JP2004157153A

JP2004157153A - 帯電部材及び画像形成装置

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Publication number: JP2004157153A
Application number: JP2002319854A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugiura; 健治杉浦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: JP3813570B2

Abstract

【課題】帯電部材に薄いフィルム部材からなるスペーサを巻き付け、このスペーサを介して前記帯電部材を像担持体に対向配置することで、前記帯電部材を像担持体に近接させて配置する構成において、帯電部材に設けたスペーサ端縁部が像担持体と接することによる剥がれ、重なりなどを生じないようにした帯電部材及びかかる帯電部材を使用した画像形成装置を提供すること。
【解決手段】帯電部材３に巻き付けたフィルム部材３０２の巻き付け方向の端縁部分は、像担持体と非接触にし、そのため、非接触となるフィルム部材の巻き付け方向の端縁部分ａは、帯電部材３の周面に形成した窪み５内に落ち込ませて固定し、この端縁部分ａは、帯電部材３の周面に形成した窪み５内に落ち込ませて固定した。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる電子写真プロセスに用いられる帯電部材及び当該帯電部材を使用した複写機、レーザープリンタ等、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（ａ）コロナ放電
電子写真プロセスは、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放電生成物が発生する。この放電生成物としては例えば、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、感光体表面を酸化させて、感光体光感度の低下や帯電性能の劣化を生じさせ、形成画像が悪化する（例えば、非特許文献１参照）。また、感光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問題もある。
【０００３】
また、電子写真プロセスによる画像形成において、画像が流れたような異常画像である、いわゆる画像流れが生じるが、この画像流れの原因となる画像流れ物質の原因は窒素酸化物にあると考えられている。
【０００４】
窒素酸化物は、放電により発生する。このことは知られており、さらに窒素酸化物が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。
【０００５】
これらの放電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。このため、感光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硝酸、硝酸塩が吸湿することで低抵抗となり、感光体表面の静電潜像が壊れて画像が流れたような画像流れによる異常画像が発生する。
【０００６】
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感光体表面への付着は、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、感光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。
【０００７】
感光体表面の付着物は、クリーニング時に感光体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。
【０００８】
一方、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。
この例としては、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（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
接触帯電装置では、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、感光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。
【００１０】
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、感光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。
【００１１】
帯電部材の全部を感光体に接触させる接触帯電装置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。また、直接、感光体に帯電部材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ことがある。
【００１２】
帯電部材に対するバイアスの印加に関し、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。
【００１３】
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。
【００１４】
（ｂ）ギャップ保持部材―１
弾性体から成る帯電部材の両端部に、それぞれ片面が粘着面に形成され、周方向の両端部をそれぞれ斜めにカットして、そのカットされた両端の端縁が互いに重なり合うことなく、その間に隙間を形成するようにしてフィルム材を周方向に巻き付けて帯電ローラを構成する例がある（例えば、特許文献２参照）。この場合、テープの端縁部分が剥がれて折り重なった場合、剥がれたフィルム部材が折れて曲がり重なり合い、局部的にフィルム部材が２重になった状態になり、ギャップの大きさが大きくなり、ギャップが広がってしまう。
【００１５】
（ｃ）ギャップ保持部材―２
本発明者等による非公知の提案技術として、テープより成る２つのスペーサ部を有する帯電部材を像担持体の非画像形成領域に圧接させ、そのスペーサ部間の帯電部材表面部分を像担持体表面から微小ギャップをあけて対置させ、その帯電部材に帯電電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置において、像担持体の回転に伴って、微小ギャップが大きく変動することを阻止するため、像担持体に対する圧接力を設定すると共に、帯電部材のスペーサ部が像担持体に圧接した接触部の、像担持体表面移動方向における接触幅が所定寸法以下となるように帯電部材を構成したものがある。
【００１６】
かかる提案技術では、帯電部材の硬度が高い場合、フィルム部材の厚みイコール微小ギャップの大きさとなり、テープの端縁部分が剥がれて折り重なった場合、弾性体の帯電部材は、弾性によりギャップの変動が吸収されるが、硬度の高い帯電部材を用いた場合は、弾性体の帯電部材を用いた以上に、ギャップが広がってしまうという問題がある。
【００１７】
【非特許文献１】
明珍寿史他著「オゾンによる感光体劣化軽減のためのコロナチャージャの開発」電子写真学会誌、第３１、１、１９９２
【特許文献１】
特開昭６３−７３８０号公報
【特許文献２】
