(57)【要約】【課題】感光体などの被帯電体、および被帯電体の近傍に設置されている装置部品の、オゾンやＮＯＸによる劣化を抑えることが可能な帯電装置、およびそれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる帯電装置１の筐体３には、第一の開口部８と、第二の開口部９とが形成されている。第一の開口部８の配置場所は、筐体３内部に配置されている放電電極２を基準として被帯電体６が位置する方向にある。一方、第二の開口部９の配置場所は、放電電極２を基準として被帯電体６が位置する方向とは異なる方向にある。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極と、該放電電極を覆う筐体とを備えており、該放電電極の放電により生じる荷電粒子によって該筐体の外部にある被帯電体を帯電させる帯電装置であって、
前記筐体には、前記放電電極を基準として前記被帯電体が位置する方向に配置された第一の開口部と、前記放電電極を基準として前記被帯電体が位置する方向とは異なる方向に配置された第二の開口部とが形成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記第二の開口部の断面積は、前記第一の開口部の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
雰囲気ガスを前記筐体内に供給する雰囲気ガス供給手段をさらに備えており、
前記筐体には、前記雰囲気ガス供給手段から前記雰囲気ガスが供給される雰囲気ガス供給口が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記雰囲気ガス供給口が複数個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】
前記雰囲気ガスは、Ｏ２を含まないことを特徴とする請求項３または４に記載の帯電装置。
【請求項６】
前記雰囲気ガスは、窒素、ヘリウム、二酸化炭素からなる群より選択された気体、または、該群より選択された２以上の気体の混合気体であることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項７】
前記第二の開口部から流出する気体の流量は、前記雰囲気ガス供給装置が前記筐体内に供給する前記雰囲気ガスの流量の半分以上であることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項８】
前記第二の開口部から流出する気体の流速は、４．７ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項９】
前記放電電極は、直径が３０μｍ以上かつ１００μｍ以下の金属製ワイヤであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１０】
前記放電電極は、複数の金属製の針からなる電極または複数の歯を持った金属製の鋸歯電極であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の帯電装置を備えている画像形成装置であって、
前記帯電装置により静電潜像担持体を帯電させ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、被帯電体を帯電させる帯電装置に関する。また、そのような帯電装置によって静電潜像担持体を帯電させる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタなどのような電子写真方式の画像形成装置では、感光体などの被帯電体に静電潜像を形成することに先立って、被帯電体を様々な手法により均一に帯電させている。
【０００３】
被帯電体である静電潜像担持体を帯電させる帯電装置として、従来、広く用いられているものとしては、コロナ放電を利用した帯電装置がある。このような帯電装置は、通常、非常に細いワイヤの電極あるいは鋸歯状の電極を備えており、その電極から放電を起こさせることによって荷電粒子を発生させ、静電潜像担持体を帯電させる。
【０００４】
