(57)【要約】【課題】帯電手段における帯電ローラと帯電ローラに近接配置された感光体表面との間の異常放電に伴う感光体の劣化による画質の低下を防止する画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体２と帯電ローラ３との間に放電規制部材を配置し、放電規制部材の一部を放電領域の一部に挿入し、感光体２表面に酸化防止膜を形成することを特徴とする。また、放電規制部材は、感光体に接触し、放電領域の上流側に配置することを特徴とする。また、感光体上に酸化防止膜を形成する保護材料を適宜外部から供給することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に近接させている帯電手段と、潜像担持体に露光して潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、潜像担持体と接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に電界を形成して、潜像担持体上に形成されたトナー像を表面移動部材との間に挟持される記録材上又は表面移動部材上に転写させる転写手段と、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを潜像担持体から回収するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
前記潜像担持体と前記帯電部材との間に放電規制部材を配置し、放電規制部材の一部を放電領域の一部に挿入し、潜像担持体表面に酸化防止膜を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記放電規制部材は、その一端が潜像担持体に接触していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記放電規制部材を放電領域の上流側に配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記潜像担持体上に酸化防止膜を形成する保護材料を適宜外部から供給する保護材料を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記放電規制部材が酸化防止膜を形成する保護材料からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記放電規制部材に酸化防止膜を形成する保護材料が含有されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記潜像担持体と前記放電規制部材とにより形成される空間に酸化防止膜を形成する保護材料を配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記帯電部材は、潜像担持体方向に加圧されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記帯電部材は、ローラ形状であり、軸を中心に回転可能なものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記帯電部材に、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記現像手段にトナーの円形度を０．９６以上のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記クリーニング手段は、導電性を有する繊維からなるファーブラシと、ファーブラシに接する回収ローラと、そのスクレーパ部材とにより構成され、ファーブラシ及び／または、回収ローラに電圧を印加し電界を発生させて潜像担持体からトナーの回収を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記潜像担持体がアモルファスシリコンからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記潜像担持体は、表層にフィラーを分散し強化したＯＰＣを使用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、トナー像を複数回重ね合わせて画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかに記載の画像形成装置は、
前記帯電手段と前記潜像担持体とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の画像形成装置は、
前記帯電部材と、前記潜像担持体と、前記放電規制部材と、前記保護材料と、前記現像手段と、前記クリーニング手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスは、潜像担持体である感光体を一様に帯電させる帯電部など各部でコロナ放電を利用する場合が多いが、このコロナ放電により生成物が発生する。例えば、オゾン、窒素酸化物があげられる。オゾンは、高濃度で画像形成装置内に滞留すると、潜像担持体表面を酸化し、潜像担持体光感度の低下や帯電能の劣化を生じさせ、形成画像が悪化する。また、潜像担持体以外の部材の劣化が促進され、部品寿命が低下する等の不具合もある。
画像流れ物質の原因は窒素酸化物と考えられているが、窒素酸化物は、以下のような不具合を生じる。
【０００３】
