(57)【要約】【課題】  電子写真装置等の感光体に対する光誘起帯電において、十分な帯電能力を確保でき、かつ放電による不具合、放電生成物の発生を防止する装置を提供することを目的とする。【解決手段】  感光体上の電荷保持層と接触配置され、電気的に絶縁された絶縁体と、前記絶縁体を介して前記電荷保持層と対向して配置された透明電極と、前記絶縁体と前記感光体とが接触する個所に光を照射するための光源とを有する帯電装置であって、前記帯電装置は、前記絶縁体と前記透明電極とを保持する電極保持部材が弾性体で構成されていることを特徴とする画像形成装置を主たる構成にする。【選択図】  図５
2007024993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上の電荷保持層と接触配置され、電気的に絶縁された絶縁体と、前記絶縁体を介して前記電荷保持層と対向して配置された透明電極と、前記絶縁体と前記感光体とが接触する個所に光を照射するための光源とを有する帯電装置であって、
前記帯電装置は、前記絶縁体と前記透明電極とを保持する電極保持部材が弾性体で構成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
最外層の絶縁層と前記感光体表面の前記電荷保持層が離間するニップ下流領域に遮光領域を設けることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
前記遮光領域は、遮光手段により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記遮光領域は、前記絶縁層と前記電荷保持層間の空隙が楔形状となったニップ上流又は下流に設けられた領域であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記遮光領域を設ける遮光手段は、遮光板を有し、前記光源から感光体までの距離をLとし、前記光源の半径をRとし、前記遮光板の下部の感光体からの距離をｈとし、遮光板のスリット幅ｄとし、感光体とローラのニップ幅をWとする場合に、前記遮光板に設けられたスリットのスリット幅ｄが下記式を満たすように設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の帯電装置。
【数１】
2007024993.tif 000014
【請求項６】
前記スリットにシリンドリカルレンズを配置したことを特徴とする請求項５に記載の帯電装置。
【請求項７】
前記光源をＬＥＤ発光源とし、発光源と感光体間にセルフォックレンズアレーを配置し、光源からの光を感光体面上に集光することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項８】
前記帯電装置のローラ表面層の比誘電率ε2と、感光体比誘電率のεopcと、ローラ表面層厚さｄと、感光体厚さＴと、ローラの透明電極に印加する電圧Ｖpと、ニップ中で感光体に誘起される電荷(C/m2)Ｑと、ローラ表面層容量C2と、空隙容量C1と、感光体容量C0としたとき、全空隙ｇで下記式を満たすことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の帯電装置。
【数２】
2007024993.tif 000015
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の帯電装置を有し、
前記電子写真装置は、両極性感光体を用いることを特徴とした画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置および電子写真を含む画像形成装置に関し、特に感光体表面への光誘起帯電方式の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方法による画像形成方法においては、感光体表面を一様に帯電し、画像露光を行って感光体表面に原稿画像に対応する静電潜像を形成し、この静電潜像を現像し転写することによって画像形成が行われる。このような画像形成方法において、一般に感光体表面の帯電（主帯電）は、コロナ帯電によって行われている。このコロナ放電などの放電方法による帯電では、オゾンの発生という環境汚染の問題を免れない。
【０００３】
最近になって、オゾンの発生を回避するために、導電性ゴムローラを帯電ローラとして使用し、このゴムローラに直流電源を接続し、これを感光体表面に摩擦接触させ、且つこのゴムローラを介して感光体にバイアス電圧を印加することにより、感光体表面の帯電を行う方式が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