しかしこの装置は、コロナ放電を原理とするため、多量のオゾンが発生してしまう。オゾンは人体に悪影響を及ぼすため、発生するオゾンの量を抑えることが求められている。たとえば、環境保護を目的としたドイツのエコラベルであるブルーエンジェル（ＢｌｕｅＡｎｇｅｌＭａｒｋ）の保護基準においては、オゾン発生量が定量的に制限されている。さらに、オゾンは感光体の劣化を早めてしまうので、画像形成装置においては、その発生量をできるだけ低減することが求められている。
【０００５】
これらの問題を解決するための技術として、たとえば、コロナ帯電器を備えた画像形成装置であって発生したオゾンを回収する構成を有する画像形成装置が特許文献１に開示されている。
【０００６】
図７は特許文献１に記載の画像形成装置２０１の構造を模式的に示す斜視図であり、図８は画像形成装置２０１の排気系における空気の流れを示す図である。図７に示すように、画像形成装置２０１においては、帯電器２０２（帯電装置）の周囲に排気ダクト２０３が配置されている。排気ダクト２０３はフィルタ２０４および排気ファン２０５を備えている。また、図８に示すように、排気ダクト２０３には開口２０６が設けられている。
【０００７】
帯電器２０２から放出されたオゾンやＮＯＸは、排気ファン２０５の吸引力により、開口２０６を介して排気ダクト２０３内に導かれる。排気ダクト２０３内に導かれたオゾンやＮＯＸは、排気ファン２０５によりフィルタ２０４を介して排出される。フィルタ２０４としては、オゾン分解フィルタやＮＯＸ分解フィルタが用いられており、これにより画像形成装置外にオゾンやＮＯＸが放出されることを防いでいる。
【０００８】
また、放電領域に供給するガス種の制御によりオゾンの発生量を低減させる方法を利用した装置として、たとえば、特許文献２に記載の装置が挙げられる。
【０００９】
図９は特許文献２に記載の画像形成装置１００の構造を模式的に表した図である。図９に示すように、画像形成装置１００は、ＣＯ２ガスを供給する供給孔１２３が帯電器１０２（帯電装置）に設けられた構成となっている。供給孔１２３より帯電器１０２近傍の雰囲気温度と同程度の温度のＣＯ２ガスを、チャージャハウス１２２内に供給する。これにより、Ｏ２やＮ２を追い出した雰囲気中においてコロナ放電させ、オゾンやＮＯＸの発生量を低減させている。
【特許文献１】特開平８−１７１３１７号公報（平成８年７月２日公開）
【特許文献２】特開平１０−３０１３６６号公報（平成１０年１１月１３日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の技術においては、被帯電体およびその近傍に設置されている部品が、放電により生じるオゾンやＮＯＸなどの汚染ガスに暴露され劣化するという課題がある。
【００１１】
上記課題に関して、さらに具体的に説明すれば以下の通りである。
【００１２】
たとえば、画像形成装置２０１では、帯電器２０２内部において大量に発生したオゾンおよびＮＯＸのうち、開口部２０８から帯電器２０２の外部に出たものを吸引して回収している。
【００１３】
この場合、開口部２０８近傍に設置されている感光体２０７（被帯電体）、および感光体２０７近傍に設置されている部品は、オゾンやＮＯＸに曝露される。感光体２０７は酸化性の高いオゾンまたはＮＯＸに曝露されることにより、感光体２０７の表面が酸化して、メモリー特性が悪化する。
【００１４】
さらに、ＮＯＸは大気中の水分と反応して硝酸となるため、感光体２０７の近傍に設けられているグリッド電極（図示せず）などの金属材料が当該硝酸によって腐食し劣化する。この腐食を抑制する対策として、腐食抑制材料により金属材料をコーティングすることも考えられるが、高コストとなる。
【００１５】
また、図８に示すように、帯電器２０２の開口部は広く形成されている。これでは、シリカなどの、画像形成装置内に浮遊する異物が放電電極等に付着しやすくなる。そのため、帯電斑や帯電速度の減少などが生じ、帯電特性が悪化する。
【００１６】
一方、特許文献２に記載の画像形成装置１００においては、大気とＣＯ２の比重の差を利用してＣＯ２を帯電部に滞留させ、散逸や希釈によりＣＯ２濃度が変化してきたらＣＯ２を供給するという方式により、オゾンやＮＯＸなどの発生を抑えている。
【００１７】
