(57)【要約】【課題】高効率な帯電を安定して行うことができる非接触型帯電装置を提供するとともに、長期に渡って高画質作成が可能な画像形成装置を実現する。【解決手段】高圧電源５に接続され感光体１を帯電する帯電装置２は、非接触帯電部材を備える。非接触帯電部材は、感光体の長手方向に帯状に形成された基板で、該基板上にＳｐ３結合性窒化ホウ素が薄膜形成された電子放出部を有する。電子放出部は、感光体の長手方向の感光領域より長い基板である非接触帯電部材上に、感光体の長手方向の感光領域より長い領域に薄膜形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、前記感光体を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された感光体の表面に露光し静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置により形成された静電潜像に帯電微粒子を付与し前記静電潜像を顕像化する現像装置と、前記現像装置により顕像化された帯電微粒子像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写装置による転写後の前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置における非接触帯電部材を備えた帯電装置であって、
前記非接触帯電部材は、窒化ホウ素含有薄膜により形成された電子放出部を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記窒化ホウ素は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記電子放出部は、前記非接触帯電部材上に薄膜形成されたことを特徴とする請求項２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記非接触帯電部材は、前記感光体の長手方向と平行する方向に帯状に形成された基板であることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記非接触帯電部材は、前記感光体の長手方向の感光領域より長い基板であり、
前記電子放出部は、前記感光体の長手方向の感光領域より長い領域に薄膜形成されたことを特徴とする請求項４に記載の帯電装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の帯電装置と、前記感光体と、前記現像装置と、前記クリーニング装置とが一体的に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
前記帯電装置は、前記感光体の表面から少なくとも５μｍ以上離間して設置され、かつ、前記感光体の表面との距離は最大でも５ｍｍ以下となるように設置されたことを特徴とする請求項６に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項８】
前記帯電装置、前記感光体、前記現像装置及び前記クリーニング装置の各装置の一部若しくは全てが着脱可能となるように構成されたことを特徴とする請求項６又は７に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項９】
画像形成装置に対して着脱可能となるように構成されたことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか１項に記載の帯電装置、あるいは請求項６から９のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジを搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１から５のいずれか１項に記載の帯電装置は、前記感光体の表面から少なくとも５μｍ以上離間して設置され、かつ、前記感光体の表面との距離は最大でも５ｍｍ以下となるように設置されたことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、特に電子放出特性の優れたＳｐ３結合性窒化ホウ素を用いて高効率な帯電を非接触で行うことのできる帯電装置、該帯電装置を搭載したプロセスカートリッジ等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、被帯電体としての電子写真感光体、静電記録誘電体等の像担持体に対して所要の極性・電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）を行う帯電装置として、接触帯電装置が多く用いられている。当該接触帯電装置は、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器）を像担持体に接触させ、この帯電部材に所定の帯電バイアスを印加することによって像担持体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００３】
