JP2006323366A - 帯電装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電極101上に混合ガスプラズマ(ジボラン:水素化ホウ素B2H6、水素、アンモニア、アルゴン)と同時にデフォーカス(多少集光した)紫外エキシマレーザー(λ:193nm、f:1030Hz)を照射してsp3結合性5H−BN材料の薄膜102を形成してなる電子放出素子1を用いて、sp3結合性5H−BN材料の薄膜102に電圧を印加することで電子を放出させて像担持体を帯電させる。
【選択図】図1
Description
明珍寿史他、「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。
また、図4に示す第4例に係る電子放出素子31は感光体の円筒状基体の形状に合わせて円弧のように湾曲したシート状の電極131にsp3結合性材料の薄膜132を固定化して形成したものである。なお、第1例、第4例において、薄膜102、132の代わりにsp3結合性材料の粉体112、122を分散して固定化して形成してもよい。
一般的に、コロナ放電を用いて帯電を行なう場合においては、非常に多くのオゾンや窒素酸化物(NOx)を生じさせる。これは、電子衝突による窒素分子の解離エネルギーは24.3eV、電子衝突による酸素分子の解離エネルギーは8eVであるところ、コロナワイヤーから放出される電子のエネルギーは30eV以上であり、電子衝突により気体分子が解離するためである。
この帯電装置は、複数の電子放出素子1をステンレス、ニッケル、アルミニウムなどからなる電極部材2上に隙間なく並べて配置し、導電性接着剤を用いて接着固定することで、電子放出アレイ10を構成し、この電子放出アレイ10に対して直流電源3から電圧を印加する構成としている。
なお、電子放出素子アレイ10に印加する電圧を−300Vとしたのは、ギャップ20μmのときのパッシェンの法則による放電限界電圧−436Vに対して十分低い電圧とすることで、放電の発生を防止するためである。
また、ギャップGが大きくなると、電子放出素子1からの放出電子が像担持体201まで到達しにくいことが確認できた。したがって、後述するように、ギャップGが大きい場合は、必要な帯電電位を得るためには、放出電子を加速し像担持体201まで到達させるためのグリッドを備えることが好ましいことになる。
この実施形態では、上述した第1実施形態の電子放出素子アレイ10を絶縁性の略コ字状のケース4内に収納し、ケース4の開口部4aを像担持体201に対向するように配置する。そして、ケース4の開口部4aにステンレス製のグリッド7を取り付け、このグリッド7に電源8から電圧を印加する構成としている。
この帯電装置は、複数の電子放出素子41をステンレス、ニッケル、アルミニウムなどからなる電極部材42上に隙間なく並べて配置し、導電性接着剤を用いて接着固定することで、電子放出アレイ40を構成し、この電子放出アレイ40に対して直流電源43から電圧を印加する構成としている。そして、この電子放出素子アレイ40を絶縁性の略コ字状のケース46内に収納し、ケース46の開口部46aを像担持体201に対向するように配置する。
つまり、突起高さ10μm〜30μmの突起が混在する電子放出素子41を含む電子放出素子アレイ40と高抵抗の導電板を対向させ各電子放出素子41に電圧を印加する。印加する電圧は、対向との距離がより近い30μmの突起との間にパッシェンの法則から導かれる大気中放電が発生する条件に設定する。そして放電を起こさせると、その突起は放電により焼き切られたようになり、高さが低い突起のみ残存するようになる。このようにして、略均一な高さの突起のみを残すような処理を行えば、突起の高さを一定に揃えることができる。
微小空隙での放電限界電圧Vpaは、パッシェンの法則により、次の(1)式で表すことができる。2体間の電位差がこの値Vpaを超えると放電が発生し、電位差を小さくするように電荷が移動する。
この実施形態では、図4に示した第4例の電子放出素子31(ただし、突起の高さは前記第3実施形態と同様に略一様に揃っている。)を用いている。つまり、シート状にし、大面積化したシート状導電性基体131に突起高さを均一化する処理を行ったsp3結合性材料の薄膜132を固定化して電子放出素子31とし、シート状導電性基体131の領域全域にわたり、対向する像担持体201との間に同じ空隙(ギャップ)dを維持しながら配置する。帯電動作のときは、この電子放出素子31のシート状導電性基体131に電圧を印加しながら感光体を帯電する。
この実施形態は、図3に示した電子放出素子21(ただし、突起の高さは前記第3実施形態と同様に略一様に揃っている。)を用いている。つまり、ローラ状(ロール状を含む意味)にした導電性基体121に突起高さを均一化する処理を行ったsp3結合性材料の薄膜122を固定化して電子放出素子21とし、ローラ状導電性基体121の領域全域にわたり、対向する像担持体201との間に同じ空隙を維持しながら配置する。帯電動作のときは、このローラ状導電性基体121に電圧を印加しながら感光体を帯電する。
この実施形態では、上記第5実施形態のローラ状導電性基体121を用いた電子放出素子21の周面に付着するトナーを除去するためのクリーニング手段としてのクリーニング部材18を、像担持体201と対向する位置以外の位置に配置している。なお、この場合のローラ表面(電子放出素子21表面)と像担持体(感光体)間のギャップ形成も、ポリイミドなどの既知の厚みを持つテープをローラ両端部に巻きつけ感光体と接触駆動させることにより行なうことができる。