放電により、窒素酸化物が発生することが知られているが、窒素酸化物は空気中の水分と反応して硝酸が、また金属などと反応して金属硝酸塩が生成される。さらに、放電領域中では、アンモニウムイオンも同時に形成されており、このアンモニウムイオンが窒素酸化物と反応し、化合物が生成される。これらの生成物は低湿環境下では高抵抗であるが、高湿環境下では空気中の水と反応し、低抵抗となる。よって、潜像担持体表面に硝酸または硝酸塩による薄い膜が形成されると、画像が流れたような異常画像が発生する。これは硝酸、硝酸塩が吸湿することで低抵抗となり、潜像担持体表面の静電潜像が壊れてしまうためである。
さらに、窒素酸化物は放電後も空気中に分解されずにその場に留まっているため、窒素酸化物から生成された化合物の潜像担持体表面への付着は、帯電を行っていないとき、すなわち、プロセスの休止期間中にも生じる。そして、この化合物は、時間が経過するにつれて、潜像担持体の表面から内部に浸透していく。このため、静電潜像の劣化の一因となっている。
【０００４】
潜像担持体表面の付着物は、クリーニング時に潜像担持体の表面を少しずつ削りとることで除去するといった方法が取られている。しかしながら、コスト上昇や経時による劣化問題が起こり、本質的な解決策とはなっていない。
ところで、帯電部材を潜像担持体に接触させて、潜像担持体を帯電させる接触帯電装置が提案、実用化されている。例えば、ローラ状の帯電部材を潜像担持体上に接触従動させて潜像担持体の帯電を行うものが知られている。この接触帯電方式は、従来用いられているコロナ帯電方式に比べて、放電生成物の発生量が極めて少ない、印加電圧が低いため電源のコストが小さくなる、電気絶縁の設計が行いやすい等の利点を有している。もちろん、上記のオゾン、窒素酸化物などによる不具合も低減する。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載されているように、ローラ状の帯電部材を潜像担持体上に接触従動させて潜像担持体の帯電を行うものが知られている。
ところで、接触タイプの帯電装置では、帯電部材がゴム材であるため、長期間、コピー機を停止させた場合、潜像担持体に接した状態にあるローラが変形する可能性がある。また、ゴムは吸水しやすい材料であるため環境の変化に伴う電気抵抗変動が大きい。
さらに、ゴムはその弾性を発揮させるためや劣化防止のため数種の可塑剤や活性剤を必要としており、導電性顔料を分散させるためには分散補助剤を用いることも少なくない。つまり、潜像担持体の表面はポリカーボネートやアクリルといった非晶性樹脂であるため、上述の可塑剤や活性剤および分散補助剤に対し非常に弱い。
また、接触帯電方式では帯電部材と潜像担持体との間に異物を巻き込み、帯電部材が汚染されて帯電不良が発生する、直接潜像担持体にローラが触れているために長期保存した場合に潜像担持体が汚染され、そのために横スジ等の画像不良を生じることがある。
印加バイアス方式には、ＤＣ電圧とＡＣ重畳タイプがある。
ＤＣ電圧を印加する方式は、微小ギャップ変動による帯電電位のばらつき、放電の安定性などの問題により、実用化の上で難しい。このため、ＡＣ重畳タイプが、非接触の場合には、適した方式だと考えられる。
しかし、ＡＣ重畳方式も、ＤＣ電圧方式に比べ、微小ギャップ変動に対して帯電電位の安定性、放電の安定性に関して強いとはいえ、変動が大きくなりすぎると、安定性がなくなり、異常画像の原因となってしまう。
【０００６】
また、特許文献２では、接触もしくは非接触のローラ帯電を行う場合、帯電部材である帯電ローラと潜像担持体の間に形成される放電領域を規制することで潜像担持体の表面のダメージを低減している。
しかし、帯電ローラと潜像担持体の間に形成される放電領域を規制しても、潜像担持体自身は放電にさらされるため、潜像担持体はダメージを受けてしまう。
このため、放電により潜像担持体表面が酸化し侵食され、潜像担持体表面の平滑性が失われ凹凸が形成される。凹凸部分があると、放電がその部分に集中してしまう。放電が集中した場合、潜像担持体にダメージを与えてしまい、潜像担持体にピンホールが発生してしまうのである。
【０００７】
また、特許文献３では、帯電ローラのトナー汚れを防止し、かつ、横スジ状の異常画像を防止するために、帯電ローラ表面にステアリン酸亜鉛を塗布している。
この構成では、帯電ローラが加圧され、潜像担持体表面に接触している。この場合、帯電ローラが潜像担持体に押しつけられているため、帯電ローラと潜像担持体が接触している部分で、帯電ローラ表面のステアリン酸亜鉛が剥がれてしまうことがある。ステアリン酸亜鉛が剥がれた部分は、帯電ローラ表面が直接に放電に曝される。このため、帯電ローラ表面に凹凸が発生してしまう可能性がある。
また、帯電ローラ表面と潜像担持体表面の速度を完全に一致させることは難しく、必ず多少の速度差が両者の間にできてしまう。すると、両者の接触部分で、帯電ローラ表面のステアリン酸亜鉛が剥がれてしまう。すると、上記のようにリークが発生してしまうのである。
実施形態において、帯電部材は潜像担持体に接触してもよいが、好ましくは、潜像担持体から離れていたほうがいいことがわかる。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−７３８０号公報
【特許文献２】特開平９−２１８５６０号公報
