４の実施例の構成について図１２、図１３、図１４を用いて説明する。図１２は帯電ローラをシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、（ａ）は帯電器単体での状態、（ｂ）は感光ドラムに当接させた状態を示す。図１３は分解斜視図であり、図１４は組み立てた状態のローラの中心線を通る面での概略的断面図である。
【０１５７】
図中２は回転軸となるシャフトでありステンレス、アルミニウム等の導電性材料からなるものが用いられる。
【０１５８】
６０は、径方向に対して圧縮力を加えたとき僅かな力で圧縮され、引っ張り力に対しては大きな力でも一定の長さ、例えば１．０１〜１．２倍以上伸びない特性をもつ導電性の機能性材料、例えばセルロースにカーボンブラックを充填させてなるセルロース系導電スポンジ、フェルトまたは緩衝材等から構成されるローラ（径抑制ローラと呼ぶ）である。径抑制ローラ６０にはシャフト２の径と同じ径の穴６０ａをあけている。
【０１５９】
１６は前出の帯電電極としてのシリンダー部材であり、可撓性材料からなるものである。当該シリンダー部材１６の内径は径抑制ローラ６０の外径と同じとする。
【０１６０】
図１３、図１４に示すように上記径抑制ローラ６０の穴６０ａにシャフト２を通して両者を導電性の接着剤等により固着する。そしてそれをシリンダー部材１６の内部に通して、径抑制ローラ６０の表面とシリンダー１６を同様に固着することで、帯電ローラを構成する。
【０１６１】
そして上記帯電ローラのシャフト１を、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム押し付けることにより帯電器を構成する。
【０１６２】
本実施例では、可撓性円筒からなるシリンダー部材１６の感光ドラムと対向しない部分をシリンダーの内部の方向に引き寄せる吸引手段として、径抑制ローラ６０を用いているのが特徴である。
【０１６３】
上記構成の帯電ローラのシャフト２を感光ドラム側に押し付けた状態を図１２（ｂ）に示す。感光ドラム８１に対してシャフト２より離れている部分の径抑制ローラ６０は引っ張られ、それ以上伸びない状態になって、この張力によりシリンダー部材１６は感光ドラム８１に当接する。一方感光ドラム８１に対してシャフト２より近い部分の径抑制ローラ６０は圧縮された状態である。シリンダー部材１６はその面外方向の力に対する弾性が高いことから、その当接部分では図１（ｂ）に示すように感光ドラムの曲率に近い状態に変形して感光ドラム８１に当接する。なおこのとき、圧縮された部分の径抑制ローラ６０はその形状復元力が乏しいことから、シリンダー部材１６は主として上記径抑制ローラ６０の張力によって感光ドラム８１に当接され、シリンダー部材１６の変形は実施例１に示したものとほぼ同じになり、特に感光ドラム８１と当接する部分Ｎでは小さな曲率となる。本状態で感光ドラム８１を回転させると、シリンダー部材１６は本形状をほぼ保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム８１とほぼ同じ速度で回転する。
【０１６４】
ここで、シャフト２に上記実施例と同様な交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源６及び直流電源８によって印加する。するとシャフト２及び径抑制ローラ６０を介してシリンダー部材１６に電流が流れることで、シリンダー部材１６と感光ドラム８１の微小間隙で放電が開始され、感光ドラム８１の表面への帯電が行われる。
【０１６５】
このとき上述のようにシリンダー部材１６の感光ドラム８１と当接する部分では小さな曲率となっていることから、実施例１と同様にシリンダー部材１６と感光ドラム８１との微小間隙を長くとることができ、図１７で示した従来のローラ状帯電部材よりも長い放電距離β及び放電時間を得ることができる。その結果実施例１と同様に、帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電を回避できるとともに、ドラムへのダメージが少なく、更に振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラが少ない帯電ローラを提供できる。
【０１６６】
また上記説明から明らかなように、本発明の帯電器の大きさを決定するのはシャフト２の径及び径抑制ローラ６０の肉厚である。ここでシャフトの径としてはシリンダー部材１６を感光ドラム８１に当接する力に対して軸方向の撓み量が微小であればよく、図１７に示した従来の接触式帯電ローラのシャフト５０とほぼ同じでよい。一方、径抑制ローラ６０の肉厚は、シリンダー部材１６の感光ドラム８１に当接する部分の曲率が十分感光ドラム８１の径に近い状態できるものであればよい。本条件を満たすのに肉厚がそれほどいらないことは明白であり、従って本構成によれば、従来の可撓性円筒を用いた帯電ローラに比べて帯電装置を小型化できる。
【０１６７】
更に本実施例によれば、シャフト２、径抑制ローラ６０及びシリンダー部材１６という３つの部材から帯電ローラが構成されるので、上記実施例に比べて非常に簡易にかつ安価な帯電ローラを提供できる。
【０１６８】
なお、ここで本発明と図１７で説明した従来の帯電ローラとの違いを明確にしておく。
【０１６９】
まず図１７に示す従来の帯電ローラは、芯金５０に感光ドラム方向に引き寄せる力を加えることで、弾性部材５１の感光ドラム８１と対向する部分を通して感光ドラム８１への当接圧を得ていた。一方本発明では、シャフト２に感光ドラム方向に引き寄せる力を加えることで、径抑制ローラ６０を介してシリンダー部材１６の感光ドラム８１と対向しない部分に当該シリンダーの中心方向に引き寄せる力を発生させ、そのシリンダー部材１６の撓み復元力によって感光ドラムへの当接圧を得んとするものである。そしてこのようにして得られた本シリンダー部材１６の撓み形状こそが、上記のような効果を生むものである。このような当接力の伝え方の違いから、本発明は、従来の帯電ローラに比して、次のような明確な違いがある。