しかしながら、上述した導電性ゴムローラを用いた帯電方式では、未だ解決しなければならない種々の問題がある。例えば、この帯電では、ゴムローラを介して感光体に印加するバイアス電圧に一定のしきい値がある。このしきい値は帯電開始電圧と呼ばれ、この値よりも大きな電圧を印加しなければ、目的とする電位に感光体表面を帯電させることができない。かかるしきい値は、通常の有機感光体で６００Ｖ程度であり、他の感光体を用いても、この程度であり、帯電の閾値にあまり大差はない。従って、画像形成に必要な静電像の形成には、ゴムローラにかなりの高電圧を印加しなければならず、この結果、感光層の絶縁破壊を引き起こし、また、感光体表面にピンホール等の欠陥が存在していた場合、このピンホール部分に導電性ローラが直接接触して大電流が流入して、電源の出力不良あるいは帯電不良などを生じ、感光体の欠陥部分に対応して画像に明瞭な白筋等が発生する惧れがあった。
【０００５】
また感光体の帯電開始電圧以上の高電圧印加による微小空隙の放電が、オゾンの発生、NOｘ発生を引き起こす。オゾンの発生によって、感光体表面の分子鎖が切断され、クリーニング部材や他の部材との摩擦が大きくなり、その結果、接触による感光体摩耗の増加を引き起こす。またNOｘの発生によって、感光体表面に硝酸アンモニウムが生成しこれが付着し、吸湿して、画像流れを引き起こしたり、表面摩擦係数を増加させ、感光体の摩耗の増加を引き起こす原因ともなる。このような課題に対して、感光体の絶縁破壊等が有効に防止され、また感光体表面にピンホール等の欠陥があった場合にも、欠陥部分への大電流の流入が防止されると共に、オゾンの発生が全くなく、感光体表面の劣化に影響を受けることなく、しかも安定して長期間にわたって均一に感光体の帯電を行うことが可能な新規な接触帯電方法あるいは方式が知られている。
【０００６】
例えば、感光体に電界を印加しながら光を照射し、感光体表面に光を誘起した後に光照射を止め、感光体表面に電荷を保持させて帯電させる新しい帯電方法あるいは方式が提案されている（特許文献３参照）。この方式を、光誘起帯電方式と呼ぶ。その一例を図８に示す。図８に示すように、帯電気の中心に線状の発光源１２を備え、その光源の周囲に円筒状に形成された遮光手段１４が配置されている。遮光手段の外周部に円筒状の透明基材１６を設け、この上に透明電極１８と絶縁体２０とをその順に形成した帯電ドラム２２を配置している。これらの遮光手段と帯電ドラムは、ともに前記発光源１２を中心とした同心円上に配置されている。遮光手段は固定されており、帯電ドラムは回転可能に配置されている。そして前記透明絶縁体の表面には感光体２４と導電層２６とからなる感光ドラム２８が当接されている。発光源１２から出た光は、感光体と（透明）絶縁体２０との接触部分に照射され、感光体に電荷を発生させる。電極で形成された電界に従って、電極と逆極性の電荷が感光体表面に誘起されるが、感光体の回転に伴って、感光体表面の電荷の誘起された部分は、遮光板によって遮られた光の到達しない部分へ移動すると感光体の抵抗が上昇して、感光体表面の電荷が保持される。このようにして感光体表面を帯電させる。このような構成により、感光体表面を帯電する際に放電を行わなくてよいため、オゾンやNOxを発生することがなくなり、感光体劣化が抑制されるとされている。
【０００７】
しかしながら本方式でも、条件によっては必ずしも所望の帯電が得られないことが判明した。特に感光体表面に電荷保持層をもたない場合、たとえ感光ドラムに電荷保持層を有している場合でも、感光体径や帯電ドラム径が小さい場合、あるいは電極に印加する電圧が高い場合に、十分な帯電電位が得られないといった不具合が発生した。また場合によっては、オゾン臭が確認されたり、さらに画像流れが発生するといった不具合が発生した。この現象は放電を利用した帯電装置に見られる現象であることから、放電を利用していないはずの光誘起帯電装置において、放電が発生しているか、または、光源にオゾンを発生しうる波長の紫外線を含みこれによってオゾンが発生している可能性がある。
【０００８】
また、接触ローラが中抵抗部材であり、ローラから光照射部材への電荷注入を利用し、ローラ印加電圧と同極性に帯電する方式なども提案されている（特許文献４参照）。かかる発明では接触ローラ表面が高抵抗となっており、印加電圧と逆極性に帯電する。また、感光体に電界を作用させる部材が感光体と非接触に配置されている方式などが提案されている（特許文献５参照）。かかる発明では、電界を作用させる部材と感光体間で放電が発生し、帯電ムラが発生したり、オゾン臭がし、さらに画像流れが発生するなどの不具合が存在する。また、感光体側から光を照射している方式等も提案されている（特許文献６参照）。かかる方式は、ローラとの接触ニップ領域外の楔形状部にも光が照射される可能性があり、ローラと感光体との設置に高い精度が要求される。また、感光体に電界を作用させる部材が感光体と非接触に配置されている方法あるいは装置も提案されている（特許文献７参照）。かかる方式あるいは装置で最も効率よく電荷を誘起させる構成は、電界を作用させる部材と感光体が接触する構成であり、本発明の構成とは異なっており、しかも本発明の方が帯電効率がよい。この文献に記載の発明では、電界を作用させる部材と感光体間で放電が発生し、帯電ムラが発生したり、オゾン臭がし、また、画像流れが発生するといった不具合が見られる。