【特許文献３】特開平６−３４２２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記問題点に鑑み、本発明は、帯電手段における帯電ローラと帯電ローラに近接配置された感光体表面との間の異常放電に伴う感光体の劣化による画質の低下を防止する画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に近接させている帯電手段と、潜像形成手段と、潜像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、潜像担持体と接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に電界を形成して、潜像担持体上に形成されたトナー像を表面移動部材との間に挟持される記録材上又は表面移動部材上に転写させる転写手段と、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを潜像担持体から回収するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、前記潜像担持体と前記帯電部材との間に放電規制部材を配置し、放電規制部材の一部を放電領域の一部に挿入し、潜像担持体表面に酸化防止膜を形成することを特徴とする画像形成装置である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記放電規制部材は、潜像担持体に接触していることを特徴とする画像形成装置である。
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記放電規制部材を放電領域の上流側に配置することを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
請求項４に記載の本発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記潜像担持体上に酸化防止膜を形成する保護材料を適宜外部から供給することを特徴とする画像形成装置である。
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記放電規制部材が酸化防止膜を形成する保護材料からなることを特徴とする画像形成装置である。
請求項６に記載の本発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記放電規制部材に酸化防止膜を形成する保護材料が含有されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項７に記載の本発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記潜像担持体と前記放電規制部材とにより形成される空間に酸化防止膜を形成する保護材料を配置することを特徴とする画像形成装置である。
請求項８に記載の本発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記帯電部材は、潜像担持体方向に加圧されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項９に記載の本発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、前記帯電部材は、ローラ形状であり、軸を中心に回転可能なものであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１０に記載の本発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記帯電部材にはＡＣ電圧が重畳されることを特徴とする画像形成装置である。
【００１２】
請求項１１に記載の本発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像手段にトナーの円形度を０．９６以上のものを用いることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１２に記載の本発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置において、前記クリーニング手段は、導電性を有する繊維からなるファーブラシと、ファーブラシに接する回収ローラと、そのスクレーパ部材とにより構成され、ファーブラシ及び／または、回収ローラに電圧を印加し電界を発生させて潜像担持体からトナーの回収を行うことを特徴とする画像形成装置である。
請求項１３に記載の本発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記潜像担持体がアモルファスシリコンからなることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１４に記載の本発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記潜像担持体は、表層にフィラーを分散し強化したＯＰＣを使用することを特徴とする画像形成装置である。
請求項１５に記載の本発明は、請求項１ないし１４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、トナー像を複数回重ね合わせて画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
請求項１６に記載の本発明は、請求項１ないし１５のいずれかに記載の画像形成装置が、
前記帯電手段と前記潜像担持体とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１７に記載の本発明は、請求項１ないし１６のいずれかに記載の画像形成装置が、
前記帯電部材と、前記潜像担持体と、前記放電規制部材と、前記保護材料と、前記現像手段と、前記クリーニング手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