この方式では、拡散などにより大気中のＯ２やＮ２がチャージャハウス１２２内に入り込んできた場合、コロナ放電によってオゾンやＮＯＸが発生することになる。このような状態において、ＣＯ２の濃度を上げるために供給孔１２３からＣＯ２ガスを供給しオーバーフローさせると、帯電部において発生したオゾンやＮＯＸはＣＯ２の気流により感光体１０４（被帯電体）に吹き付けられることになる。その結果、感光体１０４はオゾンやＮＯＸに曝されることとなり、表面が酸化して性能が劣化する。
【００１８】
また、画像形成装置１００においては、チャージャハウス１２２の底部にＣＯ２を滞留させるので、開口部はチャージャハウス１２２の上部にしか設けることができず、帯電器１０２の設置場所が感光体１０４の下部に制限される。
【００１９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、感光体などの被帯電体、および被帯電体の近傍に設置されている装置部品の、オゾンやＮＯＸによる劣化を抑えることが可能な帯電装置、およびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明にかかる帯電装置は、上記の課題を解決するために、放電電極と、該放電電極を覆う筐体とを備えており、該放電電極の放電により生じる荷電粒子によって該筐体の外部にある被帯電体を帯電させる帯電装置であって、前記筐体には、前記放電電極を基準として前記被帯電体が位置する方向に配置された第一の開口部と、前記放電電極を基準として前記被帯電体が位置する方向とは異なる方向に配置された第二の開口部とが形成されていることを特徴とする。
【００２１】
前記構成によれば、放電電極の放電により生じた荷電粒子は、前記第一の開口部を通って、被帯電体に移動する。一方、放電により筐体内部に生じたオゾンやＮＯＸなどの電荷を有していない汚染ガスは、前記第一の開口部および前記第二の開口部の双方より前記筐体の外部に流出し得る。それにより、第二の開口部を設けない場合と比べて、第一の開口部を介して筐体外へ流出する汚染ガスの量が減少する。よって、被帯電体およびその近傍に設置されている部品は汚染ガスに曝される機会が減少する。したがって、被帯電体およびその近傍に設置されている部品の汚染ガスによる劣化を抑えることができる。
【００２２】
なお、前記帯電体装置、あるいは前記帯電体装置を備えた画像形成装置などの装置は、前記第一の開口部と前記被帯電体との間に、前記荷電粒子を前記被帯電体へと導くためのグリッド電極を備えていてもよい。
【００２３】
さらに本発明の帯電装置においては、前記第二の開口部の断面積は、前記第一の開口部の断面積よりも大きいことが好ましい。
【００２４】
前記構成によれば、第二の開口部を通過して筐体外に流出する気体の量を、第一の開口部を通過して筐体外に流出する気体の量よりも多くすることができる。したがって、被帯電体およびその近傍に設置されている部品が、放電により生じたオゾンおよびＮＯＸに曝される機会をさらに減らすことができる。なお、ここで開口部の断面積とは、開口部の開口面積のことである。
【００２５】
さらに本発明の帯電装置においては、雰囲気ガスを前記筐体内に供給する雰囲気ガス供給手段をさらに備えており、前記筐体には、前記雰囲気ガス供給手段から前記雰囲気ガスが供給される雰囲気ガス供給口が設けられていることが好ましい。
【００２６】
前記構成によれば、雰囲気ガス供給手段によって、雰囲気ガス供給口から流入した雰囲気ガスは、第一の開口部および第二の開口部を通って、筐体外へ流出する。よって、筐体内部から外部への気体の流れを生じさせることができる。それにより、第一の開口部あるいは第二の開口部を通って筐体内部へ異物が侵入することを防ぐことができる。したがって、異物が放電電極に付着することを防ぎ、帯電特性の悪化を防ぐことができる。
【００２７】
さらに本発明の帯電装置においては、前記雰囲気ガスはＯ２を含まないことが好ましく、より具体的には、窒素、ヘリウム、二酸化炭素からなる群より選択された気体、または、該群より選択された２以上の気体の混合気体であることが好ましい。
【００２８】
前記構成によれば、雰囲気ガス供給手段を用いて、雰囲気ガス供給口から筐体内にＯ２を含まない雰囲気ガスを供給することができる。すなわち筐体内をＯ２を含まない気体によって満たすことができる。Ｏ２を含まない気体中において放電をおこなうことによって、筐体内にオゾンおよびＮＯＸが発生することを抑えることができる。
【００２９】