特開平２００１−２９６７２３号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、帯電部材に設けたスペーサ端縁部が像担持体と接することによる剥がれ、重なりなどを生じないようにした帯電部材及びかかる帯電部材を使用した画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）．帯電部材に薄いフィルム部材からなるスペーサを巻き付け、このスペーサを介して前記帯電部材を像担持体に対向配置することで、前記帯電部材を像担持体に近接させて配置する構成において、前記帯電部材に巻き付けた前記フィルム部材の巻き付け方向の端縁部分は、像担持体と非接触にした（請求項１）。
（２）．（１）記載の帯電部材において、前記像担持体と非接触となる前記フィルム部材の巻き付け方向の端縁部分は、帯電部材の周面に形成した窪み内に落ち込ませて固定した（請求項２）。
（３）．（２）に記載の帯電部材において、前記窪みの深さを前記スペーサを構成するフィルム部材の厚み以上とした（請求項３）。
（４）．（２）乃至（３）の何れか一つに記載の帯電部材において、前記帯電部材の窪み部分を、当該帯電部材の放電部分に比べて高抵抗とした（請求項３）。
（５）．（２）乃至（４）の何れか一つに記載の帯電部材において、前記スペーサの厚みを以って形成される帯電部材の放電部分の間隙を、１００μｍ以下とした（請求項５）。
（６）．（１）乃至（５）の何れか一つに記載の帯電部材において、帯電部材の少なくとも前記放電部分の最外層を、電子伝導性の表面層で構成した（請求項６）。
（７）．（６）記載の帯電部材において、前記表面層の抵抗について、帯電部材を構成する抵抗層の抵抗よりも高くした（請求項７）。
（８）．（２）乃至（７）の何れか一つに記載の帯電部材において、前記帯電部材は、前記像担持体に向けて加圧する加圧手段を付帯することとした（請求項８）。
（９）．（１）乃至（８）の何れか一つに記載の帯電部材において、該帯電部材はローラ形状とした（請求項９）。
（１０）．露光に先立ち像担持体を帯電部材により帯電し、前記露光により静電潜像を形成する画像形成装置において、前記帯電部材が前記（１）乃至（９）の何れか一つに記載の帯電部材であり、前記像担持体がアモルファスシリコンからなることとした（請求項１０）。
（１１）．（１０）記載の画像形成装置において、像担持体は表層にフィラーを分散し強化した（請求項１１）。
（１２）．（１０）又は（１１）に記載の画像形成装置において、少なくとも前記帯電部材と前記像担持体とを一体的に支持したユニットであるプロセスカートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱自在に構成した（請求項１２）。
（１３）．（１２）記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジには現像手段が一体的に設けられていることとした（請求項１３）。
（１４）．（１０）乃至（１３）の何れか一つに記載の画像形成装置において、当該画像形成装置は、前記像担持体を複数具備していて、これら複数の像担持体のそれぞれに現像手段により異なる色のトナー画像を形成し、該異なる色のトナー画像を被転写媒体に順に重ね合わせてカラー画像を得る画像形成装置とした（請求項１４）。
（１５）．（１０）乃至（１３）の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記像担持体のまわりには、帯電部材、露光手段、現像手段、転写手段が設けられていて、前記転写手段による転写後に前記像担持体上に残留する未転写トナーを前記現像手段で回収することとしたクリーナレスシステムを採用した（請求項１５）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［１］帯電部材（請求項１〜９）
例１（請求項１、２対応）
よく知られるように、電子写真プロセスにおいては、像担持体、本例ではドラム状をした感光体のまわりに、帯電部材、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段などを配置し、帯電部材により像担持体を一様に帯電した後、露光手段により露光して静電潜像をつくり、この静電潜像を現像手段によりトナーにより可視像化し、このトナー像を転写手段によりシート状媒体に転写し、定着して画像を得る。或いは一旦、中間転写媒体に転写し、さらに、中間転写媒体からシート状媒体に転写し、定着して画像を得る。
【００２１】
帯電部材に薄いフィルム部材からなるスペーサを巻き付け、このスペーサを介して帯電部材を像担持体に対向配置することで、帯電部材を感光体に近接させて配置する構成とし、この帯電部材として、感光体の軸方向に長い棒状或いは、直方体状のものを用いて、該帯電部材の放電部分を像担持体に近接対向させ、スペーサ部分を感光体に摺接させる構成とするとき、帯電部材に巻き付けたスペーサとしての帯状をしたフィルム部材の巻き付け方向の端縁部分を、感光体と非接触にすることで、帯電部材に設けたスペーサ端縁部が像担持体と摺擦することによる剥がれ、重なりなどを生じないようにすることができる。
【００２２】
そのための手段として、該帯電部材の周面に形成した窪み内に前記スペーサ端縁部が落ち込んで固定されるようにする。このようにすれば、スペーサの端縁部は直接感光体に触れないので、摺擦による剥がれが回避される。
【００２３】
例２（請求項２対応）
以下の例では、帯電部材がローラ形状をしていて感光体と連れまわりする例で説明するが、ローラ形状でなく、また連れまわりしない構成の帯電部材においても、適用可能である。
【００２４】
図１は、ローラ形状をした帯電部材であり、以下の説明では帯電ローラ３と称する。帯電ローラ３は、ローラ形状をした導電性基体２０１と、該導電性基体２０１の長手方向、図１における紙面を貫く方向の両端部、図３では左右方向の両端部、をそれぞれ残して円柱状の周囲を抵抗層で覆ってなる。導電性基体２０１は、本例では直径が８〜２０ｍｍのステンレス綱（以下、ＳＵＳと呼ぶ場合もある）の円柱部材である。導電性基体２０１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。
【００２５】
この導電性基体２０１の外周部は、両端部の所定長さ部分を除いて一定の厚みで抵抗層２０２で覆われている。この抵抗層２０２は、導電性材料をＡＢＳ樹脂に練り込んだ高分子材料からなり、該抵抗層２０１の表面をフッ素系の樹脂にカーボン或いは金属錯体が混入されている薄層２０３で覆っている。上記導電性基体２０１の材料としては、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。これら、導電性基体２０１、抵抗層２０２、薄層２０３は一体的に構成されて帯電ローラ３を構成する。
【００２６】
導電性基体２０１の前記両端部の所定長さ部分は当該帯電ローラを回転支持する軸受の装着部である。また、抵抗層２０１及び薄層２０３で構成された帯電ローラ３の大径部（この部位は抵抗層、薄層の分だけ上記軸受装着部を構成する導電性基体２０１のみの部位よりも若干大径である）の軸方向の両端部には帯状のフィルムからなるスペーサ３０２がローラ形状部を巻くように設けられている。
スペーサ３０２は一定の厚みを有しており、このスペーサの部位が感光体２に接して回転する。その際、スペーサ３０２の厚さの分だけ感光体２との間に一定の隙間（空隙Ｈ）を形成することで、上記大径部に相当する帯電ローラ３の放電部は感光体に接触しない。
【００２７】
帯電ローラ３に薄いフィルム部材からなるスペーサ３０２を巻き付け、このスペーサ３０２を介して帯電ローラ３を感光体２に対向配置することで、帯電ローラ３を感光体２に近接させて配置する構成とし、該帯電ローラの放電部分（大径部）を感光体に近接対向させ、スペーサ３０２部分を感光体２に接する構成とすることで帯電ローラ３の放電部は感光体に接触しないのである。