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】特開平１−２６７６６７号公報
【特許文献３】実開平５−７５７６３号公報
【特許文献４】特開２００１−１４７５７６号公報
【特許文献５】特開平６−３０１２５３号公報
【特許文献６】特開平９−２６６８１号公報
【特許文献７】特開平８−７６５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来技術では、ニップの大きな領域に光を照射すると帯電効率が低下する現象は開示されてはおらず、また電界を形成する部材と感光体間での放電による不具合を抑制する具体的な構成は、開示されてはいない。さらに感光体表面に電荷保持層を有していないため、光照射と電界印加領域から感光体が出ると、すみやかに表面電荷が減衰し、十分な帯電が得られないあるいは保持されない等の不具合が存在している。また、上記従来技術は、電界を作用させる部材と感光体を接触させて配置させる構成をとらないため、効率よく電荷を誘起させることができないという問題点がある。
【００１０】
本発明は、上述した実情を考慮し、これらの不具合を一挙に解決するため、光誘起帯電において、十分な帯電能力を確保することができ、かつ放電による不具合、放電生成物の発生を防止することを目的とする。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、係る不具合を解決することを前提とし、ユーザーの使いやすさをさらに向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、感光体上の電荷保持層と接触配置され、電気的に絶縁された絶縁体と、前記絶縁体を介して前記電荷保持層と対向して配置された透明電極と、前記絶縁体と前記感光体とが接触する個所に光を照射するための光源とを有する帯電装置であって、前記帯電装置は、前記絶縁体と前記透明電極とを保持する電極保持部材が弾性体で構成されていることを特徴とする帯電装置である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の装置において、最外層の絶縁層と前記感光体表面の前記電荷保持層が離間するニップ下流領域に遮光領域を設けることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の装置において、前記遮光領域は、遮光手段により形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置において、前記遮光領域は、前記絶縁層と前記電荷保持層間の空隙が楔形状となったニップ上流又は下流に設けられた領域であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置において、前記遮光領域を設ける遮光手段は、遮光板を有し、前記光源から感光体までの距離をLとし、前記光源の半径をRとし、前記遮光板の下部の感光体からの距離をｈとし、遮光板のスリット幅ｄとし、感光体とローラのニップ幅をWとする場合に、前記遮光板に設けられたスリットのスリット幅ｄが下記式を満たすように設定されることを特徴とする。
【数１】
2007024993.tif 000003
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の装置において、前記スリットにシリンドリカルレンズを配置したことを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置において、前記帯電装置であって、前記光源をＬＥＤ発光源とし、発光源と感光体間にセルフォックレンズアレーを配置し、光源からの光を感光体面上に集光することを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置において、前記帯電装置のローラ表面層の比誘電率ε2と、感光体比誘電率のεopcと、ローラ表面層厚さｄと、感光体厚さＴと、ローラの透明電極に印加する電圧Ｖpと、ニップ中で感光体に誘起される電荷(C/m2)Ｑと、ローラ表面層容量C2と、空隙容量C1と、感光体容量C0としたとき、全空隙ｇで下記式を満たすことを特徴とする。