さらに、窒素、ヘリウム、および二酸化炭素は、工業上広く用いられている気体であって、廉価であるため、これらの気体を用いることにより、コストを抑えることができる。個別の利点としては、ヘリウムは希ガスであるため反応を起こしにくいこと、二酸化炭素は比重が重いためＯ２を混入させにくいこと、などが挙げられる。
【００３０】
さらに本発明の帯電装置においては、前記雰囲気ガス供給口が複数個あることが好ましい。前記構成によれば、単位時間当たりの筐体内への雰囲気ガスの導入量を増やすことができる。したがって、短時間の間に筐体内をＯ２を含まない雰囲気ガスによって満たすことができる。さらに前記構成によれば、供給口の設置場所を変更することによって、筐体内の気流を制御することができる。
【００３１】
さらに本発明の帯電装置においては、前記第二の開口部から流出する気体の流量は、前記筐体内に供給される前記雰囲気ガスの流量の半分以上であることが好ましい。
【００３２】
前記構成によれば、第一の開口部から流出する気体の量を減少させることができる。したがって、被帯電体に吹き付けられるオゾンおよびＮＯＸの量の減らすことができ、被帯電体へのダメージを防ぐことができる。
【００３３】
また、雰囲気ガスと共に流入したダストやパーティクルなどの異物によって放電部付近が汚染されることを防ぐことができる。
【００３４】
さらに本発明の帯電装置においては、前記第二の開口部から流出する気体の流速は、４．７ｍｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましい。
【００３５】
前記構成によれば、流出する気体の流れに逆らってＯ２分子が筐体内に入り込んでくることを防ぐことができる。すなわち筐体の内外におけるＯ２分子の濃度差に起因して生じるＯ２分子の拡散による筐体内へのＯ２分子の流入を防ぐことができる。したがって、放電によるオゾンおよびＮＯＸの発生をさらに低減させることができる。
【００３６】
さらに本発明の帯電装置においては、前記放電電極は、直径が３０μｍ以上かつ１００μｍ以下の金属製ワイヤであることが好ましい。
【００３７】
前記構成によれば、局所的に電界を集中させることができ、また供給できる荷電粒子を多量にかつ均一に生じさせることができる。したがって、低電圧でも効率よく荷電粒子を供給することができる。
【００３８】
さらに本発明の帯電装置においては、前記放電電極は、複数の金属製の針からなる電極もしくは複数の歯を持った金属製の鋸歯電極であることが好ましい。
【００３９】
前記構成によれば、電極先端の曲率半径が小さいため、さらに局所的に電界を集中させることができる。したがって、小さい放電領域でも効率よく荷電粒子を供給することができる。
【００４０】
本発明にかかる画像形成装置は、前記帯電装置を備えている画像形成装置であって、前記帯電装置により静電潜像担持体を帯電させることを特徴とする。
【００４１】
前記構成によれば、帯電装置により静電潜像担持体を帯電させる画像形成装置において、オゾンおよびＮＯＸの発生を抑制すること、また発生した場合でも静電潜像担持体に吹き付けられることを防ぐことができる。したがって、静電潜像担持体がオゾンおよびＮＯＸによって劣化することを防止した画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる帯電装置は、前記放電電極を基準として前記被帯電体が位置する第一の方向に配置された第一の開口部と、前記放電電極を基準として前記被帯電体が位置する方向とは異なる方向に配置された第二の開口部とが、筐体に形成されているので、被帯電体およびその近傍に設置されている部品に汚染ガスが吹き付けられることを低減させ、それらの汚染ガスによる劣化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明に係る帯電装置の一実施形態について、図１から図６に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００４４】
まず、本実施形態にかかる帯電装置１、および、帯電装置１を備えた画像形成装置１２の構成について、図１を参照して説明する。
【００４５】