【００２８】
ここで、帯電ローラ３に巻き付けたスペーサ３０２としての帯状をしたフィルム部材の巻き付け方向の端縁部分を、感光体２と非接触にすることで、帯電ローラ３に設けたスペーサ３０２の端縁部が感光体２と接したり摺擦したりすることによる剥がれ、重なりなどを生じないようにすることができる。
【００２９】
帯電ローラ３は、その両端に設けた軸受を介して不動部材に支持されているので、スペーサ３０２の部分が感光体２に接しつつ回転し、その大径部の表面が感光体２の表面と同じ方向連れまわり回転し移動する。ここで、勿論、感光体２と共に回転させることなく、一定間隔をおいて静止した状態とすることもできる。
【００３０】
図２に示すように、帯電ローラ３は、その軸方向（長手方向）の寸法ｂが最大画像幅Ｌ（例えば、Ａ４サイズ横幅：約２９０ｍｍ）よりも少し長く設定されている。前記したとおり、帯電ローラ３は、その大径部の長手方向両端部にスペーサ３０２、３０２が設けてあり、これらスペーサ３０２を感光体２両端部の非画像形成領域Ｎｉ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の大径部における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、本例では、５５μｍに設定した。
【００３１】
帯電ローラ３には、導電性基体２０１の部位より帯電用の電源４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の大径部における帯電面との間の空隙Ｈで放電が起こり、この放電により、感光体２の被帯電面が均一に帯電される。
【００３２】
電源４によ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。
【００３３】
スペーサの装着態様を図２により説明する。
帯電ローラ３の軸方向両端部に帯状のフィルム材を巻き付けてスペーサ３０２とし、このスペーサ３０２を感光体２の感光面に接触させ、帯電ローラ３と対向する感光体２の最大画像領域Ｌにおいて一定の微小ギャップ（空隙Ｈ）を得ている。電源４による印加バイアスは、ＡＣ重畳タイプの電圧の印加による。これにより、帯電ローラ３と感光体２との空隙Ｈからなる微小ギャップに放電を生じさせて感光体２を帯電させる。導電性基体２０１の帯電ローラ３の部位から両端側に出た軸部には図示しない軸受を介して伸張性のばね３０３、３０３で加圧する構成としている。
【００３４】
該図示省略の軸受は図示しない側板に形成した例えばＵ字状のガイド溝に摺動可能に嵌合されて上記ばね３０３により加圧されているものとする。これにより、空隙Ｈからなる微小ギャップの維持精度が向上する。
【００３５】
微小ギャップを形成するために巻き付けられているフィルム部材によるスペーさ３０２巻き付け方法は、硬質の材料からなる導電性基体２０１及び抵抗層２０２、さらに薄層２０３からなる帯電ローラ３の両端部にて、片面が粘着面に形成された該スペーサ３０２としての帯状をしたフィルム部材を帯電ローラ３周方向に巻き付けて固定する。
【００３６】
帯電ローラ３の左側の端部近傍を示した図３において、スペーサ３０２は、該帯電ローラ３の周方向の両端部で斜めにカットされていて、これら斜めにカットされた互いの切り口の端縁１８ａ、１８ｂが対向し、それら互いの切り口の端縁が対向し、そのカットされた両端の端縁の間に隙間を形成している。
【００３７】
このように、カットされた両端の端縁１８ａと１８ｂが互いに重なり合うことなく、その間に隙間Ｓを形成するようにして帯電ローラ３に固定する。これにより、スペーサ３０２は軸方向から見たとき、リング状の形状の全周にわたり端縁同士が切れ目がない状態となる。つまり、一周全ての位置について矢視Ｅのローラ軸方向にフィルム材１８が存在しない部分がない。
【００３８】
ここで、スペーサ３０２の巻き方向の端縁部は、前記したように斜めにカットされていて、先端部が鋭角状をしており、しかもその向きが円周上で対向しているので、帯電ローラ３が左右どちらの向きに回転しても、この鋭角状をした先端部から剥がれやすいと危険がある。
【００３９】
これを避けるため、本例では、前記像担持体と非接触となる前記フィルム部材の巻き付け方向の端縁部分は、帯電部材の周面に形成した窪み内に落ち込ませて固定した。
【００４０】
図３、図４に示すように、帯電ローラ３の表面部を構成する抵抗層２０２の部位であって、スペーサ３０２の巻き方向の端縁部が占める部位をカバーするようにして、窪み５を設けフィルム部材の巻き付け方向の端縁部分がこの窪みに落ち込むようにして固定したのである。
【００４１】
その際、窪み５を単純に一定深さの矩形の窪みとすると、スペーサ３０２の巻き方向の端縁部の全部が該矩形の窪みに落ち込んで、当該部位について空隙Ｈを形成しないこととなるので、これを避けるため、窪み５の形状は図３乃至５に示すように、Ｎ字状に形成した。
【００４２】
このようにＮ字状の窪み５を形成することにより、円筒上をした抵抗層２０２の表面部自体も、スペーサ３０２と同様、斜めにカットされたと同じ形状になるので、矢視Ｅ方向に実質的に切れ目がなくなり、該、窪み５に形成される鋭角上の部位を包むようにスペーサ３０２を貼り付けて固定することで、この貼り付けたれた端縁部は、窪み５の底部に位置するので、感光体２の周面に触れることはない。図５において、スペーサ３０２の貼り付け領域を２点左鎖線で示す。
【００４３】
図３、図５に示すように、スペーサ３０２の幅Ｗ１は窪み５の最大幅Ｗ２の内側であって、該窪み内に位置し、巻き付け方向の端縁部についても窪み５の斜め部分５ａ内に位置するようにカットされている。スペーサ３の斜めにカットされた両端の端縁１８ａと１８ｂが対向している個所であって、軸方向のＡ―Ａ’断面を示すと図５のようになり、スペーサ３の巻き方向の端縁部は窪み５内に位置し、接着固定されている。
【００４４】
こうして、スペーサ３０２を構成するフィルム材の端縁部分が感光体２の表面に接することなく、窪み５内に収められる。なお、図４、５では、薄層２０３は図示を省略している。
【００４５】
図４に符号ａで示したように、スペーサ３０２の両端部の斜めにカットした端縁部及び側面部分は、帯電ローラ３に形成した窪み５の低部に折曲して固定される。なお、窪み５の円周方向の大きさは長さＲであり、斜めにカットされた部分を収めることができる大きさとしている。
【００４６】
こうすることにより、フィルム部材の端縁部分が剥れ重なり合っても、フィルム部材の重なり合った部分は帯電部材の窪み部分に逃げることができる、これにより、スペーサ３０２が損なわれないので、帯電ローラ３と感光体２との微小ギャップである空隙Ｈを一定に確保でき、均一な帯電状態を得ることができる。
窪み５の深さは、スペーサ３０２の厚み以上あればよく、好ましくは、該スペーサ３０２を構成するフィルム部材の厚さの２倍の深さがあればよい。
【００４７】
スペーサ３０２を構成するフィルム部材を帯電ローラ３に取りつけることで、帯電ローラ３と感光体２の間に微小ギャップを維持する場合、フィルム部材の厚みで微小ギャップの大きさを規定することになる。しかし、フィルム部材の端縁部分が帯電ローラ３から剥がれると、剥がれたフィルム部材が折れて曲がり重なり合い、局部的にフィルム部材が２重になった状態になり、ギャップの大きさが大きくなり、ギャップが広がってしまうことがある。
【００４８】
