(57)【要約】【課題】低電力、低オゾン生成で感光体表面を均一に帯電できるとともに、感光体表面の帯電による劣化を抑制し、異常画像の発生を抑制し、かつ、感光体の耐久寿命を延ばすことができる画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】帯電部材３と感光体２との間に形成される放電領域に、雰囲気ガス供給手段１５により窒素、二酸化炭素または希ガスからなる雰囲気ガスを、帯電手段３による感光体２表面への帯電開始前より供給することにより、放電領域の酸素濃度を０〜１体積％とすることを特徴とする。また、帯電終了後も、一定時間、供給し続け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に対向配置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、
帯電部材と潜像担持体との間に形成される放電領域に、雰囲気ガス供給手段により雰囲気ガスを供給することにより、放電領域の酸素濃度を所定範囲内に保つ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、
前記酸素濃度の所定範囲を０〜１体積％とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
前記雰囲気ガスが窒素、二酸化炭素または希ガスであ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、
前記雰囲気ガスを、帯電手段による潜像担持体表面への帯電開始前から供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記雰囲気ガスを、帯電手段による潜像担持体表面への帯電終了後、一定時間、供給しつづけることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記帯電部材がローラ形状であり、前記帯電部材を前記像担持体に近接または接触して配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記帯電手段は、直流電圧と交流電圧を同時に印加し、かつ、その交流電圧の振幅電圧Ｖｐｐの絶対値が放電開始電圧の絶対値の２倍以上であ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９】
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、
前記画像形成装置は、帯電手段と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１１】
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、
前記画像形成装置は、帯電手段と、潜像担持体と、現像手段と、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。
【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。
【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】
従来、電子写真プロセスにおいては、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が用いられてきた。しかし、コロナ放電は放電空間をイオン化する際に、多量のオゾン、窒素酸化物を発生させる。高濃度のオゾンが画像形成装置内に滞留すると、感光体表面を酸化し、像担持体光感度や帯電能力の低下を生じさせ、形成画像が悪化する。また、感光体以外の様々な部品についても劣化を引き起こし、部品寿命が短くなるという異常画像やフィルミング等の不具合がある。
【０００３】
ところで、帯電部材を感光体に接触させて感光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感光体上に接触従動させて感光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。
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感光体上に接触従動させて感光体の帯電を行うものが知られている。
【０００４】
しかしながら、この方式は帯電の均一性に関してコロナ放電方式と比較して劣っている。この帯電の均一性を改善する為に、特許文献２に記載されているように、直流電圧印加時における帯電開始電圧の２倍以上の振幅電圧をもつ交流電圧を重畳させる方法がある。
また、接触ローラ帯電方式では帯電部材と感光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、直接感光体にローラが触れているために長期保存した場合に感光体が汚染され、そのために横スジ等の画像不良を生じる等の不具合がある。
【０００５】
接触帯電による帯電部材の汚れという不具合を改善するために、スペーサ部材を用いて、帯電部材を感光体表面に対して一定のギャップを設け近接配置させる方法がある。例えば、特許文献３では、帯電ローラの弾性部材の両端部に、フィルム材を周方向に巻き付けて貼着し、帯電ローラと感光体の間に一定の微少ギャップを形成している。このとき、加圧スプリングによる帯電ローラの加圧で、帯電ローラの弾性部材が圧縮変形することによって、その外周面の形状に沿って変形するフィルム材の帯電ローラの径方向の最大変形量が、フィルム材の厚さよりも小さくなるようにする。それにより、帯電ローラの弾性部材と感光体ドラムの表面との間にはギャップＧが形成されるので、弾性部材の両端部を除いた部分となる画像形成領域に対応する部分は、感光体ドラムの表面に接触しないのである。
このような非接触ローラ帯電方式においても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、非接触の場合においても、ＡＣ重畳タイプが適した方式だと考えられる。
【０００６】
このように非接触ローラ帯電方式でＡＣ重畳タイプを採用することにより、低電力、低オゾン発生で、一様に感光体を帯電させ、帯電部材の汚れが少ないローラ帯電方式を実現することができる。