図１は、帯電装置１、および、帯電装置１を備えた画像形成装置１２の概略構成を示す概略構成図である。図１に示したように、画像形成装置１２は、帯電装置１と、被帯電体である感光体６（静電潜像担持体）と、帯電装置１と感光体６との間に配置されたグリッド電極５と、高圧電源１１とを備えている。
【００４６】
帯電装置１は、高圧電源１１に接続された放電電極２と、放電電極２を覆う筐体３とを備えている。帯電装置１の筐体３には、後述する雰囲気ガス供給手段４（不図示）から雰囲気ガスが供給される雰囲気ガス供給口７、放電電極２において生じた荷電粒子を通過させる第一の開口部８、および、筐体３内に流入した気体を筐体３外に流出させる第二の開口部９が設けられている。
【００４７】
グリッド電極５は、金属（たとえば、ステンレス）をメッシュ状に成形したものであり、その開口率は５０〜９０％程度に設定されている。
【００４８】
感光体６は、アルミニウムなどの金属からなるドラム形状の導電性支持基板１０の表面上に２５μｍ程度の厚さで形成されており、導電性支持基板１０は接地されている。
【００４９】
上記の構成において、高圧電源１１により放電電極２に負の高電圧、たとえば−５ｋＶを印加すると、放電電極２の先端に電界が集中して放電が生じる。そして、放電領域においてはＯ２などの気体が電離し負に帯電したイオン（荷電粒子）と、Ｏ２が解離して結合したオゾンの両方が生成される。この放電領域は、放電電極２の先端の曲率半径が０．５〜５００μｍ程度であれば、半径０．６ｍｍ程度の領域である。
【００５０】
放電領域において生成された荷電粒子は、電界に沿って移動する。このとき、グリッド電極５に、放電電極に印加した電圧よりも弱い負の電圧、たとえば−６５０Ｖを印加しておけば、荷電粒子は放電電極２からグリッド電極５に向かって移動する。荷電粒子はある一定の割合でグリッド電極５へと流れ、残りはグリッド電極５を通過し感光体６まで到達する。これにより、感光体６の表面を負に帯電させることができる。
【００５１】
なお、感光体６の表面の最終的な帯電電位は、グリッド電極５への印加電圧と等しくなる。よって、グリッド電極５に印加する電圧を調整することにより、感光体６の表面の帯電電位を任意の電位に制御することができる。
【００５２】
図１に示したように、感光体６と放電電極２とが第一の開口部８を挟んで対向するように、第一の開口部８は、放電電極を基準として感光体６が位置する方向に配置されている。また、第二の開口部９は、放電電極２を基準として被帯電体である感光体６が位置する方向とは異なる方向に、すなわち、感光体６とは対向しない方向に配置されている。
【００５３】
これにより、放電領域において生成されたオゾンやＮＯＸなどの汚染ガスに、感光体６、および、その近傍に配置されたグリッド電極５などを曝すことなく、筐体３内に流入した雰囲気ガスとともに第二の開口部９を介して筐体３外へ流出させることができる。
【００５４】
次に、帯電装置１について、図２を参照してさらに具体的に説明する。
【００５５】
図２は、帯電装置１を模式的に表した斜視図である。図２に示すように、帯電装置１は、上述した放電電極２および筐体２のほかに、さらに、雰囲気ガス供給口７を介して筐体３内に雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段４を備えている。
【００５６】
図２に示した帯電装置１において、筐体３は、内部が空洞の直方体状に形成されており、その底面が感光体６と対向するように配置されている。筐体３の底面には、放電電極２において生じた荷電粒子を通過させる上述した第一の開口部８が設けられている。一方、筐体３の感光体６と対向する面とは反対側の面には、筐体３内に流入した気体を筐体３外に流出させる上述した第二の開口部９が、筐体３の一方の端部から他方の端部にわたって形成されている。なお、第一の開口部８および第二の開口部９は、それぞれが一つずつでも複数個であってもよい。また第二の開口部９は、放電電極２を基準として被帯電体である感光体６が位置する方向とは異なる方向に設けられていればよく、例えば、図２に示した帯電装置において、筐体３の側面（第一の開口部８が設けられている底面に直交する面）に設けることも可能である。
【００５７】