本例では、剥がれ易いフィルム部材の端縁部を窪み５内に収納しているので、剥がれ難いばかりでなく、仮にフィルム部材が端縁部分で剥がれ、フィルム部材が重なり合った場合でも、窪み５の深さがあるので、フィルム部材が感光体２に接触することがなく、画像や感光体を損なうことがない。
【００４９】
つまり、スペーサ３たるフィルム部材の端縁部分は、もともと感光体２に接触していないので、フィルム部材の端縁部分が剥れ重なり合っても、フィルム部材の重なり合った部分は帯電ローラ３に形成した窪み５内に逃げることができる。
これにより、帯電ローラ３と感光体２の微小ギャップ（空隙Ｈ）が大きくならないので、均一な帯電を行うことができる。
【００５０】
例３（請求項３対応）
これまでの例で、窪み５の深さｔ２が浅く、窪み５がスペーサ３０２を構成するフィルム部材の厚みｔ１（これは、空隙Ｈに相当する）以下の場合、フィルム部材が仮に折れ曲がり２重になった場合には、該重なりの部分は、窪み５内に逃げることができず、フィルム部材が重なった部分では空隙Ｈが、本来の大きさ以上になってしまい、ギャップが広がってしまう。
【００５１】
図６乃至９において、スペーサ３０２の１枚分の厚さで形成される空隙Ｈの大きさと、スペーサ３０２を構成するフィルム部材の端縁部が剥がれて重なり部６０１を構成したときの状態を示す。なお、図６乃至９は、図４と同様に、帯電ローラ３のＡ−Ａ’断面に対応する図である。
【００５２】
図６に示したケースでは、窪み５の深さｔ２がスペーサ３０２の厚さｔ１の２倍以上ある場合である。この場合、スペーサ３０２たるフィルム部材の重なり部６０１は、窪み５内に完全に隠れる。このため、フィルム部材の重なり部６０１が感光体２に接触することがないため、帯電ローラ３と感光体２との微小ギャップ（空隙Ｈ）が大きくならず、均一な帯電を行うことができる。
【００５３】
図７に示したケースでは、窪み５の深さｔ２がスペーサ３０２の厚さｔ１以上で２倍以下の場合である。この場合、フィルム部材の重なり部６０１は、窪み５から上方に飛び出すが、重なり部６０１が感光体２に接触することはない。このため、帯電ローラ３と感光体２との微小ギャップ（空隙Ｈ）が大きくなることはなく、均一な帯電を行うことができる。
【００５４】
図８に示したケースでは、窪み５の深さｔ２がスペーサ３０２の厚さｔ１以下しかない場合である。この場合、フィルム部材の重なり部６０１は、微小ギャップ（空隙Ｈ）より大きく飛び出してしまう。このため、重なり部６０１が感光体２に接触してしまう。よって、重なり部６０１では、帯電ローラ３と感光体２との微小ギャップ（空隙Ｈ）が大きくなってしまう。本例は適切ではない。
【００５５】
図９に示すケースでは、窪み５が全くない場合である。この場合、フィルム部材の重なり部６０１は、フィルム部材１枚の厚さの２倍の大きさになる。このため、重なり部６０１では、帯電ローラ３と感光体２との微小ギャップ（空隙Ｈ）が大きくなってしまう。本例は適切ではない。
【００５６】
以上により、窪み５の深さｔ２はスペーサ３０２を構成するフィルム部材の厚みｔ１以上あればよく、これにより、スペーサ３０２を構成するフィルム部材の端部が剥れ重なり合っても、重なったフィルム部材が帯電ローラ３の窪み５に逃げることができ、帯電ローラと感光体２との微少ギャップ（空隙Ｈ）が大きくならないので、均一な帯電を行うことができる。
【００５７】
例４（請求項４対応）
これまでの例で、帯電部材、帯電ローラ３などでは放電が起きた部分には、放電生成物が堆積する。この放電生成物は粘着性があるため、空隙Ｈを以って形成されるギャップ部分で放電が生じると、ギャップ部分が粘着性を持ち、微紛体を引きつけてしまう。窪み５の近傍に微紛体が付着すると、スペーサを構成するフィルム部材が剥がれやすくなってしまう。
【００５８】
そこで、本例では帯電ローラ３に形成した窪み５部分は、当該帯電ローラの放電部分に比べて高抵抗とした。この放電部分とは、図２におけるスペーサ３０２、３０２間の領域であり、最大画像幅Ｌに相当する。
【００５９】
これにより、窪み５の部分に微紛体が付着しないようになるので、フィルム部材が剥がれにくくなる。高抵抗にするには、抵抗剤をスプレーコートする。或いは、別部材で製作した部材を該当個所に組み合わせる。当該部分の抵抗値としては、本例において、１０の３乗Ωがよい。
【００６０】
例５（請求項５対応）
これまでの例で、感光体３と帯電ローラ３との距離（空隙Ｈ）がある距離を越えて大きくなると、異常放電が発生してしまう。ここで、上記のある距離は、空隙Ｈを広げていったときの異常画像の発生有無で判断した。異常画像の発生した微小ギャップは、空隙Ｈが１００μｍ以上のときであった。（現時点では、１００μｍ以上の微小ギャップでストリーマ放電を発生しない材料はないが、将来は出てくる可能性はありうる。）この原因は、微小ギャップが広いと、放電のパスが長くなり、放電のエネルギーが大きくなりすぎ、異常放電になってしまうためである。微小ギャップを１００μｍ以下にすることで、放電パスが適切長さとなり、異常放電が発生しない。本例に関しては、後述の［実験２］を参照。
【００６１】
例６（請求項６対応）
これまでの例で、空隙Ｈが安定しても、環境変動で帯電ローラ３の抵抗が変動すると、放電が不安定となり、その結果、帯電電位が安定しないという課題がある。
【００６２】
そこで、本例では、帯電ローラ３の少なくとも放電部分（図２において空隙Ｈを以って感光体２と対向している領域、少なくとも両スペーサ３０２、３０２間の領域）の最外層は、電子伝導性の表面層で構成した。ここで、電子伝導性の表面層とは、図１における薄層２０３のことであり、前記したように、フッ素系樹脂にカーボン或いは金属錯体を混入した薄層である。製法は、これらの粉体或いはペレット状のものを混ぜたものを揮発性の溶媒に溶かしてスプレーコートして形成する。
【００６３】
放電部分の最外層を電子伝導性の材料で構成したことにより、安定した放電を行うことができる。すなわち、低湿環境や高湿環境になったとしても、電子伝導性の表面層が、部材内部の水分の出入りを抑えるため、帯電部材の抵抗変動が小さくなる。よって、放電が安定し、環境での帯電電位の変動が小さくなる。
【００６４】
例７（請求項７対応）
帯電ローラ３について、放電部分の表面層（最外層）の抵抗が低いと、表面抵抗率が低下する。すると、電流経路が表面にも形成され、帯電ローラ３に放電サイトが形成され、放電が疎になり放電エネルギーが空間に均一化されず、放電集中が発生する。このため、空隙Ｈが安定していても、異常放電が発生しやすくなる。
【００６５】
そこで、本例では、放電部分の最外層を構成する部位、薄層２０３の抵抗は帯電ローラ３を構成する抵抗層２０２の抵抗よりも高いようにした。このようにすることにより、表面方向に電流経路が形成されないため、放電が均一化される。
このため、異常放電が発生しない。
【００６６】
例８（請求項８対応）
帯電ローラ３や感光体２などは後述するように本体筐体に収められている。筐体には、これらの駆動系が設けられるので、これら帯電ローラや感光体などを収める筐体は絶えず振動しており、振動のパターンによっては帯電ローラ３と感光体とのギャップを維持するスペーサ３０２としてのフィルム部材が感光体２から離れてしまい、帯電ローラ３と感光体２との間の空隙Ｈが広がってしまうおそれがある。
【００６７】
そこで、本例では、振動によって、帯電ローラ３に設けたスペーサ３０２を構成するフィルム部材が感光体２から離れないようにするため、帯電ローラ３を、感光体２に向けて加圧する加圧手段を付帯した。加圧手段として、本例では、ばねを使用し、図２で示したように、帯電ローラ３の両端部に突出している導電性基体２０１による軸部に装着された図示しない軸受部を伸張性のばね３０３で押圧するようにした。ここで、軸受は、図示しない側板に形成したＵ字状の溝に可動に保持されている。ばね３０３の加圧により、帯電ローラ３は、スペーサ３０２の部位が感光体２に押し当てられる。上記Ｕ字状の溝の向きは感光体２の中心に向かっている。