しかしながら、ローラ帯電方式には別の課題があることが明らかになった。ローラ帯電方式は帯電部材と感光体を電極として放電を起こしている。したがって、スコロトロン帯電方式とは異なり、感光体が放電領域に直接、接しているため、放電による感光体の劣化が進行しやすい。このため、帯電を繰り返すことにより、膜厚減少が発生し、感光体の寿命が低下するという問題がおこる。特に、感光体が有機感光体の場合、放電による感光体の膜厚減少は著しい。
【０００７】
ローラ帯電による感光体の劣化を低減させる方法として、放電領域の雰囲気ガスを制御する方法が知られている。例えば、特許文献４では放電領域をカバーで覆い、放電領域の酸素濃度を１５体積％以下に設定することによる、感光体の膜厚減少が抑制できることを提案している。しかしながら、この実施例の結果では、カバーで覆うことにより膜厚減少量は低減しているものの、酸素濃度を制御したことによる膜厚減少低減の効果はそれほど大きくはない。
また、コロナ放電方式を用いた場合においても、感光体の劣化を抑えるため、放電領域のガス濃度を制御する方法が知られている。例えば、特許文献５では、オゾン、Ｎｏｘ生成の抑制の為に、放電領域ガスを二酸化炭素に置換している。しかしながら、上述のように、ローラ帯電方式におけるオゾン生成量はスコロトロン帯電方式におけるオゾン生成量よりも少ない。したがって、ローラ帯電方式における感光体膜厚減少の問題に、この方法を直接、適用することはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１６７３８０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４９６６８号公報
【特許文献３】特開２００１−１９４８６８号公報
【特許文献４】特開平１１−３０５５２２号公報
【特許文献５】特開平１０−２３９９５０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、低電力、低オゾン生成で感光体表面を均一に帯電できるとともに、感光体表面の帯電による劣化を抑制し、異常画像の発生を抑制し、かつ、感光体の耐久寿命を延ばすことができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【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、本発明者らはローラ帯電方式における感光体膜厚減少について、鋭意検討をおこなったところ、放電によって生成する活性酸素、特に原子状酸素、励起酸素分子等が感光体の表面を酸化することが原因であることを明らかにした。このような活性酸素の生成を抑制するためには酸素濃度を非常に低い状態に制御する必要がある。本発明によれば、雰囲気ガスとして窒素を用いたときは、少なくとも酸素濃度が１体積％未満であると、放電による感光体の膜厚減少量が極めて少なくなる。
【００１１】
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に対向配置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、帯電部材と潜像担持体との間に形成される放電領域に、雰囲気ガス供給手段により雰囲気ガスを供給することにより、放電領域の酸素濃度を所定範囲内に保つことを特徴とする画像形成装置である。
【００１２】
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、前記酸素濃度の所定範囲を０〜１体積％とす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または２に記載の画像形成装置において、前記雰囲気ガスが窒素、二酸化炭素または希ガスであることを特徴とする画像形成装置である。
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、前記雰囲気ガスを、帯電手段による潜像担持体表面への帯電開始前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１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記雰囲気ガスを、帯電手段による潜像担持体表面への帯電終了後、一定時間、供給しつづけることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
請求項６に記載の本発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記帯電部材がローラ形状であり、前記帯電部材を前記像担持体に近接または接触して配置す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１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記帯電手段は、直流電圧と交流電圧を同時に印加し、かつ、その交流電圧の振幅電圧Ｖｐｐの絶対値が放電開始電圧の絶対値の２倍以上であ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９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。
【００１４】
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、前記画像形成装置は、帯電手段と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１１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、前記画像形成装置は、帯電手段と、潜像担持体と、現像手段と、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。
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。
【発明の効果】
【００１５】