筐体３は、金属からなるものでも非金属（絶縁体）からなるものでもよく、筐体３の素材は特に限定されない。筐体３の素材が金属、たとえばステンレス製であれば、放電電極２から筐体３の内壁までの距離が少なくとも２ｍｍ程度以上開いていることが好ましい。この場合、筐体３の電位は放電電極２に印加する電圧とグリッド電極５に印加する電圧との間の値となるように設定することが、安定な放電をおこなう上で好ましい。一方、筐体３の素材が絶縁体、たとえば樹脂製であれば、チャージアップを防ぐ目的から、放電電極２から筐体３の内壁までの距離は少なくとも５ｍｍ程度以上開けておくことが好ましい。
【００５８】
また、図２に示したように、帯電装置１の筐体３には、熊手状のダクトを介して雰囲気ガス供給手段４が接続されている。雰囲気ガス供給手段４は、放電電極２に負の高電圧を印加する際、雰囲気ガス供給口７を介して筐体３内に雰囲気ガスを供給する。雰囲気ガスの導入量を増やすために、雰囲気ガス供給口７の数は複数個あることが好ましい。
【００５９】
ここで、雰囲気ガス供給手段４が供給する雰囲気ガスとしては、Ｏ２を含まない雰囲気ガス、より具体的には、窒素、ヘリウム、二酸化炭素からなる群より選択される気体、または、該群より選択された２以上の気体の混合気体であることが好ましい。これらの気体を雰囲気ガスとして用いることにより、コストを抑えることができるという利点がある。
【００６０】
上記の気体からなる雰囲気ガスを筐体３内に導入し、筐体３内を雰囲気ガスによって満たすと、筐体３内からＯ２ガスが追い出される。この状態で放電をおこなえば、筐体３内にＯ２ガスが存在しないため、放電によりＯ２ガスが解離することもなく、原理的にオゾンが発生しない。
【００６１】
第二の開口部９の断面積は、第一の開口部８の断面積よりも大きくなるように設けられている。さらに、第二の開口部８から流出する気体の流量は、雰囲気ガス供給手段４が供給する雰囲気ガスの流量の半分以上である。すなわち、第一の開口部８から流出する気体の量は第二の開口部９から流出する気体の量より少なくなるように設定されている。したがって、何らかの理由により筐体３内にＯ２ガスが混入してしまい、多少のオゾンが発生してしまった場合においても、第一の開口部８から流出する気体の流れによりオゾンが感光体６に吹き付けられて感光体６の劣化を早めてしまうことを防ぐことができる。なお、ここで、筐体３内にＯ２が混入してしまう理由としては、たとえばＯ２の濃度分布に起因する分子の拡散によるものが挙げられる。
【００６２】
どの雰囲気ガス供給口７から供給される気体の流れも、均等かつ緩やかである場合には、第二の開口部９の断面積が、第一の開口部８の断面積よりも大きくなるように構成することによって、第二の開口部８から流出する気体の流量を、雰囲気ガス供給手段４が供給する気体の流量の半分以上にすることができる。供給される気体の流速を落とすために、雰囲気ガス供給口７の太さを、筐体３に近づくにつれて連続的に太くする構成が可能である。また、雰囲気ガス供給口７から供給される気体の流れが均等でない場合、または、緩やかでない場合であっても、気体の流れを適宜制御することにより、第二の開口部８から流出する気体の流量を、雰囲気ガス供給手段４が供給する気体の流量の半分以上にすることができる。雰囲気ガス供給口７から供給される気体の流れを制御する方法としては、供給された気体が第二の開口部９へと流れるような向き（接続角度）で、雰囲気ガス供給口７を筐体３に設ける方法、または、供給された気体が第二の開口部９へ流れるように、例えばファンなどの気流制御部材を、筐体３内に設置する方法などが挙げられる。
【００６３】
次に、第二の開口部９から流出する雰囲気ガスの好ましい流速について、図３を参照して説明する。
【００６４】
図３は、第二の開口部９から流出する気体の流速によるオゾン発生量の違いを示したグラフである。放電部を覆って窒素ガスを導入して放電をおこない、発生したオゾンの量を測定した。図３に示すように、第二の開口部９から流出する気体の流速が０．０８ｍｍ／ｓｅｃあるいは１．４ｍｍ／ｓｅｃとなるような流速で窒素を導入した場合には、オゾンが発生しており、Ｏ２を完全に追い出すことができていないことがわかる。それに対して、第二の開口部９から流出する気体の流速が４．７ｍｍ／ｓｅｃとなるような流速で窒素を導入すれば、オゾンが発生しなくなっており、Ｏ２が混入していないことがわかる。つまり、筐体３内にＯ２を混入させないためには、第二の開口部９から４．７ｍｍ／ｓｅｃ以上の流速で気体を流出させれば良いことになる。なお、筐体３内にＯ２を混入させないという観点からは、第二の開口部９から流出する気体の流速に特に上限はない。ただし、雰囲気ガスを供給する際に生じる振動および騒音を低減させるために、第二の開口部９から流出する気体の流速が３０ｍｍ／ｓｅｃ以下となるような流速で雰囲気ガスを供給することが好ましい。