【数２】
2007024993.tif 000004
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の帯電装置を有し、前記電子写真装置は、両極性感光体を用いることを特徴とした画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、少なくとも、光源、スリットを有する遮光手段、帯電用透明電極とかかる電極保持部材、最外層の絶縁層からなるロール型光誘起帯電手段により光導電性感光体に帯電する光誘起帯電方法において、前記電極から前記感光体への電界印加と同時に前記光源からの照射光を前記スリットを通過して感光体に照射し、前記スリット部と感光体とが接触する部分の感光体に帯電する画像形成装置であって、前記感光体表面に電荷保持層を設けたことを特徴とする画像形成装置により、帯電領域を通過した後の感光体帯電電位が時間とともに減衰していく現象を防止し、プロセス速度の遅い条件でも十分な帯電電位を確保することが可能となる。また、帯電ローラと感光体の接触ニップ幅を大きくし、光照射領域を十分に広げることで、ニップ外領域への光の照射を防止し、十分な帯電効率を得ることが可能となる。さらに、帯電領域出口の微小空隙の存在する領域に光が照射されることで、感光体表面に誘起されていた電荷が減衰する不具合を解消することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態に係る帯電装置及び画像形成装置を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２３】
まず、その前に、従来技術を比較例により説明する。
【００２４】
図９は図８の構成の光誘起帯電装置で、横軸に印加電圧、縦軸に感光体帯電電位（負）を測定した結果である。帯電ローラ径30Φであり、一方、感光体はアルミ素管表面に電荷発生層と電荷輸送層を有した誘起感光体であり、径を100Φと30Φの２条件で実験を行った。帯電ローラ内部には冷陰極管を用い、遮光板としてステンレス板を用い、透明基材としてアクリルを用い、透明電極には酸化インジウムにスズをドープしたITO（Indium doped Tin Oxide）電極を用いた。またローラ表面の絶縁層膜は厚さ17μmのポリカーボネイトを用い、感光体は厚さ20μmを用いた。
【００２５】
図９は、光誘起帯電装置で帯電させた場合の印加電圧と帯電電位との関係を示したグラフであり、１で示された折れ線は、帯電ローラのローラ径が３０φであり、感光体の径も３０φで行った。また、図９の２で示された折れ線は、帯電ローラのローラ径が３０φであり、感光体の径も１００φで行った。図９において、横軸は感光体への印加電圧を、縦軸は感光体の帯電電位（負）を測定した値を示す。このような従来技術での問題点を熟慮し、本発明を創造していくにあたって、以下のように試行し本発明を完成するに至った。
【００２６】
光照射と電界が取り去られると、感光体表面の誘起電荷は減衰していくことが懸念される。このため本発明では、感光体表面に金微粒子を分散させて厚さ1μmコーティングして、電荷保持層を設けた。上記したような構成で、従来技術に使用されている帯電装置の透明電極に電圧を印加しながら光を照射して、感光体を帯電させた結果を図９の折れ線１に示す。感光体径が大きい場合には約４００Vと十分な帯電電位が得られたが、印加バイアスを大きくしてもそれ以上の帯電電位は得られなかった。またトナーでカスケード現像行ったところ、画像には樹枝状模様が見られ、放電による帯電ムラが発生していることが確認された。一方、感光体径が小さい場合には十分な帯電電位が得られず、印加バイアスを大きくしても60V程度の帯電電位しか得られなかった。帯電装置側の条件は全く同じであるにもかかわらず、感光体径によって帯電能力に差がみられている。今後ますます装置が小型化するにつれて、このような不具合は致命的である。
【００２７】
また表面に電荷保持層をもたない感光体で同様の実験を行ったところ、光を照射した直後は、径が100Φ（１００ｍｍφ）の感光体では、約300Vの帯電電位が得られたが、測定中に電位が減衰していく様子が観察された。また、径が30Φの感光体では、ほとんど帯電電位が得られなかった。光照射と電界が取り去られると、感光体表面の誘起電荷は時間とともに減衰していくため、感光体表面の電荷保持層を有した方が、安定した帯電電位が得られることがわかる。ただし、プロセス速度が十分に速い場合には、電荷が減衰する前に露光、現像が行われるため、表面の電荷保持層は不要となる。