低電力、低オゾン生成で感光体表面を均一に帯電できるとともに、感光体表面の帯電による劣化を抑制し、異常画像の発生を抑制し、かつ、感光体の耐久寿命を延ばすことができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図1は、本発明を実施した画像形成装置１の一例である。
図1において、画像形成装置１は、図１中時計方向に回転駆動される感光体２が収納されており、感光体２の周囲に、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、感光体除電部８、酸素濃度計１４、雰囲気ガス供給口１５及び電圧印加部１６等があり、これらは遮蔽部材１７により囲われている。
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、転写部７と感光体２との間に送り出される。
画像形成装置１は、感光体２を図１中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、書込部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でトナーを付着してトナー画像を形成した感光体２を、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させ、トナー画像の転写された記録紙を定着部に搬送する。
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。
【００１８】
酸素濃度計１４にはジルコニア式酸素濃度計、限界電流式酸素濃度計を始め、測定濃度下限が１体積％未満のものであれば用いることができる。ただし、酸素濃度が非常に低い値に容易に制御できる等の場合においては、酸素濃度計１４は必ずしも必要ではない。
遮蔽部材１７は気密性が確保できれば特に限定されるものではなく、金属、プラスチック、セラミック等が使用可能である。また、図示はしないが、遮蔽部材１７には記録紙搬送経路部分に、開閉自在であるシャッター、およびシャッターの開閉を制御するシャッター制御装置が設置されており、記録紙が通過する際にのみ、シャッターが自動開閉する。
【００１９】
図２は、本発明を実施した画像形成装置１の一例である。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において、画像形成装置１は、図示しない本体筐体内に、図２中時計方向に回転駆動される感光体２が収納されており、感光体２の周囲に、帯電部３、書込部４、現像部５、中間転写部６、転写部７等がある。
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と感光体２との間に送り出される。
画像形成装置１は、感光体２を図２中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、書込部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でトナーを付着してトナー画像を、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ＣＭＹＫの４色行ない、カラーのトナー画像を形成する。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、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。
【００２０】
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の構成の一例である。
例えば、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。
帯電ローラ３は、その表面が感光体２の表面にと同じ方向移動する。もちろん、帯電ローラは、感光体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、これらスペーサを感光体２の両端部の非画像形成領域に当接させることで、感光体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。
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、感光体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。
【００２２】
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、感光体の感光面に接触させ、帯電ローラと感光体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、帯電ローラと感光体との微小ギャップに生じる放電により、感光体を帯電させる。
さらに、軸をスプリング３０３などで加圧することで、微小ギャップの維持精度が向上する。
また、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、放電生成物に粘着性により、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。
【００２３】
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、装着する帯電部材の直径にもよるが、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、帯電部材は増加分を加味した切削加工が必要となる。例えば、φ１２ｍｍの帯電部材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。帯電部材端部の切削部に熱収縮チューブを装着した後、帯電部材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、帯電部材と像担持体間の空隙を約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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、装着する帯電部材の直径にもよるが、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、帯電部材は増加分を加味した切削加工が必要となる。例えば、φ１２ｍｍの帯電部材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。帯電部材端部の切削部に熱収縮チューブを装着した後、帯電部材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、帯電部材と像担持体間の空隙を約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。