【０１７０】
まず従来技術である図１７における弾性部材５１は、発泡性ゴムのような、一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず外力に対してフックの法則に従って弾性的に変形するもので、その弾性変形内で使用している。一方ここで示した機能性材料は、一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず極めて僅かな力で伸縮するもので、それより大きな引っ張り変形に対しては、大きな力でも一定の長さ（例えば１．２倍程度）以上伸びない特性をもつものである。そしてここでは特にその限界の長さまで伸ばした状態で、シリンダー部材１６にその中心方向に引き寄せる力を発生させている。弾性／非弾性域での使用という意味で両者は全く異なるものである。
【０１７１】
また前記従来技術で述べたように、従来の帯電ローラには、その表面に弾性部材とは異なるいくつかの層で覆ったものがある。しかしその表面層はローラとしての抵抗、誘電率を調整する等のために設けられたものであり、特に面外方向の変形に対する弾性体としての形状復元力に乏しく、塑性変形を起こすか、形状の回復に時間を要するものである。一方ここで提示した帯電ローラではその表面がシリンダー部材という別の部材で構成されており、それは面外方向の変形に対する形状復元性（弾性）に優れているもので、面外方向の変形に対して弾性的な変形をし、瞬時に形状を回復するものであり、両者は全く異なるものである。
【０１７２】
（実施例５）
次に、この発明に係る帯電装置の第５の実施例の構成について図１５を用いて説明する。本実施例では可撓性円筒からなるシリンダー部材の感光ドラムと対向しない部分をシリンダーの内部の方向に引き寄せる吸引手段として磁石を用い、磁気吸引力でそれを行っているのが特徴である。図１５は帯電器をシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、（ａ）は帯電器単体での状態、（ｂ）は感光ドラムに当接させた状態を示す図である。
【０１７３】
図中１６は前出の帯電電極としてのシリンダー部材であり、前記可撓性の導電体であるという条件に加えて軟磁性の強磁性体からなるものである。４２はアルミニウム等非磁性からなる剛体としての円筒部材（非磁性円筒部材と呼ぶ）であり、シリンダー部材１６の内部にその一端をシリンダー部材１６に接して配置し、その両端は回転可能に固定されている。４０はＴ字型をした各先端が磁極となっている永久磁石または電磁石であり、非磁性円筒部材４２の内側のシリンダー部材１６に接している側に近い位置に図のように配置されている。なおこれら非磁性円筒部材４２、永久磁石４０は、シリンダー部材１６と同等な長さを持ち、その長手方向の両端で固定されている。本実施例の帯電器は本構成を持ってなるものである。
【０１７４】
そして上記帯電器を、一定の圧力により感光ドラムに押し付けることにより帯電装置を構成する。
【０１７５】
すなわち、図１５（ｂ）に示すようにシリンダー部材１６の非磁性円筒部材４２と接していない側を感光ドラム８１に押し当てる。このときシリンダー部材１６の感光ドラム８１と対向しない部分は永久磁石により吸引力を受けているので、非磁性円筒部材４２から離れることはない。本押し当てにより、シリンダー部材１６の感光ドラム８１に当接する部分Ｎの曲率は小さくなり、図１５（ｂ）に示すようになる。なお本状態において、シリンダー部材１６の内面に電極４４を摺動可能に押し当てる。
【０１７６】
本状態で感光ドラム８１を回転させると、帯電ローラは本形状を保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム８１とほぼ同じ速度で回転する。なおこのとき非磁性円筒部材４２はその自在な回転により、この従動した回転を助ける。
【０１７７】
ここで電極４４に上記実施例と同様な交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源６及び直流電源８によって印加する。するとシリンダー部材１６に電流が流れることで、シリンダー部材１６と感光ドラム８１の微小間隙で放電が開始され、感光ドラム８１の表面への帯電が行われる。
【０１７８】
上で述べたように本帯電器で得られるシリンダー部材１６と感光ドラム８１の微小間隙αは、図１７に示した従来の帯電ローラによるものよりも長く、これによって長い放電距離β及び放電時間を得ることができる。その結果、帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電を回避できる機能と持つとともに、ドラムへのダメージが少なく、更に振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラが少ない帯電装置を提供できる。
【０１７９】
（実施例６）
次に、この発明に係る帯電装置の第６の実施例の構成について図１６を用いて説明する。本実施例６は、前記実施例４におけるシャフト２と径抑制ローラ６０の間に硬質の弾性部材を配置しているのが特徴である。図１６は帯電器をシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、（ａ）は帯電器単体での状態、（ｂ）は感光ドラムに当接させた状態を示す図である。