【００６５】
また、第一の開口部８は、その断面積が第二の開口部９の断面積より小さい構成となっている。この場合、第一の開口部８を介して気体が出入りすることは起きにくくなる。さらに、放電により生じた放電電極２付近の荷電粒子が電界にしたがい第一の開口部８を通ってグリッド電極５方向へと移動する際に、イオン風が生じる。したがって、第一の開口部８からのＯ２ガスの混入と、第二の開口部９からのＯ２ガスの混入とを比較した場合、第一の開口部８からのほうが筐体３内へは混入しにくい。
【００６６】
雰囲気ガス供給口７の数、形状、設置位置、および雰囲気ガスの噴き出す方向などにより筐体３内に生じる気流は異なってくる。したがって、第一の開口部８および第二の開口部９から流出する気体の流量および気体の流速は、第一の開口部８および第二の開口部９の断面積やその形状の違いのほか、雰囲気ガス供給口７の状態によっても影響を受ける。第一の開口部８、第二の開口部９、および雰囲気ガス供給口７を計算の上で設計することにより、第一の開口部８および第二の開口部９から流出する気体の流量および気体の流速を任意に制御することができる。
【００６７】
最後に、帯電装置１が備え得る放電電極２について、図４〜図６を参照して説明する。
【００６８】
図４は、放電電極２の一形態を表す帯電装置１の断面斜視図である。図４に示したように、感光体６の軸方向に張られたワイヤ（チャージワイヤ）を放電電極２として利用することができる。このワイヤの素材は、金属であればどのような金属でもよく、たとえばここではタングステンである。放電電極２として利用するワイヤの太さは直径が３０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。直径を下限値以上とすることによって、電極に機械的な強度を持たせることができるという利点があり、直径を上限値以下とすることによって、電界を集中させ放電の効率を上げることができるという利点がある。たとえばここでは直径５０μｍである。
【００６９】
なお、放電電極２は、図４に示したワイヤ状のものに限定されず、以下のように変形することも可能である。
【００７０】
図５は、放電電極２の別の形態を表す帯電装置１の斜視断面図である。図５に示したように、感光体６の軸方向に沿って並んだ複数の歯を有する鋸歯電極を、放電電極２として使用することもできる。この鋸歯電極は、金属でどのような金属でもよく、たとえばステンレスにより形成することができる。歯のピッチは２ｍｍである。このような形状の電極を用いることによって、局所的に電界を集中させることができるため、小さい放電領域でも効率よく荷電粒子を供給することができる。
【００７１】
図６は、放電電極２のさらに別の形態を表す帯電装置１の斜視断面図である。図６に示したように、感光体６の軸方向に沿って並んだ複数の針を有する針電極アレイを、放電電極２として使用することもできる。この針電極アレイの素材は、金属であればどのような金属でもよく、たとえばここではタングステンである。アレイのピッチは２ｍｍである。このような形状の電極を用いることによって、局所的に電界を集中させることができるため、小さい放電領域でも効率よく荷電粒子を供給することができる。
【００７２】
放電電極２として針電極を用いた場合、筐体３は全ての針電極を覆う１つの筐体３であってもよいし、一つ一つの針電極が一つ一つの部屋に区切られるような筐体３であってもよい。あるいは一つ一つの針電極が一つ一つの筐体３によって覆われるように複数個の筐体３であってもよい。部屋もしくは筐体３そのものが複数個存在する場合には、そのそれぞれについて、雰囲気ガス供給口７と第一の開口部８、および第二の開口部９が設けられている。
【００７３】
また、図９に示す従来の画像形成装置１００においては、開口部はチャージャハウス１２２の上部にしか設けることができず、帯電器１０２の設置場所が感光体１０４の下部に制限されていた。しかし、本実施形態にかかる画像形成装置１２においては、帯電装置１の設置場所は制限されず、感光体６の近傍であればどこに設置してもよい。