放電領域を規制し、感光体表面に酸化防止膜を形成することで、異常放電に伴う感光体劣化による画質の低下を防止する画像形成装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図1は、本発明を実施した画像形成装置の例である。
図1において、画像形成装置１は、図示しない本体筐体内に、時計方向に回転駆動する感光体２を収納し、感光体２の周囲には、帯電部３、書込部４、現像部５、転写部７、紙分離部、クリーニング部１３及び感光体除電部８等を備える。また画像形成装置１は、図示しないが複数枚の記録紙を収納する給紙カセットを備えており、給紙カセット内の記録紙は、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ、図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、紙転写部７と感光体２との間に送り出される。
【００１６】
画像形成装置１は、感光体２を時計方向に回転駆動して、感光体２を帯電部３で一様に帯電した後、書き込み部４により画像データで変調されたレーザを照射して感光体２に静電潜像を形成し、静電潜像の形成された感光体２に現像部５でトナーを付着させて現像する。さらに、現像部５でトナーを付着してトナー画像を形成した感光体２は、転写部７で感光体２と転写部７との間に搬送されてきた記録紙に転写し、トナー画像の転写された記録紙は定着部に搬送される。
定着部は、内蔵ヒータにより所定の定着温度に加熱される定着ローラと、定着ローラに所定圧力で押圧される加圧ローラとを備え、転写部７から搬送されてきた記録紙を加熱、加圧して、記録紙上のトナー画像を記録紙に定着させた後、図示しない排紙トレー上に排出する。
【００１７】
一方、画像形成装置１は、転写部７でトナー画像を記録紙に転写した感光体２をさらに回転して、クリーニング部１３で感光体表面に残留するトナーをブレードにより掻き落として除去した後、感光体除電部８で除電する。画像形成装置１は、感光体除電部８で除電した感光体２を帯電部３で一様に帯電させた後、上記同様に、次の画像形成を行う。なお、クリーニング部１３は、ブレードで感光体２上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではなく、例えばファーブラシと、ファーブラシに接する回収ローラと、そのスクレーパ部材から構成されファーブラシ及び／又は、回収ローラに電圧を印加することにより電界を発生させて、感光体２上の残留トナーを掻き落とすものであってもよい。トナーは円形度を０．９６以上のものを用いてもよい。感光体２は、アモルファスシリコンでもよく、表層にフィラーを分散し強化したＯＰＣを使用したものでもよい。
【００１８】
図２は、本発明を実施したカラー画像形成装置を示す。図２（ａ）はタンデム型のフルカラー画像形成装置、図２（ｂ）は、リボルバタイプのフルカラー画像形成装置である。
図２（ａ）において、画像形成装置１は、図示しない本体筐体内に、時計方向に回転駆動する感光体２を収納し、感光体２の周囲には、帯電部３、書込部４、現像部５、中間転写部６及び転写部７等を備える。
画像形成装置１は、図示しないが複数枚の記録紙を収納する給紙カセットを備えており、給紙カセット内の記録紙Ｐは、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ、図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、中間転写部６と転写部７との間に送り出される。
【００１９】
画像形成装置１は、感光体２を時計方向に回転駆動して、感光体２を帯電部３で一様に帯電した後、書き込み部４により画像データで変調されたレーザを照射して感光体２に静電潜像を形成し、静電潜像の形成された感光体２に現像部５でトナーを付着させて現像する。画像形成装置１は、現像部５でトナーを付着したトナー画像を、中間転写部６で感光体２から中間転写体に転写させる。これをイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対して行ない、カラーのトナー画像を形成する。
【００２０】
図２（ｂ）のリボルバタイプのフルカラー画像形成装置は、現像装置の動作を切り替えることによって１つの感光体２上に順次複数色のトナーを現像していくのである。
そして、紙転写部７で中間転写体上のカラートナー画像を記録紙Ｐに転写し、トナー画像の転写された記録紙Ｐを定着部１０に搬送し、定着画像を得る。
一方、画像形成装置１は、中間転写部６でトナー画像を記録紙に転写した感光体２をさらに回転して、クリーニング部１３で感光体２表面に残留するトナーをブレードにより掻き落として除去した後、感光体除電部８で除電する。画像形成装置１は、感光体除電部８で除電した感光体２を帯電部３で一様に帯電させた後、上記同様に、次の画像形成を行う。なお、クリーニング部１３は、ブレードで感光体２上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではなく、例えばファーブラシで感光体２上の残留トナーを掻き落とすものであってもよい。
また、帯電部３は、感光体２に対して微小なギャップを設けて配置された硬質の導電性ローラからなる。
【００２１】
図３は、本発明をローラ形状で実施した構成の一例である。
例えば、帯電部材である帯電ローラ３は、導電性基体２０１とその周囲の抵抗層を備えている。導電性基体は、直径が８〜２０ｍｍ、のステンレス綱（以下、ＳＵＳと呼ぶ場合もある）の円筒部材である。導電性基体は、アルミニウムや１０の２乗Ω・ｃｍ以下の導電性樹脂を用いて、軽量化を図ってもよい。