また、接触帯電装置では、例えば特許文献１から４に記載されているように、回転帯電体としての導電性を有する弾性ローラ（以下、帯電ローラと称する）を像担持体としてのドラム形状の感光ドラムに加圧当接させて接触させ、その帯電ローラに帯電バイアスを印加することによって感光ドラムの帯電が行われる。
【０００４】
しかしながら、上記の従来の接触帯電装置によると、帯電ローラの従動回転は、感光ドラム表面と帯電ローラ表面との摩擦によって行われ、帯電ローラは端部でばね部材により加圧するように構成されるため、以下のような問題が発生してしまった。
【０００５】
すなわち、帯電ローラは、両端部のばね部材により感光ドラムに対して加圧されているため、必然的に帯電ローラ両端部での加圧力が帯電ローラ中央部の加圧力よりも大きく、帯電ローラの長手方向でたわみが発生する。その場合、感光ドラムとのニップ部（接触部）において、帯電ローラの両端部はつぶれ量が大きく、反対に帯電ローラ両端部間の帯電ローラ中央部ではつぶれ量が小さい。つまり、帯電ローラ両端部と帯電ローラ中央部でつぶれ量に差が生じることから、帯電ローラ両端部と帯電ローラ中央部で回転半径が異なるという現象が発生してしまう。
【０００６】
また、帯電ローラは両端部において、ばね部材により加圧されており、帯電ローラ端部の加圧力が大きいことから、帯電ローラは主に帯電ローラ端部で感光ドラムの回転に影響を受けて従動回転している。帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部は、同じ感光ドラムの表面スピードで摩擦駆動を受けるが、回転半径が帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部では異なるため、帯電ローラ中央部表面の回転スピード（角速度）と、帯電ローラ端部表面の回転スピード（角速度）が異なってしまう。
【０００７】
その結果、この回転スピードの差が、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部との間で回転ムラを引き起こし、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部との間で、帯電ローラ表面のねじれが生じ、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部の間の帯電ローラ表面には、極微小なしわが発生するという不具合が生じる。
【０００８】
画像形成装置を長期間使用すると、上述したような帯電ローラ表面の極微小なしわ発生部分には、特に、感光ドラム表面に形成された静電潜像を可視化する現像剤としてのトナーや、該トナーによって可視化された静電潜像のトナー像を記録する記録メディアとして用いられる記録用紙の紙紛等の汚物が多く付着し、帯電ローラ表面が汚れてしまう。この結果、感光ドラム表面の均一な帯電が行えなくなり、帯電不良を引き起こすといった問題が発生する。これは、ひとえにこのような接触式の帯電装置という原理そのものに起因する問題である。
【特許文献１】特開平９−１０１６５２号公報
【特許文献２】特開２０００−３１５００２号公報
【特許文献３】特開２０００−３５６９３１号公報
【特許文献４】特開２００２−１２３０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した接触式帯電装置の原理そのものに起因する問題を解決しようとする場合、非接触式の帯電装置を採用することが有効となる。非接触式帯電装置としては、コロナ帯電器が従来から知られているが、このコロナ帯電器は高圧を印加する必要があるという短所を有するものであった。
【００１０】
そこで、本発明は、高効率な帯電を安定して行うことができる非接触型帯電装置を提供するとともに、長期に渡って高画質作成が可能な画像形成装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された感光体の表面に露光し静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置により形成された静電潜像に帯電微粒子を付与し前記静電潜像を顕像化する現像装置と、前記現像装置により顕像化された帯電微粒子像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写装置による転写後の前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置における非接触帯電部材を備えた帯電装置であって、前記非接触帯電部材は、窒化ホウ素含有薄膜により形成された電子放出部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の帯電装置において、前記窒化ホウ素は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項２に記載の帯電装置において、前記電子放出部は、前記非接触帯電部材上に薄膜形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、請求項３に記載の帯電装置において、前記非接触帯電部材は、前記感光体の長手方向と平行する方向に帯状に形成された基板であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、請求項４に記載の帯電装置において、前記非接触帯電部材は、前記感光体の長手方向の感光領域より長い基板であり、前記電子放出部は、前記感光体の長手方向の感光領域より長い領域に薄膜形成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の帯電装置と、前記感光体と、前記現像装置と、前記クリーニング装置とが一体的に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００１７】