【０１８０】
図中、図１２と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。６４は円筒形状をした導電性ゴム等硬質の導電性弾性材料からなるローラ（押し付けローラと呼ぶ）であり、軸方向の長さは径抑制ローラ６０と同じものである。本押し付けローラ６４を径抑制ローラ６０と軸方向の端部を揃えた状態で、その径方向についてシャフト２と径抑制ローラ６０の間に位置させるとともに、その内周面と外周面はそれぞれシャフト２及び径抑制ローラ６０に導電性の接着剤等で固着する。
【０１８１】
そして上記帯電ローラのシャフト２を、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム押し付けることにより帯電器を構成する。
【０１８２】
帯電ローラのシャフト２を感光ドラム側に押し付けた状態を図１６（ｂ）に示す。実施例４と同様に、シャフト２に対して感光ドラム８１に近い側の径抑制ローラ６０は圧縮変形され、遠い側の径抑制ローラ６０はその限界まで伸びることにより、シリンダー部材１６は感光ドラム８１の曲率に近い状態に変形して感光ドラム８１に当接する。なおこのとき、押し付けローラ６４は、その硬度が径抑制ローラ６０よりも格段に大きいことからほとんど変形しない。これによって本実施例では、シリンダー部材１６が感光ドラムに当接する部分Ｎでは、押し付けローラ６４がシリンダー部材１６を径抑制ローラ６０を挟んで押下するようになっているため、シリンダー部材１６が安定して感光ドラム８１に密着されるものである。特に感光ドラムの表面形状がドラムの軸方向にうねっている場合にも、シリンダー部材１６は感光ドラム８１の表面に完全に密着して当接し、安定した放電間隙αを作ることができるようになる。
【０１８３】
本状態で感光ドラム８１を回転させると、帯電ローラは本形状を保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム８１とほぼ同じ速度で回転する。
【０１８４】
このようにドラムの軸方向に対して安定した放電間隙を作れることから、実施例４よりも一層感光ドラム８１の軸方向に対する帯電ムラの少ない帯電装置を提供できる。
【０１８５】
なおここで、上記押し付けローラ６４の外径は、図１６（ｂ）のように、シリンダー部材１６を感光ドラム８１に当接させたとき、本押し付けローラ６４が径抑制ローラ６０を挟んでシリンダー部材１６に若干のニップ幅をもって当たるように決まるものであり、その幾何形状から容易に決定することができる。
【０１８６】
なお、本発明は上記実施例において説明された形態に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲において適宜変形組み合わせ可能であることはいうまでもない。
【０１８７】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、接触部で帯電を行うのではなく、可撓性材料からなるシリンダー部材により静電潜像担持体を微小間隙を介して帯電する、静電潜像担持体のダメージが少なく、帯電ムラも少ない、また熱の発生等の問題も発生せず、更にコンパクトで製造も容易で比較的安価な帯電方法、帯電装置、転写装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図２】本発明に係る帯電装置を適用した画像形成装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】図１に示す帯電ローラの分解斜視図である。
【図４】図１に示す帯電ローラの組み立て完成状態の概略的断面図である。
【図５】本発明に係る帯電装置の異常放電に端を発する異常帯電の電圧依存性を示すグラフである。
【図６】本発明に係る帯電装置の感光ドラム表面の放電暴露量を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２に係る帯電ローラの分解斜視図である。
【図８】図７に示す帯電ローラの組み立て完成状態の概略的断面図である。
【図９】本発明の実施例３に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図１０】図９に示す帯電ローラの分解斜視図である。
【図１１】図９に示す帯電ローラの組み立て完成状態の概略的断面図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図１３】図１２に示す帯電ローラの分解斜視図である。
【図１４】図１２に示す帯電ローラの組み立て完成状態の概略的断面図である。
【図１５】本発明の実施例５に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図１６】本発明の実施例６に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図１７】従来の帯電ローラの概略的断面図である。
【図１８】本発明の実施例２に係る帯電ローラのシリンダー当接部材の他の構成例の斜視図である。
【符号の説明】
１・２：シャフト、６：高圧交流電源、８：直流電源、１４・６４：弾性ローラ、１６：シリンダー部材、１９・４４：電極、１８・２８：シリンダー当接部材、２６：導体線、４０：永久磁石、４２：非磁性円筒部材、６０：径抑制ローラ、８１：感光ドラム
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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