【００６８】
帯電ローラ３を加圧手段で加圧することにより、帯電ローラ３の振動を抑制でき、帯電ローラ３とスペーサと感光体２とが離れてしまうことがなくなる。
【００６９】
例９（請求項９対応）
帯電部材が鋭利な形状をしていると、鋭利な部分に電界が集中し、ストリーマ放電が発生する。そこで、本例では、帯電部材はローラ形状の帯電ローラ３としている。
【００７０】
帯電部材をローラ形状としたのは、異常放電が発生しにくい形状を持たせるためである。そこで、帯電部材を円柱状、つまり軸対称の形状である帯電ローラ３とした。
【００７１】
よって、帯電ローラ３の表面形状は軸受で支持する部分を除き全て曲率面となっている。このため、感光体２へ一定の微小ギャップ（空隙Ｈ）の形成を容易に行うことができ、また、帯電ローラ３の電界が集中しにくい曲率面を対向させることを容易に行うことができる。また、軸対称であるため、取り付けを確実に行うことができる。
【００７２】
［２］画像形成装置（請求項１０〜１５）
図１０は、現像手段で未転写トナーを回収する画像形成装置の例を示し、中間転写体を用い、フルカラー画像を形成することができるタンデムタイプの画像形成装置の一例を示す。図１１は、リボルバタイプのフルカラー画像形成装置の例である。
【００７３】
図１０において、画像形成装置１００は、図示しない本体筐体内に以下の構成の部材が収められている。図１０中、時計方向に回転駆動される像担持体としてのドラム上をした４つの感光体２が収納されている。
【００７４】
これらの感光体２まわりの部材構成は各感光体２とも共通であるので、任意の感光体２に着目して説明する。感光体２の周囲には、帯電部材としての帯電ローラ３、露光用の光を出射する書込み装置１０１、現像手段１０２、一次転写機能を有する転写コロ１０３等がある。書込み装置１０１は、例えば、ＬＥＤアレイなどの発光素子を使用して光を出射する装置を使用したり、或いはレーザビームを光源としてレーザービームを出射するレーザー走査装置を使用することができる。レーザ光源を使用する場合、知られるようにトロイダルダルレンズやｆθレンズなど各種レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど走査手段などを含む構成とし、各作像装置共通とすることができる。感光体２と転写コロ１０３との間には、ローラ１０５、１０６間に張設された中間転写ベルト１０４が介在している。
【００７５】
図１０において、中間転写ベルト１０４は左右方向に張設されていて、該ベルトの上側に沿って、感光体２及び該感光体まわりのプロセス部材（帯電ローラ３、書込み装置１０１、現像手段１０２）などによる作像装置が４つ並んでいる。
書込部３は４つの感光体共通用として１つだけ設ける場合もある。
【００７６】
４つの作像装置はフルカラーを再現するシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４つのカラーに対応しており、これらに対応する４つの作像装置を順に符号１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃで示す。
【００７７】
画像形成に際しては、各作像装置において、感光体２の回転により帯電ローラ３により、感光体２が帯電され、書込み装置１０１で画像データで変調されることにより該当する色用の画像情報を含む光として出射される露光光により画像露光されて静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段１０２を通過する間にトナーにより単色トナー像としてカラーで現像される。
【００７８】
各感光体２上のトナー像は、回転する中間転写ベルト１０４の同一の被転写部が、各転写コロ１０３を通過するタイミングで形成され、該中間転写ベルト１０４の移動に応じて、各作像部における各転写コロ１０３により印加される転写バイアスのもとで中間転写ベルト１０４上に順に重ね転写されて、フルカラーのトナー画像が形成される。
【００７９】
中間転写ベルト１０４上の重ね転写トナー像は、最終記録媒体であるシート状媒体１４上に、ローラ１０５と二次転写ローラ１０７とのニップ部で一括転写される。このシート状媒体１４は、図示省略の定着手段を通過する間に定着されて、排紙トレイ上に排出される。
【００８０】
図１０に示したタンデムタイプの画像形成装置では、４つの感光体及びプロセス部材を中堅転写ベルトに沿わせて並べて配置したが、図１１に示したリボルバタイプの画像形成装置では、１つの感光体２のまわりに、１つの帯電ローラ３、１つの書込手段４、４つの現像手段を配置している。この４つの現像手段とは、シアン用の現像手段１０２Ｃ、マゼンタ用の現像手段１０２Ｍ、イエロー用の現像手段１０２Ｙ、ブラック用の現像手段１０２Ｋである。本例においても、ローラ１０５、１０６などで張設された中間転写ベルト１０４があり、また、ローラ１０５に対向して二次転写ローラ１０７が設けられている。
【００８１】
図１０の画像形成装置では、中間転写ベルト１０４が１回転する間にフルカラーの重ねトナー画像が形成されると共に、シート状媒体１４への転写が行われるが、図１１の画像形成装置では、複数の現像手段を切り替えることにより、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、二次転写ローラ１０７のある二次転写部で中間転写ベルト１０４上のカラートナー像をシート状媒体１４に転写し、転写されたフルカラートナー像を図示しない定着手段により定着して排紙トレイに導く。
【００８２】
何れの画像形成装置においても、露光に先立ち感光体２を帯電ローラ３により帯電し、露光により静電潜像を形成するものであり、帯電ローラ３は、前記説明した態様ものとして構成することができる。また、フルカラー用でなく、つまり、図１０の構成において作像装置が１つで中間転写ベルトを設けずにシート状媒体にトナー像を直接転写するタイプの画像形成装置や、或いは、図１１の構成において現像手段が１つだけ設けられていて中間転写ベルトを設けずにシート状媒体にトナー像を直接転写するタイプの画像形成装置においても適用できる。
【００８３】
図１０の例における現像手段１０２、図１１の例における現像手段１０２Ｃ、１０２Ｍ、１０２Ｙ、１０２Ｋとして、感光体２に近接対向して現像ローラＲを配置している。これは現像方式として２成分系現像剤を使用する場合、１成分現像剤を使用する場合何れにおいても同じである。
【００８４】
例１０（請求項１０対応）
例９において説明した画像形成装置において、像担持体としての感光体２の表面に凹凸があると、帯電ローラ３により形成する微小ギャップ（空隙Ｈ）が変動してしまう。とくに上記微小ギャップが広がりすぎると、異常放電が発生してしまう。
【００８５】
そこで、安定した放電を行うため、本例では、感光体２としてアモルファスシリコンを用いた。アモルファスシリコンを用いることで、感光体２の平滑性が劇的に向上する。よって、帯電ローラ３と感光体２間の微小ギャップ（空隙Ｈ）の変動が非常に小さくなる。
【００８６】
例１１（請求項１１対応）
例９に説明した画像形成装置において、感光体２の磨耗が急速に進行すると帯電ローラ３と感光体２との間の微小ギャップ（空隙Ｈ）が変動し、均一な帯電を行えなくなる。
【００８７】