この実施形態では、上記第5実施形態のローラ状導電性基体121を用いた電子放出素子21の周面に付着するトナーを除去するためのクリーニング手段としての回転可能なクリーニング部材19を、像担持体201と対向する位置以外の位置に配置している。なお、このクリーニング部材9としての回転可能なロールブラシの構成は上記クリーニング部材18と同様である。
この画像形成装置は、矢示方向に回転する感光体ドラム201の周囲に、感光体ドラム201表面を帯電させるための上述した電子放出素子アレイ10で構成した第2実施形態の帯電装置211と、帯電した感光体ドラム201上に原稿画像に応じて照射されるレーザー光212によって形成された静電潜像を現像するための現像装置213と、感光体ドラム201上のトナー像を転写材215に転写するための転写装置216と、転写後の感光体ドラム201上の残留トナーを除去するクリーニング装置217と、感光体ドラム201上の残留電荷を除去する除電装置218とを配置している。また、転写装置216でトナー像が転写された転写材215に定着処理を行なう定着装置219を備えている。
ここでは、電子放出素子1を像担持体の軸方向の長さ、例えば300mmにわたって例えば600dpiの密度で並べて配置し、各々の電子放出素子1に対して独立して電圧を印加するように構成する。
この画像形成装置は、矢示方向に回転する感光体ドラム201の周囲に、感光体ドラム201表面を帯電させるための上述したシート状導電性基体でsp3結合性材料を担持した電子放出素子で構成した第4実施形態の帯電装置231と、帯電した感光体ドラム201上に原稿画像に応じて照射されるレーザー光212によって形成された静電潜像を現像するための現像装置213と、感光体ドラム201上のトナー像を転写材215に転写するための転写装置216と、転写後の感光体ドラム201上の残留トナーを除去するクリーニング装置217と、感光体ドラム201上の残留電荷を除去する除電装置218とを配置している。また、転写装置216でトナー像が転写された転写材215に定着処理を行なう定着装置219を備えている。
この画像形成装置では、上記第1実施形態におけるシート状導電性基体の電子放出素子の用いた第3実施形態に係る帯電装置221に代えて、ローラ状導電性基体の電子放出素子21を用いた、第7実施形態に係るクリーニング装置(部材)19を備える帯電装置221を使用している。
このプロセスカートリッジ300は、像担持体301、本発明に係る帯電装置である帯電手段(ここでは第1実施形態に係る帯電装置を用いている。)311、現像手段313、クリーニング装置217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している。なお、本発明に係るプロセスカートリッジの構成としてはこれに限るものではなくなく、本発明に係る帯電装置である帯電手段311と、像担持体301、現像手段313、クリーニング装置217の少なくともいずれかとで構成することもできる。
この画像形成装置は、水平に延在する転写ベルト(像担持体)321に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成するための上述したプロセスカ−トリッジ300Y、300M、300C、300Kを並置した形式のカラー画像形成装置である。各プロセスカ−トリッジ300Y、300M、300C、300Kで現像された各像担持体301上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト321に順次転写される。
このプロセスカートリッジ400は、像担持体401、本発明に係る帯電装置である帯電手段(ここでは第7実施形態に係る帯電装置を用いている。)411、現像手段413、クリーニング装置417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している。なお、本発明に係るプロセスカートリッジの構成としてはこれに限るものではなくなく、本発明に係る帯電装置である帯電手段411と、像担持体401、現像手段413、クリーニング装置417の少なくともいずれかとで構成することもできる。
この画像形成装置は、前記図19に示したカラー画像形成装置と同様な構成であって、水平に延在する転写ベルト(像担持体)421に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成するための上述したプロセスカ−トリッジ400Y、400M、400C、400Kを並置した形式のカラー画像形成装置である。各プロセスカ−トリッジ400Y、400M、400C、400Kで現像された各像担持体401上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト421に順次転写される。
2…基板
3…電源
4…ケース
7…グリッド
8…電源
10…電子放出素子アレイ
101、111、121、131…sp3結合性材料
102、112、122、132…電極(導電性基体)
201…像担持体
202…導電性基体
203…感光体層
211、221、231…帯電装置