また、請求項７記載の発明は、請求項６に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記帯電装置は、前記感光体の表面から少なくとも５μｍ以上離間して設置され、かつ、前記感光体の表面との距離は最大でも５ｍｍ以下となるように設置されたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８記載の発明は、請求項６又は７に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記帯電装置、前記感光体、前記現像装置及び前記クリーニング装置の各装置の一部若しくは全てが着脱可能となるように構成されたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９記載の発明は、請求項６から８のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジにおいて、画像形成装置に対して着脱可能となるように構成されたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の帯電装置、あるいは請求項６から９のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジを搭載したことを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１０に記載の画像形成装置において、請求項１から５のいずれか１項に記載の帯電装置は、前記感光体の表面から少なくとも５μｍ以上離間して設置され、かつ、前記感光体の表面との距離は最大でも５ｍｍ以下となるように設置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高効率な帯電を安定して行うことができる非接触型帯電装置が提供されるとともに、長期に渡って高画質作成が可能な画像形成装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。第１の実施形態として帯電装置、第２の実施形態としてプロセスカートリッジ、第３の実施形態として画像形成装置について説明する。
【００２４】
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態の帯電装置と感光ドラムの概略構成及び位置関係を示した図で、カールソンプロセス原理（電子写真プロセス）利用の画像形成装置におけるものである。
【００２５】
被帯電体としての像担持体である感光ドラム１は、アルミニウムやニッケル等を素材として円筒状に形成されるとともに、その軸方向の両端部に備えるドラム軸１ａ及び１ｂがドラム支持部材３ａ及び３ｂに軸受４ａ及び４ｂを介して回転自在に支持されている。感光ドラム１の表面には、ＯＰＣ（Organic Photo Conductor）、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料を形成することにより、感光層が感光ドラム１の長手方向全周にわたって形成される。そして、感光ドラム１の表面に静電潜像、トナー像が形成される。
【００２６】
また、感光ドラム１はモータ等の駆動源Ｍによってドラム軸１ａ及び１ｂを中心に矢印方向Ｒ１に回転駆動され、帯電装置２は高圧電源５に接続されている。まず、感光ドラム１の表面は、該表面に近接させた帯電装置２によって一様に帯電される。帯電装置２は、詳細は後述するが、帯状の基板上に窒化ホウ素を薄膜形成したものである。また、帯電装置２は、感光ドラム１の軸方向（長手方向）への均一な帯電を可能とすべく、その帯電可能領域を感光ドラム１の長手方向よりもやや大きめにカバーするように構成される。より厳密には、帯電可能領域は、感光領域よりもやや長めに形成されている。
【００２７】
図２は、本実施形態の帯電装置を用いたカールソンプロセス原理（電子写真プロセス）利用の画像形成装置の一例を示した概略構成図である。
【００２８】
感光ドラム１の画像形成領域内において、レーザスキャナ１６から出力される、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム６による走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ブレード１１によりトナー層厚が規制された現像スリーブ７によって現像、可視化されてトナー像となる。このトナー像は、転写ローラ８によって記録用紙等の記録材としての記録メディア９に転写される。
【００２９】