そこで、本例では、ギャップ変動、とくに拡大による放電の不安定化（ストリーマ放電への移行）を防止するため、感光体２の表層にフィラーを分散し強化した。硬度に優れる表層にフィラーを分散し強化したＯＰＣ（ｏｐｔｉｃａｌｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いるので、経時において極めて安定なギャップの維持が実現でき、安定した帯電を行うことができる。
【００８８】
例１２（請求項１２、１３対応）
例９に説明した画像形成装置において、帯電ローラ３と感光体２が別々に画像形成装置本体に対して脱着交換されると、交換時に微小ギャップ（空隙Ｈ）を一定に維持し難くなる。
【００８９】
そこで、本例では、少なくとも帯電ローラ３と感光体２とを一体的に支持したユニットであるプロセスカートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱自在に構成した。
【００９０】
図１０に示した画像形成装置の例においては、感光体２及びそのまわりに構成された帯電ローラ３、書込み装置１０１、現像手段１０２などからなる作像装置を４組、共通のフレーム１２０に取り付けることによりプロセスカートリッジを構成している。
【００９１】
その上で、該フレーム１２０の両サイドに形成した取り付け基準凸部１２２を画像形成装置本体に形成したガイド１２１に着脱自在に嵌合させて、当該プロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱自在としている。
【００９２】
図１１に示した画像形成装置においても、同様に、感光体２及びそのまわりに構成された帯電ローラ３、書込み装置１０１、現像手段１０２Ｃ、１０２Ｍ、１０２Ｙ、１０２Ｋなどからなる作像装置を、共通のフレーム１２０に取り付けることによりプロセスカートリッジを構成している。
【００９３】
その上で、該フレーム１２０の両サイドに形成した取り付け基準凸部１２２を画像形成装置本体に形成したガイド１２１に着脱自在に嵌合させて、当該プロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱自在としている。
【００９４】
これらの例において、フレーム１２０は、前記例における側板に相当し、該フレーム１２０、感光体２及び帯電ローラ３が共通に取り付けられているので、帯電ローラ３感光体２との位置関係は、当該プロセスカートリッジを画像形成装置に対して着脱することによって変動することはない。フレームには、少なくとも、帯電ローラ３と感光体２を取り付ける構成によりかかる利益を得る。
【００９５】
プロセスカートリッジにすることにより、予め定めた帯電ローラ３と感光体２間の微小ギャップ（空隙Ｈ）が一定に保たれる。さらに交換時も、帯電ローラ３と感光体２を同時に交換するため、微小ギャップが変動することがなく、メンテナンスが容易である。
【００９６】
図１０、図１１の例において、感光体２には、現像手段を構成する現像剤担持体、所謂現像ローラＲが近接対向配置されている。このため、仮に、プロセスカートリッジという概念を採用しない場合には、現像手段１０２などを交換するため、該現像手段を画像形成装置本体から着脱する際に、感光体２に誤って触れることがある危険を避けるため、交換作業が極めて困難になる。また、誤って触れた場合には感光体が傷つくし、帯電ローラ３と感光体２間の微小ギャップ（空隙Ｈ）が変動してしまう。
【００９７】
そこで、本例では、図１０の例ではフレーム１２０と一体的に現像手段１０２、図１１の例ではフレーム１２０と一体的に現像手段１０２Ｃ、１０２Ｍ、１０２Ｙ、１０２Ｋなどを取り付けることで、帯電ローラ３、感光体２と共に一体として画像形成装置に対して着脱自在としている。
【００９８】
なお、中間転写ベルト１０４及び転写コロ１０３はプロセス上、感光体２に対して図示省略の手段により接離自在の構成としているので、プロセスカートリッジに含める必要はない。
【００９９】
このように、感光体２に接触する部材を全てプロセスカートリッジとして一体化することで、一体交換となり、交換時に微小ギャップが変動することがない。
【０１００】
例１３（請求項１４対応）
図１０、図１１に例示したように感光体２を複数具備していて、これら複数の感光体のそれぞれに現像手段により異なる色のトナー画像を形成し、該異なる色のトナー画像を被転写媒体に順に重ね合わせてカラー画像を得る画像形成装置において、特に、帯電ローラ３による帯電電位が安定しないと画質が安定しない。
【０１０１】
そこで、本例では、既に説明したように帯電ローラ３に関する種種の方策により、安定した帯電を行うことができ、結果として画質の安定したカラー画像を得ることができる。
【０１０２】
例１４（請求項１５対応）
図１０、図１１に示した画像形成装置では、感光体２のまわりには、帯電ローラ３、露光手段としての書込み装置１０１、現像手段１０２（１０２Ｃ、１０２Ｍ、１０２Ｙ、１０２Ｋ）、転写手段としての転写コロ１０３、中間転写ベルト１０４などが設けられていて、前記転写手段による転写後に前記感光体２上に残留する未転写トナーを前記現像手段で回収することとしたクリーナレスシステムを採用している。
【０１０３】
従来の画像形成装置では、感光体２上、転写後であって帯電前の部位に感光体クリーニング装置が設けられていた。本例の画像形成装置では、かかるクリーニング装置を不要とし、感光体２に近接している現像ローラＲ、該現像ローラＲのまわりに形成され、感光体２に摺接する磁気ブラシにより、転写後に感光体上に残留する未転写のトナーを除去するクリーナレスシステムを採用しているのである。
【０１０４】
かかるクリーナレスシステムを採用する画像形成装置では、未転写トナーを現像手段の部分で回収するので、未転写トナーが帯電ローラ３の部位を通過することとなり、スペーサ３０２を構成するフィルム部材の近傍にも大量にやってくる。このため、トナーによるフィルム部材の剥がれが発生しやすく状況にあるが、帯電ローラ３に対して、これまで説明したような本発明を適用する結果、フィルム部材の端縁部分が剥がれ、フィルム部材が重なり合った場合でも、フィルム部材が感光体２に接触することはない。
【０１０５】
［３］実験例
［実験１］帯電ローラと感光体間ギャップの抵抗が低く、ギャップ部でも放電が起きる場合の不具合についての実験（請求項４関連）
ギャップ保持部材（スペーサ３０２）近傍と感光体２の間でも放電を生じさせるために、窪み５の部分の抵抗を高抵抗にしていない帯電ローラを用意した。
この帯電ローラを、コピー機：ｉｍａｇｉｏ４５７０（リコー製）の画像形成装置の改造機に装着し、画像出力を行った。
【０１０６】
［実験装置と条件］
コピー機：ｉｍａｇｉｏ４５７０改造機
電源４による印加バイアス：ＤＣ（―９５０Ｖ）＋ＡＣ（２．２ｋＶｐｐ、１．２ｋＨｚ、ｓｉｎ波）
帯電ローラ：導電性樹脂層をもつ図１、図２の構成を持つハードローラ。
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（厚さ：５０μｍ）をスペーサ３０２として巻き付けた。
環境条件：２５°Ｃ、相対湿度６５％
出力画像：ハーフトーン画像
すると、８，０００枚の画像出力を行ったところで、ギャップ保持部材（スペーサ３０２）であるフィルム部材にトナーがわずかに固着していた。
さらに、３０，０００枚の画像出力を行ったところ、出力画像に異常放電による斑点状の異常画像が現われた。
【０１０７】
このときのギャップ保持部材は、トナーがびっしりと固着していた。このときの帯電ローラ３と感光体２の間のギャップは、１５０μｍにもなっていた。つまり、帯電ローラと感光体の間のギャップが広がりすぎて、放電が安定せずストリーマ放電が生じてしまったのである。
【０１０８】