【００２８】
感光体の径による帯電特性の違いに対して、本発明者は、次のような理論的な解析を行った。光が照射された場合には、感光体表面は芯金と同電位になると考えられるため、光誘起帯電装置は、接触部を除いて、図１の等価回路で記述される。ここでC1はローラと感光体間のニップ前後の空隙の電気容量であり、ローラや感光体の回転に伴って変化する単位面積あたりの容量成分である。この空隙の幅をｇ[m]とすると、C1は以下の式で示される。またC2はローラ表面の絶縁層による単位面積あたりの容量であり、絶縁層の比誘電率をε2、絶縁層の厚さをｄとおくと、C2は同様に以下の式で示される。
【数３】
2007024993.tif 000005
【００２９】
図１に示すコンデンサC1の下電極に充電される電荷Qが、感光体表面に誘起される電荷となる。下式はこの誘起電荷Qを記述する式である。また図２は誘起電荷Qと、前記ニップ前後の空隙との関係を示したグラフである。ただし、印加電圧Vp<0の場合には感光体に誘起される電荷Qは正となり、またVp>0の場合には誘起される電荷Qは負となる。以上により、空隙が小さい程、また印加電圧が大きい程、誘起される電荷量が増加し、よって帯電電位が大きくなることがわかる。
【数４】
2007024993.tif 000006
【００３０】
上記したような解析から、ニップ出口にも光が照射されていると空隙が大きくなるため、折角ニップ中で表面に誘起された電荷が減衰し、帯電領域を出たときには感光体表面の電荷が減衰していることが理解される。感光体径が小さい場合にはニップ幅が狭く、またニップ下流では急激に空隙が大きくなるために、わずかでもニップから外に光が漏れると、このような現象が起こると考えられる。図２において、感光体の径が３０Φの場合に帯電電位が小さいのはこの理由と考えられる。
【００３１】
一方感光体径が大きい場合（径が１００Φ）には、ニップ下流では光が照射されていない、または光が漏れていたとしても空隙が狭い領域のみと考えられる。光が照射されていない領域では、感光体容量C0を考慮する必要があり、図１ではなく、図３に示す等価回路で考える必要がある。ここでεopcは感光体比誘電率であり、Tは感光体厚さである。
【数５】
2007024993.tif 000007
【００３２】
光が照射されたとき、感光体表面に誘起された電荷Qは、光照射を停止した後に、C0の上電極とC1の下電極とに分配される。これにより、空隙にかかる電圧V1を算出すると、以下の式となる。
【数６】
2007024993.tif 000008
ここでVpとQは逆極性となるから、空隙の電位差V1が大きくなり放電が発生する恐れがある。
【００３３】
図４は電極に印加する電圧を３００V、６００V、９００Vと変えてV1を計算し、各空隙での放電限界電圧と比較した結果である。放電限界電圧はパッシェンの法則から算出した。下に放電限界電圧Vpaを規定する式を示す。
【数７】
2007024993.tif 000009
【００３４】
V1が放電限界電圧であるVpaよりも大きい場合には放電が発生し、感光体表面に誘起された電荷が中和されることが予測される。図４のグラフに示されるような場合には、印加電圧Vp=300Vでは、放電は発生しないが、Vp=600VおよびVp=900Vでは放電が発生する。放電が発生するとその空隙で放電が発生が停止するまで電荷移動が起こる。このため、ニップ中でどれだけ電荷が誘起されていても同じ帯電電位となってしまう。Vpを様々に変えて計算したところVp=380V以上では放電が発生することが判明した。印加バイアス３８０Vの場合に、ニップ中で誘起される電荷量Qは、以下の式で求められる。
【数８】
2007024993.tif 000010
【００３５】
上記数式８から、Q=−430μC/m2となり、帯電電位は約400Vとなる。ただしｇ0はニップ部でのローラ表面と感光体間の接触ギャップであり理想的には０となるが、現実的には表面の凹凸程度の空隙が存在する。ローラと感光体の１０点平均表面粗さRz（基準長さ毎の山頂の高い方から５点、谷底かの低い方から５点を選び、その平均高さ）として1μmとした。
【００３６】
図９の感光体の径が100Φにおいて、印加バイアスが400V以上で帯電電位が飽和し、帯電ムラが発生するのは放電によるものである。この領域では、帯電装置近傍にオゾン臭が確認され、さらに感光体上の画像がぼける、いわゆる画像流れが発生するといった不具合が発生した。
【００３７】
以上の考察より、光誘起帯電方式では、ニップ内のみに光を照射すべきであり、ニップ出口のローラと感光体間空隙が広がる領域にまで光を照射すると帯電効率が低下することがわかった。またニップ出口領域の光を遮断しても、ローラと感光体間に放電が発生すると、帯電電位が飽和すること、また放電によって帯電ムラが発生すること、さらにオゾン、NOｘなどの放電生成物が発生し画像劣化が発生することがわかった。