また、抵抗層２０２は、導電性材料をＡＢＳ樹脂などに練り込んだ高分子材料からなり、その表面には、フッ素系の樹脂が薄層２０３としてある。導電性材料としては、金属イオン錯体、カーボンブラック、イオン系分子などがある。
その他、均一な帯電を行うことが可能な材料を用いてもよい。
【００２２】
帯電ローラ３は、その表面が感光体２の表面と同じ方向へ移動する。帯電ローラ３は、感光体２と共に回転しないで、静止した状態でもよい。帯電ローラ３は、その長手方向（軸方向）の寸法が最大画像幅Ａ４横（約２９０ｍｍ）よりも少し長く設定されている。帯電ローラ３は、その長手方向両端部にスペーサが設けてあり、これらのスペーサを感光ドラム２両端部の非画像形成領域に当接させることで、感光ドラム２表面の被帯電面と帯電ローラ３表面の帯電面との間の空隙Ｈを、その最近接部での距離が５〜１００μｍになるように保持している。この最近接距離は、さらに好ましくは、３０〜６５μｍに設定するとよい。なお、本実施例では、５５μｍに設定した。
【００２３】
帯電ローラ３には、帯電用の電源が接続されている。これにより、感光ドラム２表面の被帯電面と、帯電ローラ３表面の帯電面との間の空隙Ｈで放電により、被帯電面を均一に帯電する。印加電圧バイアスは、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧波形を用い、ＡＣ電圧のピーク間電圧は帯電開始電圧の２倍以上にするのがよい。また、必要に応じて、ＤＣ電圧、好ましくは定電流方式の電圧を用いてもよい。
【００２４】
図４は、微小ギャップの維持方法の一例である。
スペーサ部材は、帯電ローラの両端部にフィルム３０２を巻きつけて、スペーサとした。このスペーサ３０２は、感光体２の感光面に接触させ、帯電ローラ３と感光体２の画像領域にある一定の微小ギャップを得るようになっている。印加バイアスは、ＡＣ重畳タイプの電圧を印加して、帯電ローラ３と感光体２との微小ギャップに生じる放電により、感光体２を帯電させる。さらに、軸をスプリング３０３等で加圧することで、微小ギャップの維持精度が向上する。
【００２５】
さらに、ギャップ部材を帯電ローラと一体成型にしてもよい。このとき、ギャップ部分は、すくなくともその表面を絶縁体にするのがよい。このようにすることにより、ギャップ部分で放電をなくし、ギャップ部分に放電生成物が堆積し、放電生成物の粘着性により、トナーがギャップ部分に固着し、ギャップが広がることがなくなる。
【００２６】
また、ギャップ部材は、熱収縮チューブを用いてもよく、この方法が現時点では最も好ましい。
熱収縮チューブには、例えば１０５℃用のスミチューブ（商品名：Ｆ １０５℃、住友化学社製）等がある。スミチューブの厚さは３００μｍで、装着する帯電ローラ３の直径にもよるが、熱収縮チューブは５０〜６０％程度の収縮率を示し、熱収縮により０〜２００μｍ程度増厚するため、帯電ローラ３は増加分を加味した切削加工が必要となる。例えば、φ１２ｍｍの帯電ローラにスペーサ部材を装着する場合には、切削深さを３５０μｍとし、内径１５ｍｍ程度の熱収縮チューブを使用すればよい。帯電ローラ端部の切削部に熱収縮チューブを装着した後、帯電ローラを回転させ端面より内側に向かって、１２０〜１３０℃の熱源で加熱しながら均一に熱収縮させることによって、帯電ローラ３と感光体２との空隙を約５０μｍ程度に設定できる。熱融着し固定した熱収縮チューブは使用中に外れることは無いが、予防のために、端部にシアノアクリレート樹脂（例えば、アロンアルファ、シアノボンドなど、いずれも商品名）などの液体状の接着剤を少量流し込み、固定させることができる。
【００２７】
熱収縮チューブは厚みがあるのでスペーサ部材にする場合は、図５に示すように段差４０１を取り、スペーサ部材を装着するか、図６のように抵抗層の端部を一部残して溝５０１を形成し、その溝にエンドレスの伸縮性を有する角形リング状のスペーサ部材を装着するか、図７のように丸みを持たせて切削し６０１、丸形のリング状（通常Ｏリングと称する）スペーサ部材を装着する。端部を削り細目にして、スペーサ部材を挿入しやすくするのが望ましく、また完全にカットして、接着剤で固定することも可能である。スペーサ部材を切削部若しくは溝を形成した部位に装着し固定する場合には、前記した液体状接着剤の他、２液性のエポキシ樹脂などの接着剤を用いるのが望ましい。
また、スペーサ部材は、後から帯電ローラより径の大きい部材を差し込んで、コロ部材としてもよい。
【００２８】
放電による感光体２のダメージを軽減するという観点から、放電規制部材８０１を放電領域の一部に挿入することで、帯電時の放電を一部、規制するようにしている。
図８に示すように放電規制部材８０１を、上流側から挿入するようにしている。
放電規制部材８０１は、例えば、絶縁性ゴムを長方形の長板状に形成して構成することができる。放電規制部材８０１は、帯電ローラ３の長手方向に沿った辺（以下「長辺」という）の長さが、放電領域の長手方向長さよりも長く設定されており、また一方の長辺側を、上流側から放電領域に挿入させている。放電規制部材８０１の支持については、例えば、長辺側のエッジが感光体２表面に軽く接触するように、他の長辺側を支持部材によって支持するようにすればよい。
このように、放電規制部材８０１の少なくとも一部を、放電領域に挿入することで、その挿入量に応じて、帯電ローラ３表面と感光体２表面との間の放電を適宜に規制し、放電による感光体２のダメージを低減することができる。
次に、感光体２に保護材料を塗布する場合について説明する。