トナー像が転写された記録メディア９は、感光ドラム１面から分離されて定着装置１７へと搬送され、加熱定着ローラ１８とこれに圧接された加圧ローラ１９との間の定着ニップ部に導入搬送されて、該加熱定着ローラ１８からの熱と定着ニップ部の加圧力とにより、トナー像は記録メディア９上に定着される。トナー像が定着された記録メディア９は画像形成装置本体外部に排出される。
【００３０】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、該感光ドラム上に残存する転写残りトナーがクリーニングブレード１０によって除去され、次の画像形成に準備する。
【００３１】
本実施形態の帯電装置は、基板上に窒化ホウ素薄膜を感光ドラムの軸方向（長手方向）に帯状に形成したものである。この窒化ホウ素薄膜は、ある特殊な条件において形成すると、空気中における電子放出特性に優れるということを本願発明者は知見した。したがって、この材料によって形成した薄膜、帯状形状としたものは、電子写真作像プロセスの非接触帯電装置として好適に利用できる。中でも最も好ましい材料として本実施形態では、Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ  ５Ｈ−ＢＮを使用している。以下、この材料について説明する。
【００３２】
上記材料は、非接触帯電装置に最適な材料として優れた電子放出特性を示すものを探索中に本願発明者が見出したものである。そして、特定の条件下で製作した窒化ホウ素の中には、これを膜状に生成した場合、電界電子放出特性に優れた表面形状を呈してなるものが生成できることを見出したのである。
【００３３】
すなわち、窒化ホウ素を気相からの反応によって基板上に生成堆積する場合、基板近傍にエネルギの高い紫外光を照射すると基板上に窒化ホウ素が膜状に形成され、かつ、膜表面上には先端が尖った状態を呈した形状の窒化ホウ素が適宜間隔を置いて光方向に自己組織的に生成、成長すること、そして、その得られてなる膜は、これに電界をかけると容易に電子を放出し、しかもこれまでのこの種材料から考えると、極めて高い大電流密度を保ちながら、材料の劣化、損傷、脱落のない極めて安定した状態、性能を維持し得る、格段に優れた電子放出材料であることを確認、知見したものである。
【００３４】
当該材料が、電界電子放出特性に優れた表面形状が気相からの反応によって自己造形的に形成されるためには、紫外光の照射が不可欠である。このことは、後述の材料生成の詳細な条件で明らかにするが、その理由については現段階では必ずしも定かではない。しかし、次のように考えることができる。
【００３５】
自己組織化による表面形態形成は、いわゆる「チューリング構造」として把握され、前駆体物質の表面拡散と表面化学反応とが競合するある種の条件において出現する。ここでは、紫外光照射がその両者の光化学的促進に関わり、初期核の規則的な分布に影響していると考えられる。紫外光照射により表面での成長反応が促進されるが、これは光強度に反応速度が比例することを意味する。初期核が半球形であると仮定すると、頂点付近では光強度が大きく、成長が促進されるのに対して、周縁部分では光強度が弱まり成長が遅れる。これが先端の尖った表面形成物の形成要因の一つであると考えられる。何れにしても紫外光照射が極めて重要な働きをなしており、これが重要なポイントであることは否定できない。
【００３６】
以下にこの材料の生成方法についてより詳細に説明する。図７に示す構造のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）反応容器は、本実施形態の帯電装置に好適に使用される電子放出特性の優れたＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ  ５Ｈ−ＢＮ）を得る気相反応を実施するのに用いられたものである。
【００３７】
図７において、反応容器４５は、反応ガス及びその希釈ガスを導入するためのガス導入口４６と、導入された反応ガス等を容器外へ排気するためのガス流出口４７とを備え、真空ポンプに接続され、大気圧以下に減圧維持されている。反応容器４５内のガスの流路には窒化ホウ素が析出する基板５０が設定され、基板５０に面した反応容器４５の壁体の一部には光学窓４８が取り付けられ、この窓を介して基板にエキシマ紫外レーザ（図中の矢印）が照射される。
【００３８】
反応容器４５に導入された反応ガスは、基板５０の表面において照射される紫外光によって励起され、反応ガス中の窒素源とホウ素源とが気相反応し、基板上に、一般式：ＢＮで示され、５Ｈ型多形構造を有してなるＳｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ  ５Ｈ−ＢＮ）が生成し、析出し、膜状に成長する。
【００３９】
その場合の反応容器４５内の圧力は、０．００１〜７６０Ｔｏｒｒの広い範囲において実施可能である。また、反応空間に設置された基板５０の温度は、室温〜１３００℃の広い範囲で実施可能であるが、目的とする反応生成物をより高純度で得るためには、圧力は低く、また高温度で実施した方が好ましい。
【００４０】
なお、基板表面ないしその近傍空間領域に対して紫外光を照射して励起する際、プラズマを併せて照射するのも良い方法である。図７において、プラズマトーチ４９は、この態様を示すものであり、反応ガス及びプラズマが基板に向けて照射されるよう、反応ガス導入口４６と、プラズマトーチ４９とが基板５０に向けて一体に設定されている。