【００３８】
図５に、本発明の実施形態に係る帯電装置における遮光版スリット部にシリンドリカルレンズを配置した構成例を示す。図５に示すように、３は電極保持部材であり、４は光源（発光源）であり、５は遮光板であり、６は透明電極であり、７はローラ表面層（絶縁体）である。また感光体９は、帯電器と接触する面側に、電荷保持層１を有している。図５に示すように、帯電気の中心には、線状の光源（発光源）４を備え、光源４の周囲に円筒状に形成された遮光板５が配置されている。遮光板５の一部には集光手段（シリンドリカルレンズなど）８を配置している。この上に透明電極６と絶縁体７とをその順に形成した帯電ドラムを配置している。これらの帯電ドラムは、ともに前記光源４を中心とした同心円上に配置されている。遮光板５は固定されており、帯電ドラムは回転可能に配置されている。そして前記透明絶縁体の表面には電荷保持層１が帯電装置に接するように、感光ドラム９が当接されている。また、遮光板５と透明電極６は、弾性体の電極保持部材を介して設けられている。このような図５に示す帯電器の構成で、ローラと感光体間ニップ内に光を照射する構成を考える。
【００３９】
図６に示すように、光源の感光体からの距離をL、光源の半径をR、遮蔽板下部の感光体からの距離をｈ、遮蔽板のスリット幅ｄ、感光体とローラのニップ幅をWとする。光源の左点から出た光が感光体上右端に到達する軌跡を考えると、感光体上に照射する点のX座標は下記の関係となる。
【数９】
2007024993.tif 000011
ただしｘは光源、スリットの中心軸から横方向に測った距離である。よって感光体上で光が照射される幅は２ｘとなり、これがニップ幅Wより小さければよいことより、以下の条件が導かれる。
【数１０】
2007024993.tif 000012
【００４０】
しかしながら感光体径が小さくなると、ニップ中のみに光を照射するためには、上式を用いて単にスリット幅を小さくするだけでは、振動や個々の部材のバラツキ等を考えると、不十分である。満たすようにするには、光を集光する必要がある。例えばシリンドリカルレンズ等を用いて集光することができる。
【００４１】
図５に、本発明の実施形態に係る帯電装置を示す。遮光板スリット部に集光手段として、たとえばシリンドリカルレンズ８を配置し、発光源からの光をニップ中の感光体上にライン状に集光し、ニップより外に光がもれないようにする例を示す。
【００４２】
ニップ入口で放電が発生すると、オゾン、NOｘが発生し画像に悪影響を与えるため、入口での放電も抑制する必要がある。入口に光を照射しなければ感光体表面には誘起電荷は発生しないため、放電は発生しない。よって、ニップ入口にも光が当たらないように遮蔽し、ニップ中のみに光が照射されるように集光する必要がある。発光源は冷陰極管を用いてもよいが、冷陰極管に比べて発熱や消費電力の少ないLEDアレーを用い、セルフォックレンズアレーで集光するとローラ径が必要以上に大きくならないため、本発明の帯電装置に適用すれば小型化に有利である。
【００４３】
またニップ中のみに光を照射し、必要な電荷を表面に誘起するにはニップ幅を十分に広くする必要がある。感光体は通常アルミの芯金の上に数10μmの硬い層をコーティングしているため、ローラ側が変形しないと十分なニップを形成することが困難である。よって、十分なニップ幅を確保するために、ローラの基材を弾性体で構成する必要がある。
【００４４】
さらに、出口での放電を抑制するために、ニップ中で必要以上に電荷を誘起しないように制御する必要がある。２つの電極間の電位差がパッシェンの法則で規定される放電開始電圧以下であれば放電は発生しない。よって出口での全ての空隙ｇで以下の式を満たすと、出口放電は発生しない。ここでε2はローラ表面層の比誘電率であり、εopcは感光体比誘電率であり、ｄはローラ表面層厚さ(m) であり、Tは感光体厚さ(m) であり、Vpはローラの透明電極に印加する電圧であり、Qはニップ中で感光体に誘起される電荷(C/m2) であり、C2はローラ表面層容量であり、C1は空隙容量であり、C0は感光体容量である。
【数１１】
2007024993.tif 000013
【００４５】
経時変化により感光体膜厚と、ローラ表面層厚さとが変化した場合、例えば摩耗によって薄くなると、出口で放電が発生するようになる。これは感光体やローラ表面層の容量が大きくなり、空隙にかかる電圧が増加するためである。このような場合には、放電が発生しなくなるまで、すなわち上記式の条件を満たすように透明電極に印加する電圧を制御する必要がある。
【００４６】