感光体の劣化の指標として、膜厚減少量を用いることができる。
【００２６】
図８は、雰囲気ガスに窒素を使用したときの酸素濃度と感光体膜厚減少量との関係を示す図である。実験は、ローラ帯電方式を用いた電子写真装置において、２０時間、感光体を帯電させておこなった。帯電ローラに印加した電圧は、−６００VのDC電圧にAC成分としてピーク間電圧Ｖｐｐ２．２ｋＶ、周波数ｆ１．３５ｋＨｚを重畳したものである。
酸素濃度が２１体積％（大気中の酸素濃度）から１体積％の範囲においては、膜厚減少量はあまり変化しなかった。一方、酸素濃度１体積％未満の範囲では、膜厚減少量は極めて少なくなった。また、図示はしないが顕微鏡による表面観察結果からも、酸素濃度が２１体積％から１体積％の範囲では、帯電により表面が粗くなったが、酸素濃度が１体積％未満の範囲では未使用の表面状態とほぼ同じであった。したがって、雰囲気ガスは酸素濃度が１体積％未満になるように、制御する必要がある。また、図示はしないがフーリエ変換赤外分光光度計による分析結果からも、酸素濃度が１体積％以上では酸化が進行しているのに対し、酸素濃度が１体積％未満では酸化がほとんど進行せず、未使用の感光体とほぼ同じ状態であった。
雰囲気ガスの流入の方法は、連続的に供給しても、間欠的に供給してもよい。また、ガスの種類は窒素や希ガス等、活性酸素（原子状酸素、励起酸素分子等）を生成しないものを用いることができる。また、酸素を含んではいるものの、本実施例での放電条件下では二酸化炭素も解離せず、活性酸素を発生させることはない。したがって、二酸化炭素も雰囲気ガスとして使用することができる。
【００２７】
図９は、アモルファスシリコン感光体の層構成を説明するための模式的構成図である。図９（ａ）に示す電子写真用感光体５１０は、支持体５１１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５１２が設けられている。図９（ｂ）に示す電子写真用感光体５１０は、支持体５１１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５１２と、アモルファスシリコン系表面層５１３とから構成されている。図９（ｃ）に示す電子写真用感光体５１０は、支持体５１１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５１２と、アモルファスシリコン系表面層５１３と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５１４とから構成されている。図９（ｄ）に示す電子写真用感光体５１０は、支持体５１１の上に、光導電層５１２が設けられている。該光導電層５１２はａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる電荷発生層５１５ならびに電荷輸送層５１６とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層５１３が設けられている。
【００２８】
図１０は、本発明のプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す図である。
図１０において、プロセスカ−トリッジ２０は、感光体２、帯電手段３、現像手段５、クリーニング手段１３から構成される。
上述の感光体２、帯電手段３、現像手段５及びクリ−ニング手段１３等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ−等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
【００２９】
（実施例１）
酸素濃度計、雰囲気ガス供給口の設置位置は特に限られたものではない。
図１１は、酸素濃度計、雰囲気ガス供給口が放電領域に近傍に配置しない状態を示す図である。このような構成でも本発明の機能を果たすと考えられる。
（実施例２）
図１２は、放電領域のみを遮蔽部材で囲った例である。放電領域を囲う方法は特に限られたものではない。
（実施例３）
図１３は、放電領域付近に、雰囲気ガス供給口を設置し、遮蔽部材を用いない例である。ただし、このときは雰囲気ガスを連続的に、かつ、ある一定量以上で供給し続ける必要がある。
（実施例４）
図１４は、雰囲気ガス供給口を２つ設置した例である。
【００３０】
（実施例５）
図１５は、放電領域を排気ポンプ１８により減圧した後、雰囲気ガスを供給する例である。この例では、酸素濃度を容易に下げることできる。
（実施例６）
図１６は、リボルバタイプのフルカラー画像形成装置に雰囲気ガス供給口と酸素濃度計を一つずつ設置した例である。また、同様の装置構成がタンデム型のフルカラー画像形成装置にも適用できる。
（実施例７）
図１７は、リボルバタイプのフルカラー画像形成装置に、雰囲気ガス供給口と酸素濃度計をＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、それぞれの感光体に設置した例である。また、同様の装置構成がタンデム型のフルカラー画像形成装置にも適用できる。
また、これらの実施例（図１１〜１７）を組み合わせてもよい。
【００３１】
＜実験１＞ローラ帯電方式における感光体の膜厚減少について
図１８は、感光体がローラ帯電方式で放電にさらされたときの膜厚変化を示す図である。
（実験装置と条件）
マシン：(1)ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８０００改造機
帯電装置：図３、図４の非接触で硬質タイプの帯電ローラ
ギャップ保持：図４の方法で、絶縁性の熱収縮チューブを用いた。
帯電への印加バイアス：ＡＣ成分：Ｖｐｐ  ２．２ｋＶ、ｆ１  １．３５ｋＨｚ、ＤＣ成分：−６００Ｖ