【００７４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲において種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲において、適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７５】
（付記事項）
なお、本発明を以下のように表現することも可能である。
【００７６】
（第一の構成）
対向して設置された被帯電体を帯電させる帯電装置であって、該帯電装置は、放電電極と、放電電極を覆う筐体と、筐体にＯ２を含まない雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段とを具備し、上記筐体は、上記雰囲気ガス供給手段から雰囲気ガスが供給される雰囲気ガス供給口と、被帯電体に対して垂直に対向する方向に第一の開口部と、被帯電体に対向しない方向に第二の開口部とを備えており、第一の開口部の断面積が第二の開口部の断面積より小さいことを特徴とする帯電装置。
【００７７】
（第二の構成）
前記帯電装置において、供給される雰囲気ガスは、窒素、ヘリウム、二酸化炭素、またはこれらを含む混合気体であることを特徴とする、第一の構成に記載の帯電装置。
【００７８】
（第三の構成）
前記帯電装置において、第二の開口部から流出するガスの流量は、供給されるガスの流量の半分以上かつ供給されるガスの流量以下であることを特徴とする、第一の構成に記載の帯電装置。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明にかかる帯電装置は、放電によるオゾンの発生を抑え、また、発生したオゾンなどによる被帯電体の劣化を抑制することが可能であることから、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に好適に利用することができ、とりわけ電子写真方式の画像形成装置に特に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態における帯電装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における帯電装置の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における帯電装置において、導入した窒素の流速によるオゾン発生量の違いを示したグラフである。
【図４】本発明の一実施形態における帯電装置の斜視断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態における帯電装置の斜視断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態における帯電装置の斜視断面図である。
【図７】従来技術における画像形成装置の構造を模式的に示す斜視図である。
【図８】図７に示す画像形成装置の排気系による空気の流れを示す図である。
【図９】別の従来技術における画像形成装置の構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１      帯電装置
２      放電電極
３      筐体
４      雰囲気ガス供給手段
５      グリッド電極
６      感光体（被帯電体、静電潜像担持体）
７      雰囲気ガス供給口
８      第一の開口部
９      第二の開口部
１０    導電性支持基板
１１    高圧電源
１２    画像形成装置
１００  画像形成装置
１０２  帯電器
１０４  感光体
１２２  チャージャーハウス
１２３  供給孔
２０１  画像形成装置
２０２  帯電器
２０３  排気ダクト
２０４  フィルタ
２０５  排気ファン
２０６  開口
２０７  感光体
２０８  開口部
【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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