放電が生じるギャップ保持部材（スペーサ３０２）を用いた場合は、放電によりギャップ保持部材に放電生成物が堆積する。この放電生成物は高湿度環境の下では、粘着性があるため、トナーが固着しやすい状況にある。感光体上のギャップ保持部材との接触部分は画像領域外のため、トナーがわずかにしかないが、ギャップ保持部材は粘着性があるためトナーが徐々にではあるが固着してしまうのである。そして、ギャップ保持部材にトナーが層になって固着し、最終的には、異常放電が発生するほどギャップが広がってしまうのである。
つぎに、帯電ローラ３に流れる電流をオシロスコープで観察した。
ギャップ保持部材にトナーが固着していない状態では、図１２（ａ）に示す電流波形７０１が観察された。
これに対し、ギャップ保持部材にトナーが固着した状態では、図１２（ｂ）に示すように異常放電を示すパルス状の電流７０２がオシロスコープ上で観察された。この電流パルスは、この測定系で、波高の絶対値が０．７ｍＡもの大きさがあった。
【０１０９】
このように、電流波形からも、ギャップ保持部材にトナーが固着してギャップが広がってしまうと、異常放電が生じてしまうことがわかる。
【０１１０】
［実験２］ローラと感光体間の微小ギャップと異常画像（斑点状のムラ）の関係帯電ローラと感光体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。
【０１１１】
（実験装置と条件）
コピー機：ｉｍａｇｉｏ４５７０改造機
図１、２に示す電源４による印加バイアス：ＤＣ（―９５０Ｖ）＋ＡＣ（２．２ｋＶｐｐ、１．２ｋＨｚ、ｓｉｎ波）
帯電ローラ３：導電性樹脂層をもつ図１、２の構成を持つハードローラ
微小ギャップ保持方法：帯電ローラの両端に、スペーサ３０２として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）。
【０１１２】
環境条件：２５°Ｃ、相対湿度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。
【０１１３】
【表１】

【０１１４】
この結果より、帯電ローラ３と感光体２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。
【０１１５】
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。
ちなみに、ＰＥＴフィルムを２枚重ねると、帯電ローラと感光体の間のギャップ１００μｍを超える厚さになってしまい、部分的に、斑点状のムラが出力画像に現われた。
【０１１６】
［実験３］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
帯電ローラと感光体との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と帯電電位の関係を図１３に示す。
【０１１７】
これより、ギャップ（ｇａｐ）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（図において符号８０１で示す。）は、ギャップに依存していおり、ギャップが広がると放電開始電圧が高くなるのである。
【０１１８】
これより、帯電ローラ３が感光体２に非接触の場合、機械からの振動や環境の変化で帯電ローラと感光体のギャップが変動する可能性があるが、図１３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。
【０１１９】
次に、ＡＣ帯電を行ったときの、Ｖｐｐと帯電電位の関係を図１４に示す。
【０１２０】
このグラフより、Ｖｐｐが放電開始電圧Ｖｔｈの２倍（図１４に符号９０１で示すレベル）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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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行うことができるのである。
【０１２３】
ところで、ギャップと帯電電位の関係は、パッシェンの法則によって説明することができる。
【０１２４】
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、経験式▲１▼によってあらわされる。
【０１２５】
Ｖｔｈ＝６．２×ｄ＋３１２…４０≦ｄ≦１２０（μｍ）……▲１▼
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ＶＯをとすると
Ｖ＝ＶＯ−Ｖｔｈ…▲２▼
と表される。
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。
【０１２６】
［実験４］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
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°Ｃ、相対湿度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°Ｃ程度においては相対湿度２０％程度と考えられる。本発明はこのような環境条件内で経時品質に優れる帯電装置を提供するように考えられている。
【０１２７】
吸湿の影響の小さい３０°Ｃ、相対湿度２０％条件下において本発明のような空隙Ｈ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１５に示す符号Ｊで示しまた、該Ｊ部の拡大図に示すように中抵抗層の吸湿膨張によりギャップ部材が延伸できない為に帯電ローラ３と感光体２が当接してしまう場合がある。
【０１２８】
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１５に符号Ｑで示しまた、該Ｑ部の拡大図で示すように、その部分で当接が発生してしまう。符号Ｊで示した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、符号Ｑで示した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。よって、帯電ローラ３としては、硬質の材料からなる導電性基体２０１及び抵抗層２０２を用いるのがよい。
【０１２９】
また、ゴムローラとハードローラを用いた場合の、環境とギャップの関係を表２に示す。
【０１３０】
【表２】

【０１３１】
表２により、帯電ローラ３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（空隙Ｈ相当）が非常に狭くなってしまった。
【０１３２】
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。
【０１３３】
なお、図１〜９を用いて説明した実施例は、現像手段の部分で未転写トナーを回収するクリーナレスシステムの画像形成装置に適用できるだけでなく、感光体上の転写、帯電間にクリーニングブレードなどのクリーニング手段を設けて未転写トナーをクリーニングするタイプの画像形成装置にも適用することができる。
【０１３４】
【発明の効果】
請求項１の発明では、スペーサたるフィルム部材の端縁部分が像担持体と接しないため、フィルム部材の端部が剥れにくく、また剥がれ重なり合っても、フィルム部材が像担持体に接触しない。これにより、帯電部材と像担持体の微小ギャップが大きくならないので、均一な帯電を行うことができる。
【０１３５】
請求項２の発明では、スペーサたるフィルム部材の端縁部分は、もともと像担持体に接触していないので、フィルム部材の端縁部分が剥れ重なり合っても、フィルム部材の重なり合った部分は帯電部材の窪み部分に逃げることができる、これにより、帯電部材と像担持体の微小ギャップが大きくならないので、均一な帯電を行うことができる。