図１８からわかるように、帯電により感光体膜厚が１００時間で約２．５μｍ減少する。また、このとき、帯電実験後の感光体の表面は白濁しており、顕微鏡で観察すると、凹凸が観察された。これらの表面観察の結果は、感光体の膜厚減少が進行すると、感光体の表面も劣化し、未使用の感光体表面とは異なった状態になることを示している。感光体の表面の状態がこのように変化すると、異常画像が発生しやすくなることが予想される。
また、同時に図１８にスコロトロン帯電方式での感光体の膜厚の時間変化を示す。
【００３２】
（実験装置と条件）
スコロトロン帯電電圧印加条件
Ｖｄｃ:−５．５ｋＶ
図１８から明らかなように、スコロトロン帯電方式を用いる場合、約３００時間の帯電をおこなっても感光体の膜厚は一定であるのに対し、ローラ帯電方式を用いたい場合、感光体の膜厚減少量は８μｍ以上になる。
既述のようにローラ帯電方式のオゾンの生成量はスコロトロン帯電方式のそれよりも小さい。オゾンが感光体表面を劣化することは十分に考えられるものの、ローラ帯電方式とスコロトロン帯電方式の感光体膜厚減少量の結果から、オゾンが感光体膜厚減少の主要因であるとは考えにくい。したがって、ローラ帯電の感光体膜厚減少を防ぐ為には、オゾン生成量を抑制する方法は適当ではない。
【００３３】
＜実験２＞酸素濃度と感光体の膜厚減少の関係について
ローラ帯電方式による感光体の膜厚減少は、放電雰囲気中の酸素濃度に依存する。図８に放電雰囲気中の酸素濃度と感光体の膜厚減少の関係について示す。
（実験装置と条件）
マシン：(1)ＩＰＳｉＯ  ｃｏｌｏｒ  ８０００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、図４の非接触で硬質タイプの帯電ローラ
ギャップ保持：図４の方法で、絶縁性の熱収縮チューブを用いた。
帯電への印加バイアス：ＡＣ成分：Ｖｐｐ  ２．２ｋＶ、f  １．３５ｋＨｚ、ＤＣ成分：−６００Ｖ
帯電時間：２０ｈ
方法：密閉したボックス内部に改造機を設置し、その内部に窒素／酸素混合ガスを流入した状態で、改造機を動作させる。
図８に示すように、酸素濃度が１〜２１体積％の範囲のときは、感光体の膜厚減少量は、変動はするものの、その値はほぼ一定である。特許文献４においても、酸素濃度１５体積％のガス雰囲気で感光体の膜厚減少の測定結果を示しているが、その膜厚減少の値は大気中の膜厚減少の値よりも小さくはなっているものの、その減少は大きくない。その一方、酸素濃度が１体積％未満のときは、感光体の膜厚減少量が著しく小さくなる。また、酸素濃度が１〜２１ 体積％の範囲のときは、帯電後の感光体表面が白濁していたが、酸素濃度が１体積％未満のときは、帯電の前後で感光体表面の様子は変わっていなかった。したがって、放電領域の雰囲気ガスを変えることにより、感光体の膜厚減少を抑制しようとする場合には、その酸素濃度を１体積％未満に抑えることが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を実施した画像形成装置１の一例を示す図である。
【図２】本発明を実施したカラー画像形成装置１の一例を示す図である
【図３】本発明に係わる帯電部材をローラ形状で実施した構成の一例を示す図である。
【図４】帯電ローラと感光体との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】雰囲気ガスに窒素を使用したときの酸素濃度と感光体膜厚減少量との関係を示す図である。
【図９】アモルファスシリコン感光体の層構成を説明するための模式的構成図である。
【図１０】本発明に係わるプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１１】酸素濃度計、雰囲気ガス供給口が放電領域に近傍に配置しない状態を示す図である。
【図１２】放電領域のみを遮蔽部材で囲う例を示す図である。
【図１３】放電領域付近に、雰囲気ガス供給口を設置し、遮蔽部材を用いない例を示す図である。
【図１４】雰囲気ガス供給口を２つ設置した例を示す図である。
【図１５】放電領域を排気ポンプにより減圧した後、雰囲気ガスを供給する例を示す図である。
【図１６】リボルバタイプのフルカラー画像形成装置に、雰囲気ガス供給口と酸素濃度計とを一つずつ設置した例を示す図である。
【図１７】リボルバタイプのフルカラー画像形成装置に、雰囲気ガス供給口と酸素濃度計とをＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、それぞれの感光体に設置した例を示す図である。
【図１８】感光体がローラ帯電方式による帯電ローラで放電にさらされたときの膜厚変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
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    書込部
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
１４    酸素濃度計
１５    雰囲気ガス供給口（雰囲気ガス供給手段）
１７    遮蔽部材
２０    プロセスカートリッジ
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
５１０    電子写真用感光体
５１１    支持体
５１２    光導電層
５１３    アモルファスシリコン系表面層
５１４    アモルファスシリコン系電荷注入阻止層
５１５    電荷発生層
５１６    電荷輸送層
６０１    帯電ローラにおける溝
【図１】
2005084108.tif 000003
【図２】
2005084108.tif 000004
【図３】
2005084108.tif 000005
【図４】
2005084108.tif 000006
【図５】
2005084108.tif 000007
【図６】
2005084108.tif 000008
【図７】
2005084108.tif 000009
【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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