感光体２に塗布する保護材料は、例えば、粉末状、固形状、フィルム状の形態のふっ素系樹脂、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、シリコーンオイルやふっ素系オイル、天然Ｗａｘなどの液状の材料、ガス状にした材料を外添法として作用させる方法などがある。特にラメラ構造を有する、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどが好ましい。
【００２９】
例えば、フィルム状のフッ素系樹脂を使用する場合、１００〜４００μｍ程度の厚さのフッ素系樹脂（例えばＰＴＦＥ＝ポリテトラフルオロエチレン）フィルムで帯電ローラのスペーサ部材もしくは感光体２とソフトに当接させるための弾性部材を併用した部材を作製し、その部材を被覆層表面に均一に押し当てることによって、保護材料を塗布することができる。前記部材の感光体２へ押し当てる場合、押圧によっては感光体２に摺擦傷を生じさせる可能性があるが、軽く当接すれば問題はない。
また、フッ素樹系脂やステアリン酸亜鉛などの保護材料を使用する場合には、ブラシやスポンジパッドなどの塗布部材に一旦保護材料を付着させた後に、塗布部材から感光体２に供給することができる。
さらにまた、粉末状のフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ）を感光体２に供給する場合には、羽毛や綿状のもの等に付着させ、それを少しずつ帯電ローラのスペーサ部材もしくは感光体２に供給させることができる。
感光体２への供給は連続的に、あるいは一定間隔をおいて供給する間欠法があるが、供給過剰を防ぐため、軽く補給するか、５０ないし１００枚コピーに１度作用させるような間欠的な方法で行う方が望ましい。
【００３０】
図９ないし１３に、感光体２への保護材料の供給方法を図示する。
（実施例１）
図９は、帯電ローラ３の表面に直接に保護材料９０１を塗布する場合で、帯電ローラ３が感光体２に近接している場合を示す図である。
この場合、帯電ローラ３と感光体２が接触していないため、保護材料が剥がれることがない。
また、放電規制部材８０１が感光体２に接触し、感光体２上の保護材料９０１を感光体２上に均一に塗布する。このため、感光体２の表面が放電にさらされることがないので、感光体表面が劣化しない。
【００３１】
（実施例２）
図１０は、ファーブラシ１００１を介して、保護材料９０１を感光体２上に塗布する場合を示す図である。図では、帯電ローラ３が感光体２に近接している場合であるが、帯電ローラ３と感光体２が接触している場合でもよい。
また、放電規制部材８０１が感光体２に接触し、感光体２上の保護材料９０１を感光体２上に均一に塗布する。
【００３２】
（実施例３）
図１１は、ブレードクリーニング方式において、ファーブラシ１００１を介して、保護材料９０１を感光体上に塗布する場合を示す図である。図では、帯電ローラ３が感光体２に近接している場合であるが、帯電ローラ３と感光体２とが接触している場合でもよい。
また、放電規制部材８０１が感光体２に接触し、感光体２上の保護材料９０１を感光体２上に均一に塗布する。
【００３３】
（実施例４）
図９ないし１１のいずれかの装置において、保護材料やファーブラシはスペーサ部材もしくは潜像担持体に対して、接離できるようにしてもよい。例えば、２００枚出力する毎に、３０秒だけ保護材料を塗布すればよい。このようにすることにより、スペーサ部分と潜像担持体の間に適量の保護材料を塗布できる。
【００３４】
（実施例５）
図１２は、放電規制部材１２０１が保護材料からなる場合を示す図である。
また、放電規制部材を保護材料で形成せずに、放電規制部材を多孔質で形成し、そこに保護材料を染み込ませてもよい。
また、放電規制部材１２０１は感光体２に接触しているので、保護材料を感光体２上に均一に塗布する効果もある。
【００３５】
（実施例６）
図１３は、放電規制部材８０１と感光体２で形成される楔形領域に保護材料の粉末１３０１を配置した場合を示す図である。
また、放電規制部材８０１は感光体２に接触しているので、感光体２上に均一に塗布する効果もある。
【００３６】
（実施例７）
保護材料をトナーに添加し、現像時にトナーとともに、保護材料を感光体２上に供給してもよい。
放電規制部材８０１は感光体２に接触しているので、感光体２上の保護材料９０１を感光体２上に均一に塗布する効果もある。
また、これらの実施例を組み合わせてもよい。また、帯電ローラ３と感光体２とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジでもよい。また、帯電ローラ３と、感光体２と、放電規制部材８０１と、保護材料９０１と、現像部５と、クリーニング部１３とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジでもよい。部材の交換時に帯電ローラ３と感光体２との近接ギャップの変動を防ぐことができる。
【００３７】
＜実験１＞
感光体上での非画像領域は、現像ユニットでトナーが付着しない領域である。
そこで、非画像領域の感光体面が、帯電ローラの放電による変化を下記の実験で確認した。
【００３８】
（実験装置と条件）
マシン：Ｉｐｓｉｏ  Ｃｏｌｏｒ  ８００改造機に帯電ローラと感光体のみを装着
（１）クリーニングブレード、ファーブラシ、シール部材を除去している。
（２）帯電ローラは画像領域で感光体と接触していない。
（３）物理的に、感光体に接触する部材は全くない。
帯電ローラ条件
印加電圧：ＡＣ成分Ｖｐｐ：２．２〜３．０ｋＶ、周波数ｆ：０．５〜４ｋＨｚ、ＤＣ成分Ｖｄｃ：−６００Ｖ（固定）
ギャップ保持：粘着テープ
駆動：つれ回り（ギアあり）
帯電ローラと感光体との間のギャップ：５０μｍ
感光体線速：    １８５ｍｍ／ｓ（Ｊｕｐｉｔｅｒ白黒モード）
暗幕：有り
感光体ＱＬ：なし
使用機器
ＦＧ：横河電機社製ＦＧ１１０