【００４１】
以下、さらに具体的な条件に基づいて説明する。ただし、以下に開示する条件は、あくまでも本発明に好適に適用されるＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ  ５Ｈ−ＢＮ）を理解するための一助として開示するものであって、この条件のみによって本発明が限定されるものではないことはいうまでもない。
【００４２】
［生成条件例１］
アルゴン流量２ＳＬＭ及び水素流量５０ｓｃｃｍの混合希釈ガス流中に、ジボラン流量１０ｓｃｃｍ及びアンモニア流量２０ｓｃｃｍを導入し、同時にポンプにより排気することで圧力３０Ｔｏｒｒに保った雰囲気中にて、加熱により８００℃に保持したシリコン基板上に、エキシマレーザ紫外光を照射した（図７参照）。このようにして、６０分の合成時間により所望の薄膜を得た。薄膜生成物をＸ線回折法により同定した結果、この試料の結晶系は六方晶であり、Ｓｐ３結合による５Ｈ型多形構造で、格子定数は、ａ＝２．５２Å、ｃ＝１０．５Åであった。
【００４３】
走査型電子顕微鏡像によって観察した結果、この薄膜は電界集中の生じやすい先端の尖った円錐状の突起構造物（０．００１μｍ〜数μｍの長さ）に覆われた特異な表面形状が自己造形的に形成されていることが観察された。
【００４４】
また、この薄膜の電界電子放出特性を調べるため、径１ｍｍの円柱状の金属電極を表面から３０μｍ離して真空中で薄膜−電極間に電圧を印可し、電子放出量を測定した結果、電界強度１５−２０（Ｖ／μｍ）において、電流密度の増大が見られ、２０（Ｖ／μｍ）において、測定用高圧電源の限界電流値（１．３Ａ／ｃｍ2相当）にて飽和していることが明らかとなった。
【００４５】
また、この時の電流値の時間変化を調べたところ、約１５分の間、電流値に多少の揺動が認められたが、ほぼ平均的な電流値が維持され、材料劣化による電流値の減少は見られず、安定な材料であることが確認された。さらに、この評価を空気中において行ってもほぼ同等の特性を示した。
【００４６】
［比較例１］
比較のため、紫外光の照射以外は生成条件例１の条件と同様の条件で同時に作製した薄膜で、紫外光の照射されなかった部分の電界電子放出特性を調べた。その結果、電子放出開始の閾値電界強度が４２（Ｖ／μｍ）となり、紫外光照射を行って作製した生成条件例１の場合の１５（Ｖ／μｍ）に比べて大幅に高くなっていることがわかった。また、この部分は、走査型電子顕微鏡で観察したところ、電界電子放出による薄膜の損傷、剥離が見られた。一方、紫外光照射下で成長した突起状表面形状を示す部分には、電界電子放出実験の後、このような損傷は見出されなかった。
【００４７】
［生成条件例２］
アルゴン流量２ＳＬＭ、水素流量５０ｓｃｃｍの混合希釈ガス流中にジボラン流量１０ｓｃｃｍ及び、アンモニア流量２０ｓｃｃｍを導入し、同時にポンプにより排気することで圧力３０Ｔｏｒｒに保った雰囲気中にて、出力８００ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマを発生し、加熱により９００℃に保持したシリコン基板上に、エキシマレーザ紫外光を照射した（図７参照）。このようにして、６０分の合成時間により薄膜生成物を得た。この生成物を生成条件例１と同様の方法で同定した結果、結晶系は六方晶であり、Ｓｐ３結合による５Ｈ型多形構造で、格子定数は、ａ＝２．５Å、ｃ＝１０．４Åであった。
【００４８】
走査型電子顕微鏡像によって観察した結果、この薄膜は電界集中の生じやすい先端の尖った円錐状の突起構造物（０．００１μｍ〜数μｍの長さ）に覆われた特異な表面形状が自己造形的に形成されていることが観察された。
【００４９】
この薄膜の電界電子放出特性を調べるため、径１ｍｍの円柱状の金属電極を表面から４０μｍ離して真空中で薄膜−電極間に電圧を印可し、電子放出量を測定した。その結果は、電界強度１８−２２（Ｖ／μｍ）において、電流密度の増大が見られ、２２（Ｖ／μｍ）において、測定用高圧電源の限界電流値（１．３Ａ／ｃｍ2相当）にて飽和していることが明らかとなった。また、空気中評価も同様な結果が得られた。すなわち、生成条件例１と同様、安定な材料が得られたことが確認された。
【００５０】
以上のように形成されるＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ  ５Ｈ−ＢＮ）は、前述したように感光体領域以上をカバーするようにＳｉ基板上に成膜されるが、基板としてＳｉを使用した場合、１枚の基板で紙幅に相当する感光体領域（例えば、２１０ｍｍ〜３００ｍｍあるいはそれ以上）をカバーすることはコスト的に不利である。その場合は、短い短冊状のＳｉ基板上に成膜された上記材料をつなぎ合わせて帯状の帯電領域を形成する。あるいは、Ｓｉ以外のガラス基板等、１枚基板で上記領域をカバーできるような基板を使用する。
【００５１】
本実施形態の帯電装置は、感光ドラムの表面から、少なくとも５μｍ以上離間して帯電を行う。これは、これ以上近づけると機械的精度の観点から、両者の間（感光ドラム表面と帯電装置の上記材料で形成されたパターン面との間）を精度よく平行に維持できず、均一帯電が困難となるからである。一方で、両者の間は最大でも５ｍｍ以下とされる。これは、５ｍｍを超えて離間させると帯電効率の面から実用的ではなくなるためである。