【０１３６】
請求項３の発明では、フィルム部材からなるスペーサの端部が剥れ重なり合っても、重なったフィルム部材が帯電部材の窪み部分に逃げることができる、これにより、帯電部材と像担持体の微少ギャップが大きくならないので、均一な帯電を行うことができる。
【０１３７】
請求項４の発明では、ギャップ形成部分に微紛体が付着することがないため、スペーサを構成するフィルム部材が剥がれにくくなる。請求項５の発明では、微小ギャップを１００μｍ以下にすることで、放電パスが適切長さとなり、画質を損なう異常放電が発生しない。請求項６記載の発明では、放電部分の最外層を電子伝導性の材料で構成したことにより、安定した放電を行うことができる。
【０１３８】
請求項７の発明では、表面方向に電流経路が形成されないため、放電が均一化される。このため、異常放電が発生しない。
【０１３９】
請求項８の発明では、帯電部材の振動を抑制でき、帯電部材のフィルム部材と像担持体が離れてしまうことがなくなる。
【０１４０】
請求項９の発明では、帯電部材は異常放電が発生しにくい円柱状、つまり軸対称の形状の帯電ローラであり、微小ギャップを以って曲率面を像担持体に対向させることを容易に行うことができ、また、軸対称であるため、取り付けを確実に行うことができる。
【０１４１】
請求項１０の発明では、像担持体としてアモルファスシリコンを用いることで、平滑性が劇的に向上し、帯電部材と像担持体間の微小ギャップの変動が非常に小さくなる。
【０１４２】
請求項１１の発明では、硬度に優れる表層にフィラーを分散し強化したので経時において極めて安定なギャップの維持が実現でき、安定した帯電を行うことができる。
【０１４３】
請求項１２の発明では、帯電部材と像担持体との位置関係は、これらがプロセスカートリッジと共に画像形成装置に対して着脱されるので、これらを画像形成装置に対して着脱によって変動することはなく、メンテナンスが容易となる。
【０１４４】
請求項１３の発明では、像担持体に近接する部材である現像手段をプロセスカートリッジとして一体化することで、一体交換となり、交換時に帯電部材と像担持体との間の微小ギャップが変動することがない。
【０１４５】
請求項１４の発明では、安定した帯電を行うことができ、結果として画質の安定したカラー画像を得ることができる。
【０１４６】
請求項１５の発明では、フィルム部材の端縁部分は、もともと像担持体に接触していないので、フィルム部材の端縁部分が剥れ重なり合っても、フィルム部材の重なり合った部分は帯電部材の窪み部分に逃げることができる、これにより、帯電部材と像担持体の微小ギャップが大きくならないので、均一な帯電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】帯電ローラと感光体との配置を説明した模式図である。
【図２】帯電ローラと感光体との配置を説明した斜視図である。
【図３】帯電ローラの端部を示した部分正面図である。
【図４】図３における帯電ローラのＡ−Ａ’部分断面図である。
【図５】帯電ローラの端部を示した部分斜視図である。
【図６】帯電ローラの端部を示した拡大部分断面図である。
【図７】帯電ローラの端部を示した拡大部分断面図である。
【図８】帯電ローラの端部を示した拡大部分断面図である。
【図９】帯電ローラの端部を示した拡大部分断面図である。
【図１０】画像形成装置の概略構成を説明した図である。
【図１１】画像形成装置の概略構成を説明した図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ電流波形を示した図である。
【図１３】帯電ローラと感光体との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と帯電電位の関係を示した図である。
【図１４】ＡＣ帯電を行ったときの、Ｖｐｐと帯電電位の関係を示した図である。
【図１５】吸湿膨張による影響を説明した帯電ローラ及びその拡大図である。
【符号の説明】
３帯電ローラ
５窪み
３０２スペーサ

Claims

帯電部材に薄いフィルム部材からなるスペーサを巻き付け、このスペーサを介して前記帯電部材を像担持体に対向配置することで、前記帯電部材を像担持体に近接させて配置する構成において、
前記帯電部材に巻き付けた前記フィルム部材の巻き付け方向の端縁部分は、像担持体と非接触にしたことを特徴とする帯電部材。
請求項１記載の帯電部材において、
前記像担持体と非接触となる前記フィルム部材の巻き付け方向の端縁部分は、帯電部材の周面に形成した窪み内に落ち込ませて固定したことを特徴とする帯電部材。
請求項２に記載の帯電部材において、前記窪みの深さは前記スペーサを構成するフィルム部材の厚み以上であることを特徴とする帯電部材。
請求項２乃至３の何れか一つに記載の帯電部材において、
前記帯電部材の窪み部分は、当該帯電部材の放電部分に比べて高抵抗であることを特徴とする帯電部材。
請求項２乃至４の何れか一つに記載の帯電部材において、
前記スペーサの厚みを以って形成される帯電部材の放電部分の間隙は、１００μｍ以下であることを特徴とする帯電部材。
請求項１乃至５の何れか一つに記載の帯電部材において、
帯電部材の少なくとも前記放電部分の最外層は、電子伝導性の表面層で構成されていることを特徴とする帯電部材。
請求項６記載の帯電部材において、
前記表面層の抵抗は帯電部材を構成する抵抗層の抵抗よりも高いことを特徴とする帯電部材。
請求項２乃至７の何れか一つに記載の帯電部材において、
前記帯電部材は、前記像担持体に向けて加圧する加圧手段を付帯していることを特徴とする帯電部材。
請求項１乃至８の何れか一つに記載の帯電部材において、該帯電部材はローラ形状であることを特徴とする帯電部材。
露光に先立ち像担持体を帯電部材により帯電し、前記露光により静電潜像を形成する画像形成装置において、
前記帯電部材が前記請求項１乃至９の何れか一つに記載の帯電部材であり、前記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１０記載の画像形成装置において、像担持体は表層にフィラーを分散し強化したことを特徴とする画像形成装置。
請求項１０又は１１に記載の画像形成装置において、
少なくとも前記帯電部材と前記像担持体とを一体的に支持したユニットであるプロセスカートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とする画像形成装置。
請求項１２記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジには現像手段が一体的に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１０乃至１３の何れか一つに記載の画像形成装置において、
当該画像形成装置は、前記像担持体を複数具備していて、これら複数の像担持体のそれぞれに現像手段により異なる色のトナー画像を形成し、該異なる色のトナー画像を被転写媒体に順に重ね合わせてカラー画像を得る画像形成装置であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１０乃至１３の何れか一つに記載の画像形成装置において、
前記像担持体のまわりには、帯電部材、露光手段、現像手段、転写手段が設けられていて、前記転写手段による転写後に前記像担持体上に残留する未転写トナーを前記現像手段で回収することとしたクリーナレスシステムを採用していることを特徴とする画像形成装置。