高電圧アンプ：Ｔｒｅｋ社製２０／２０Ｂ
電圧、電流モニタ：Ｓｏｎｙ  Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製ＴＤＳ７５４Ｄ
感光体の膜厚測定機材：フィッシャー・インストルメンツ社製フィッシャースコープＭＭＳ
膜厚測定のために行った感光体の準備
（１）感光体表面を、ベンコットで乾拭きした。
（２）アルコールをしみ込ませたベンコットを用い、感光体表面を拭いた。
測定機材：フィッシャーインストルメンツ社製  フィッシャースコープＭＭＳ
測定位置：ギア側から５０ｍｍを基準として、３０ｍｍ間隔
【００３９】
この実験の結果、感光層膜厚は、帯電ローラの放電により減少する。また、感光層膜厚の減少量は、運転時間に比例し、ピーク間電圧Ｖｐｐ及び周波数ｆと線形関係にあり、感光層膜厚の減少の影響は、周波数ｆよりピーク間電圧Ｖｐｐのほうが大きいことがわかった。
また、本実験において、帯電ローラに電圧を印加しない場合は、感光体の膜厚減少は発生しなかった。
さらに、印加電圧を条件のままで、帯電ローラと感光体のギャップを広くし、放電が発生しない場合も、感光体の膜厚の減少は発生しなかった。
【００４０】
＜実験２＞
スペーサ部材の抵抗が低く、スペーサ部材が感光体と近接する部分で放電が起きる場合の不具合について実験で確認した。
ギャップ保持部材と感光体との間でも放電が生じるために、カーボン入りの熱収縮チューブをギャップ保持部材に用いた帯電ローラを用意した。
このローラを、下記の条件で画像出力を行った。
【００４１】
（実験装置と条件）
マシン：Ｉｐｓｉｏ  ｃｏｌｏｒ８０００改造機（直接転写方式のフルカラープリンタ）
帯電装置：図３，４に示す非接触で硬質タイプの帯電ローラ
ギャップ保持：図５に示すように絶縁性の熱収縮チューブを用いた。
印加電圧：ＡＣ成分Ｖｐｐ： ２．２ｋＶ、周波数ｆ：２ｋＨｚ、ＤＣ成分：−７００Ｖ
２００，０００枚の画像出力を行ったところで、ギャップが５０μｍ（初期）から４０μｍ（通紙出力後）と減少した。
通紙出力後の帯電ローラのスペーサ部材表面を観察すると、感光体が磨耗しており、粘着性をもっていた。
【００４２】
このことから、スペーサ部材の抵抗が低くスペーサ部材が感光体と近接する部分で放電が起きる場合は、放電により感光体がスパッタされ、感光体が磨耗し、ギャップが減少したと考える。
【００４３】
＜実験３＞
帯電ローラと感光体との間の微小ギャップが変動したときの、斑点状の異常画像の発生頻度を調べるために以下の実験を行った。
実験は、通常の環境下で行った。
【００４４】
（実験装置と条件）
コピー機：Ｉｐｓｉｏ  ｃｏｌｏｒ８０００改造機（直接転写方式のフルカラープリンタ）
帯電装置：図３，４の非接触で硬質タイプの帯電ローラ
印加電圧：ＡＣ成分Ｖｐｐ： ２．２ｋＶ、周波数ｆ：２ｋＨｚ、ＤＣ成分：−７００Ｖ
微小ギャップ保持方法：帯電ローラの両端に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のテープを巻きつけた（厚さ：３０、５０、８０、１００、１２０、１５０μｍ）。
環境条件：２５℃、６５％
出力画像：ハーフトーン画像
このときの画像の出力結果を、表１にまとめる。
【００４５】
【表１】
2005084148.tif 000003
微小ギャップと帯電均一性
【００４６】
この結果より、帯電ローラと感光体との間のギャップが１２０μｍ以上になると、斑点状のムラが出力画像に現われることがわかった。
よって、正常な画像を出力する、つまり帯電部において均一帯電を行うためには、ギャップを１００μｍ以下にする必要があることがわかる。
【００４７】
＜実験４＞
ＤＣ帯電、ＡＣ帯電の帯電電位特性のギャップ依存性について実験を行った。
ギャップをパラメータとして、ＤＣ帯電を行ったときの、印加電圧Ｖｄｃと帯電電位との関係を図１４に示す。ギャップを大きくすると、グラフの傾きはそのままで、プロットが右にシフトしている。帯電開始電圧Ｖｔｈ（１５０１）は、ギャップに依存していおり、ギャップが大きくなると放電開始電圧が高くなるのである。つまり、ギャップが大きい場合は、印加電圧を高くしないと帯電電位を同一に保てないのである。
これより、帯電ローラが非接触の場合、機械からの振動や環境の変化で帯電ローラと感光体とのギャップが変動する可能性があるが、図１４に示すようにギャップが変動すると放電開始電圧が変化するため、ＤＣ帯電を行った場合は、印加バイアスを調整しないと帯電電位が変化してしまうのである。
【００４８】
次に、ＡＣ帯電を行ったときの、Ｖｐｐと帯電電位との関係を図１５に示す。
図１５により、Ｖｐｐが放電開始電圧Ｖｔｈの２倍（１６０１）までは、帯電電位はＶｐｐに比例している。ＶｐｐがＶｔｈの２倍以上になると、帯電電位は一定なる。
また、ギャップが変動すると、ＶｐｐがＶｔｈの２倍以下では、Ｖｐｐと帯電電位の関係のプロットが変化する。しかし、ＶｐｐがＶｔｈの２倍以上になると、ギャップに関係なく、帯電電位はある一定値になる。
つまり、ＡＣ帯電の場合は、ＶｐｐをＶｔｈの２倍以上にすることで、ギャップが変動しても帯電電位を一定に保つことができるのである。
よって、帯電ローラと感光体との間にギャップがある場合は、ＡＣ帯電を行った方が安定した帯電を得ることができる。
【００４９】
ところで、ギャップと帯電電位との関係は、パッシェンの法則によって説明することができる。特に、ギャップがある範囲のときは、放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）とギャップｄ（μｍ）は、下記式１により表される。
【００５０】
【数１】
2005084148.tif 000004