【００５２】
以上述べたとおり、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ  ５Ｈ−ＢＮ）は、電界電子放出特性に優れた表面形状、すなわち、先端の尖った状態を呈した形状が自己造形的に形成されてなる特異な構成を有してなる薄膜として形成できるため、電子写真感光体の非接触型帯電装置として高効率な帯電を非接触で行うことができ、従来の接触式帯電装置で問題となっていた原理そのものに起因する問題を解決できるとともに、長期にわたって高画質作成が可能な電子写真装置を実現することが可能である。
【００５３】
＜実施形態２＞
本実施形態は、実施形態１の帯電装置を搭載したプロセスカートリッジである。
【００５４】
図３は、本実施形態のプロセスカートリッジの概略構成を示した図である。なお、本実施形態でも実施形態１と同一機能の装置等には同じ符号を付している。
【００５５】
プロセスカートリッジ２０は、感光ドラム１、帯電装置２、現像スリーブ７、現像ブレード１１及びクリーニングブレード１０から構成される。帯電装置２は、感光ドラム１に近接して配置され感光ドラム１の表面への帯電を行う。そして、不図示の露光部により感光ドラム１へ画像情報に対応するレーザビーム６が露光され静電潜像が形成され、現像スリーブ７は、感光ドラム１上に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像し、現像ブレード１１は、現像スリーブ７上のトナーを均一な厚みにコーティングする。また、感光ドラム１と現像スリーブ７とはそれぞれ矢印方向Ｒ１、矢印方向Ｒ３に回転する。クリーニングブレード１０は、感光ドラム１上の転写残トナー等をクリーニングする。
【００５６】
なお、本実施形態のプロセスカートリッジ２０は、感光ドラム１、帯電装置２、現像スリーブ７、現像ブレード１１、クリーニングブレード１０を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。
【００５７】
また、感光ドラム１、帯電装置２、現像スリーブ７、現像ブレード１１、クリーニングブレード１０の一部若しくは全てが、プロセスカートリッジ２０から着脱可能とするように構成してもよい。このように構成することで、メンテナンス性が向上する。
【００５８】
図４は、本実施形態のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した画像形成装置の概略構成を示した図である。
【００５９】
帯電された感光ドラム１は、画像情報に対応したレーザビーム６によって静電潜像が書き込まれ、現像スリーブ７によって現像されることにより、トナー像（可視像）となる。感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ８によって記録メディア９上に転写され、その後定着装置１７によって記録メディア９上に定着される。トナー像が定着された記録メディア９は画像形成装置本体外部に排出される。一方、転写後の感光ドラム１は、転写残トナー等がクリーニングブレード１０によって除去され、次の画像形成に準備する。
【００６０】
なお、以上は、レーザビームスポットによるデジタル露光によって行われるデジタル画像形成装置の原理的な説明であるが、実施形態１の帯電装置が適用される画像形成装置は、必ずしもこのようなデジタル画像形成装置のみに適用されるのではなく、従来のようなアナログ複写機で行われていたようなアナログ式のライン露光あるいは全面一括露光の画像形成装置においても適用される。
【００６１】
＜実施形態３＞
本実施形態は、実施形態１の帯電装置を搭載した画像形成装置であるが、実施形態２のプロセスカートリッジを搭載するように構成することも可能である。
【００６２】
図５は、本実施形態の画像形成装置における画像形成部の概略構成を示した図で、ここでは潜像担持体としての感光体をタンデム配列した乾式２成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示している。
【００６３】
画像形成部１０１では、無端状のベルトからなる中間転写ベルト１０５の上方に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の複数の作像部１０６が並置されている。各々の作像部１０６では、各色毎に設けられたドラム状の感光体１６１の外周に沿って、帯電装置１６２、露光部１６５、現像装置１６３、感光体クリーニング装置１６４等が配置されている。なお、図５では、各部の符号の後ろに色を表すＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付けて各色の作像部を区別している。
【００６４】
帯電装置１６２は、感光体１６１の表面に近接して帯電処理を行い、露光部１６５では、画像情報を感光体１６１の表面に露光装置１０７からのレーザ光が照射される。現像装置１６３は、感光体１６１の表面に露光されて形成された静電潜像を、帯電微粒子色材であるトナーを付与することにより可視化、顕像化し、感光体クリーニング装置１６４は、転写後に感光体１６１の表面に残留したトナーを除去回収する。
【００６５】