以上の構成、条件により光照射による光誘起帯電が実現可能であるが、電子写真プロセスの次工程である露光において、画像情報に応じて潜像を形成するためには、感光体内部で帯電電位と逆極性の電荷の移動が可能である必要がある。すなわち、正負両極性の電荷に対して移動可能である必要があり、両極性感光体である必要がある。
【００４７】
上記したような実施の形態を、実用化した実施例を図５に示す。図５の構成の光誘起帯電装置により、印加電圧を横軸に、感光体帯電電位を縦軸に測定した結果である。帯電ドラムローラ径、感光体の径は、ともに30Φ（３０ｍｍφ）である。帯電ドラムローラ内部には、LEDアレイ(750nm、300μＷ／cm2)と、セルフォックレンズアレーを配置し、遮光板としてステンレス板を用い、スリット部にはシリンドリカルレンズ８を用いて、感光体とローラとのニップ中にのみ光を照射した。透明基材として厚さ2mmのポリカーボネイト上に厚さ1mmのシリコーン層を形成し、その上に透明電極と、さらにその上に絶縁層とを形成した。透明電極として、酸化インジウムにスズをドープしたITO（Indium doped Tin Oxide）電極を用いた。ローラ表面の絶縁層（膜厚を17μmとし、その10点平均粗さRz=1μm）はポリカーボネイトであり、感光体は厚さ20μmの両極性感光体であり、感光体表面に金粒子を分散させた厚さ１μmの電荷保持層を設けている。
【００４８】
このような本実施例の帯電装置における電極への印加電圧（横軸：単位[V]）と、光照射による感光体の帯電電位（縦軸：単位[V]）との関係を、図７に示す。このように、本発明では、印加電圧に対して、感光体上で誘起される帯電電位は、リニアになる特性が得られた。
【００４９】
図７に示すように、透明電極に印加電圧350Vを印加して感光体を帯電させたところ、平均表面電位-380Vが得られた。また画像出しを行ったところ、帯電ムラのない均一画像が得られた。さらに帯電装置近傍の空気を吸引し、オゾン濃度計で測定したところ、測定限界以下であり、放電が発生していないことが確認された。同様にＮＯXメータでもＮＯXの発生は認められず、よって放電生成物による不具合（膜削れ、像流れ）が発生しないことが確認された。
【００５０】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種種変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る光誘起帯電装置の接触部を除いた等価回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る帯電装置における感光体帯電電荷量と空隙Gとの関係を示したグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係る帯電装置において感光体容量を考慮した等価回路図である。
【図４】本発明の実施形態に係る帯電装置において電極印加電圧（縦軸：単位[V]）とまたは放電限界電圧（縦軸：単位[V]）と、転写空隙（横軸：単位[ｍ]）との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る帯電装置における遮光版スリット部にシリンドリカルレンズを配置した構成例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る帯電装置において、ローラニップ内への光照射時の相互の構成を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る帯電装置における電極への印加電圧（横軸：単位[V]）と、光照射による感光体の帯電電位（縦軸：単位[V]）との関係を示すグラフである。
【図８】従来の光誘起帯電方式の１例を示す概略断面図である。
【図９】従来の光誘起帯電方式の電極への印加電圧（横軸：単位[V]）と、光照射による感光体の帯電電位（縦軸：単位[V]）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１    電荷保持層
３    電極保持部材
４    光源（発光源）
５    遮光板
６、１６    透明電極
７    ローラ表面層（絶縁体）
８    集光手段（たとえばシリンドリカルレンズ）
９、２４    感光体
１０    帯電装置
１２    発光源
１４    遮光手段
２０    絶縁層
２２    帯電ドラム
２６    導電層
２８    感光ドラム
３０    電極保持部材
【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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