【００５１】
式１より、ギャップが変動することにより放電開始電圧が変動する。式から変動幅は、ギャップｄが１μｍ変動することにより、放電開始電圧Ｖｔｈが６．２Ｖ変化することがわかる。
さらに、帯電電位Ｖは、印加電圧をＶ０とすると、
【００５２】
【数２】
2005084148.tif 000005
【００５３】
で表される。
式１、２より、ギャップが変動すると帯電電位が変動し、その変動幅は、６．２Ｖ／μｍであることがわかる。
【００５４】
＜実験５＞
帯電ローラにゴムローラ（硬度が低いローラ）を用いた場合の不具合について実験をした。
労働環境を考慮すると、オフィスにおいては、最も吸湿が促進する使用環境限界は、おおよそ３０℃８０％程度と考えられる。同様に、オフィスで想定される低湿度環境限界は、高温の３０℃程度においては２０％程度と考えられる。本発明は、このような環境条件下で、経時品質に優れる帯電装置を提供する。
【００５５】
吸湿の影響の小さい３０℃２０％条件下において、図３のように微小ギャップが形成されている時、従来のゴム帯電ローラを使用すると、吸湿により図１６のＡ部分のように中抵抗層が吸湿膨張をおこし、ギャップ部材が延伸できない為に帯電ローラと感光体とが当接してしまう場合がある。また装置の気流設計によって吸湿部位が中央に集中したような場合を考えると、図１６のＢ部分に示すように当接が発生してしまう。Ａ部分のような当接発生は、ギャップ部材の延伸性を付与することにより軽減できるが、Ｂ部分のような当接が万一発生した場合には、前述の方法では軽減できない。
また、ゴムローラとハードローラを用いた場合の、環境とギャップとの関係を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2005084148.tif 000006
環境によるギャップ変動
【００５７】
帯電ローラが硬質の材料からなる場合は、環境を変化させてもギャップが変化しないが、ゴムローラの場合は、硬質環境の下でギャップが非常に狭くなってしまった。ギャップが狭くなると言うことは、接触している可能性も考えられるため、帯電ローラのトナー汚れが発生してしまう可能性がある。よって、帯電均一性を維持するためにも、帯電ローラは、ギャップ維持が確実となるハードタイプのものを用いるのがよい。
また、帯電ローラのトナー汚れを避けるという点では、転写効率の高い球形トナーを用いることも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係わる画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】本発明に係わるカラー画像形成装置を示す図である。
【図３】ローラ形状の帯電装置を示す図である。
【図４】微小ギャップの維持方法の一例を示す図である。
【図５】帯電ローラに段差を設けた図である。
【図６】帯電ローラに溝を設けた図である。
【図７】帯電ローラの溝に丸みを設けた図である。
【図８】帯電ローラの形状の一例を示す図である。
【図９】帯電ローラの表面に直接保護材料を塗布し、帯電ローラが感光体に近接している状態を示す図である。
【図１０】ファーブラシを介して保護材料を感光体上に塗布する状態を示す図である。
【図１１】ブレードクリーニング方式で、ファーブラシを介して、保護材料を感光体上に塗布する状態を示す図である。
【図１２】放電規制部材１２０１が保護材料からなる場合を示す図である。
【図１３】放電規制部材と感光体とで形成される楔形領域に保護材料の粉末を配置した場合を示す図である。
【図１４】実験４におけるＤＣ帯電を行ったときの、印加電圧Ｖｄｃと帯電電位との関係を示す図である。
【図１５】実験４におけるＡＣ帯電を行ったときの、印加電圧Ｖｐｐと帯電電位との関係を示す図である。
【図１６】帯電ローラにゴムローラを用いた場合の吸湿特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    画像形成装置
２    感光体
３    帯電ローラ（帯電部、帯電部材）
４    露光部
５    現像部
６    中間転写部
７    転写部
８    感光体除電部
１０    定着部
１３    クリーニング部
２０１    導電性基体（芯金）
２０２    抵抗層
２０３    フッ素系樹脂の薄層
３０２    スペーサ部材
３０３    スプリング
４０１    帯電ローラにおける段差
５０１    帯電ローラにおける溝
６０１    帯電ローラにおける溝
８０１    放電規制部材
９０１    保護材料
１００１    ファーブラシ
１２０１    放電規制部材
１３０１    保護材料
【図１】
2005084148.tif 000007
【図２】
2005084148.tif 000008
【図３】
2005084148.tif 000009
【図４】
2005084148.tif 000010
【図５】
2005084148.tif 000011
【図６】
2005084148.tif 000012
【図７】
2005084148.tif 000013
【図８】
2005084148.tif 000014
【図９】
2005084148.tif 000015
【図１０】
2005084148.tif 000016
【図１１】
2005084148.tif 000017
【図１２】
2005084148.tif 000018
【図１３】
2005084148.tif 000019
【図１４】
2005084148.tif 000020
【図１５】
2005084148.tif 000021
【図１６】
2005084148.tif 000022