図６は、本実施形態の画像形成装置全体の概略構成を示した図である。
【００６６】
４連タンデム型のカラー画像形成装置ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）のほぼ中央に画像形成部１０１が配置され、画像形成部１０１のすぐ下方には給紙部１０２が配置され、給紙部１０２には各段に給紙トレイ１２１が設けられている。また、画像形成部１０１の上方には、原稿を読み取る読取部１０３が配設されている。画像形成部１０１の用紙搬送方向下流側（図示左側）には排紙収納部である排紙トレイ１０４が設けられ、排紙された画像形成済みの記録紙が積載される。
【００６７】
作像プロセスとしては、中間転写ベルト１０５上に各色毎の画像が作像され、中間転写ベルト１０５上に４色が重畳されて１つのカラー画像が形成される。まず、最初にイエロー（Ｙ）の作像部１０６でイエロー（Ｙ）のトナーを現像し、１次転写装置１６６により中間転写ベルト１０５上に転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部１０６でマゼンタ（Ｍ）のトナーを現像し、中間転写ベルト１０５上に転写する。続いて、シアン（Ｃ）の作像部１０６でシアン（Ｃ）のトナーを現像し、中間転写ベルト１０５上に転写し、最後にブラック（Ｋ）のトナーを現像し、中間転写ベルト１０５上に転写して、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。
【００６８】
そして、中間転写ベルト１０５上に転写された４色のトナー像は、２次転写装置１５１により給紙部１０２から給紙されてきた記録紙１２０上で転写され、定着装置１０８によって定着された後、排紙ローラ１４１によって排紙トレイ１０４に排紙され、あるいは両面装置１０９に搬送される。両面印刷時は、搬送経路は分岐部１９１で分岐され、両面装置１０９を経由して、記録紙１２０は反転される。なお、符号１９２は両面装置１０９からの反転排紙経路である。そして、レジストローラ１２３で用紙のスキューが補正され、表面への画像形成動作と同様にして裏面への画像形成動作が行われる。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト１０５の表面に残留したトナーは中間転写ベルトクリーニング装置１５２によって除去回収される。
【００６９】
給紙部１０２は、給紙トレイ１２１に未使用の記録紙１２０が収容されており、最上位の記録紙１２０がピックアップローラ１２５に当接する位置まで、一端が給紙トレイ１２１の底部に揺動可能に支持された底板１２４の他端を上昇させる。そして、給紙ローラ１２６の回転により、最上位の記録紙１２０は、ピックアップローラ１２５によって給紙トレイ１２１から引き出され、給紙ローラ１２６によって縦搬送路１２７を介してレジストローラ１２３側へと搬送される。
【００７０】
レジストローラ１２３は、記録紙１２０の搬送を一時止め、中間転写ベルト１０５上のトナー像と記録紙１２０の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって記録紙１２０を送り出す。レジストローラ１２３は、前記縦搬送路１２７からの記録紙１２０の他に、手差しトレイ１８４から搬送されてくる記録紙１２０に対しても同様に機能する。なお、図６中、符号１８１は分岐爪、符号１８２はジャム紙排紙トレイであり、縦搬送路１２７の下流側でジャムが生じたときに分岐爪１８１が作動して排紙トレイ１８２に用紙を導出する機能を有する。
【００７１】
読取部１０３では、コンタクトガラス１３１上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１走行体１３２及び第２走行体１３３が往復移動する。第１走行体１３２及び第２１３３により走査された画像情報は、レンズ１３４によって後方に設置されているＣＣＤ（Charge Coupled Device）１３５の結像面に集光され、ＣＣＤ１３５によって画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。
【００７２】
ここで読取密度であるが、本実施形態のフルカラー画像形成装置においては必要に応じて、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉの密度で読み取ることができ、読取密度を選択する。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色フィルターによってフィルタリングされた後、ＣＣＤ１３５によって画像信号として読み込まれ、カラー画像データとして取り込まれる。
【００７３】
そして、画像処理された信号に基づいて、露光装置１０７内のレーザダイオード（不図示）の発光により感光体１６１の表面に光書込みが行われ、静電潜像が形成される。レーザダイオードからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体１６１（それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の感光体）に至る。また、読取部１０３の上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送するＡＤＦ（Auto Document Feeder）１３６が取り付けられている。
【００７４】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【００７５】
上記の実施形態によれば、感光体と、感光体表面に帯電する帯電装置と、帯電された表面に露光し静電潜像を形成するための露光装置と、静電潜像に帯電微粒子を付与し静電潜像を顕像化する現像装置と、顕像化した帯電微粒子像を被記録体に転写する転写装置と、転写された帯電微粒子像を被記録体に定着させる定着装置と、転写後の感光体表面をクリーニングするクリーニング装置と、各装置領域に被記録体を搬送する搬送手段とからなる画像形成装置において、帯電装置は、窒化ホウ素含有薄膜によって形成された電子放出部を有するようにしたので、新規な非接触帯電による画像形成装置が実現される。
【００７６】
また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置において、感光体と帯電装置と現像装置とクリーニング装置とを一体的なカートリッジとしたので、画像形成装置の構成が単純なユニット構成により実現される。
【００７７】
また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置において、カートリッジを着脱可能としたので、メンテナンス性の向上が実現される。
【００７８】
また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置において、窒化ホウ素は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素であるようにしたので、従来にはない高効率な帯電を非接触で行うことが可能となる。
【００７９】
また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置において、帯電装置の帯電領域は、感光体の長手方向の感光領域より長い領域をカバーするようにしたので、感光領域の長手方向全域に渡って余裕のある帯電及びそれによる均一性を確保することができ、高画質な画像形成装置が実現される。
【００８０】
また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置に使用するプロセスカートリッジにおいて、感光体と帯電装置と現像装置とクリーニング装置とを一体的に構成するようにしたので、画像形成装置の構成が単純なユニット構成により実現される。
【００８１】
また、上記の実施形態によれば、このようなプロセスカートリッジにおいて、前記感光体と帯電装置と現像装置とクリーニング装置のいずれかを着脱可能としたので、プロセスカートリッジのメンテナンス性の向上が実現される。
【００８２】
また、上記の実施形態によれば、このようなプロセスカートリッジにおいて、窒化ホウ素は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素であるようにしたので、従来にはない高効率な帯電を非接触で行うことが可能となる。
【００８３】
また、上記の実施形態によれば、このようなプロセスカートリッジにおいて、帯電装置の帯電領域は、感光体の長手方向の感光領域より長い領域をカバーするようにしたので、感光領域の長手方向全域に渡って余裕のある帯電及びそれによる均一性を確保することができ、高画質な画像形成装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態に係る帯電装置と感光ドラムの概略構成及び位置関係を示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係る帯電装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジを装着した画像形成装置の概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置における画像形成部の概略構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係る帯電装置の非接触帯電部材の作製方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８５】
１    感光ドラム
１ａ，１ｂ    ドラム軸
２    帯電装置
３ａ，３ｂ    ドラム支持部材
４ａ，３ｂ    軸受
５    高圧電源
６    レーザビーム
７    現像スリーブ
８    転写ローラ
９    記録メディア
１０    クリーニングブレード
１１    現像ブレード
１６    レーザスキャナ
１７    定着装置
１８    加熱定着ローラ
１９    加圧ローラ
２０    プロセスカートリッジ
４５    反応容器
４６    ガス導入口
４７    ガス流出口
４８    光学窓
４９    プラズマトーチ
５０    基板
【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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