213…現像装置
216…転写装置
217…クリーニング装置
218…除電装置
219…定着装置
300、400…プロセスカートリッジ
301、401…像担持体
311、411…帯電手段
313、413…現像装置
317、417…クリーニング装置
321、421…転写ベルト
322、422…転写ローラ
Claims (24)
- 像担持体上に静電潜像を形成するために電荷を付与する帯電装置において、この帯電装置はsp3結合性材料により形成された電子放出手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1に記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料がsp3結合性窒化ホウ素であることを特徴とする帯電装置。
- 請求項2に記載の帯電装置において、前記sp3結合性窒化ホウ素がsp3結合性5H−BN材料又はsp3結合性6H−BN材料であることを特徴とする帯電装置。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段と前記像担持体間に電圧を印加することで、前記sp3結合性材料表面から放出された電子又は該電子が大気中の分子に付着して生成されたイオンによって前記像担持体を帯電することを特徴とする帯電装置。
- 請求項4に記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段と前記像担持体表面との間の電位差がパッシェン則に基づく放電限界以下の電位差となる電圧が印加されることを特徴とする帯電装置。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段は前記像担持体の表面との間に所定の空隙を介して配置されることを特徴とする帯電装置。
- 請求項6に記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段は前記像担持体の表面との間に20μm以上の空隙を介して配置されることを特徴とする帯電装置。
- 請求項7に記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段は前記像担持体の表面との間に50μm以上の空隙を介して配置されることを特徴とする帯電装置。
- 請求項1ないし8のいずれかに記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段と前記像担持体の表面との間に、前記像担持体の表面電位を制御するための導電性部材を備えていることを特徴とする帯電装置。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段は導電材料の表層に形成された100μm以下の薄膜であることを特徴とする帯電装置。
- 請求項1ないし10のいずれかに記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段は、前記sp3結合性材料の粉体を導電性部分に導電的に接触して固定化して形成したものであることを特徴とする帯電装置。
- 請求項1ないし11のいずれかに記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段の表面には略一様な高さの突起を有していることを特徴とする帯電装置。
- 請求項12に記載の帯電装置において、前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段の表面に形成される突起の高さを略一様な高さにするための処理が施されていることを特徴とする帯電装置。
- 請求項1ないし13のいずれかに記載の帯電装置において、前記電子放出手段は導電性基体上に前記sp3結合性材料を配置して構成されていることを特徴とする帯電装置。
- 請求項14に記載の帯電装置において、前記導電性基体はローラ形状であることを特徴とする帯電装置。
- 請求項14に記載の帯電装置において、前記導電性基体はシート状であることを特徴とする帯電装置。
- 像担持体上に静電潜像を形成するために電荷を付与する帯電装置において、この帯電装置は少なくとも導電性基体上にsp3結合性材料を配置した電子放出手段と、この電子放出手段に対して所定の空隙を持って配置される前記像担持体と前記電子放出手段との間に介在して前記像担持体の表面電位を制御するための表面電位制御部材とを備え、前記電子放出手段には前記sp3結合性材料により形成された表面に存在する紡錘形状の突起の高さを一定に揃える処理が施されており、また前記像担持体を帯電するときに前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段と前記表面電位制御部材との間の電位差がパッシェン則に基づく放電限界以下の電位差となる電圧が前記導電性基体に印加されることを特徴とする帯電装置。
- 像担持体上に静電潜像を形成するために電荷を付与する帯電装置において、この帯電装置は少なくとも導電性基体上にsp3結合性材料を配置した電子放出手段と、この電子放出手段に対して所定の空隙を持って配置される前記像担持体と前記電子放出手段との間に介在して前記像担持体の表面電位を制御するための表面電位制御部材とを備え、電子放出手段の前記導電性基体がローラ形状であって、前記像担持体を帯電するときに前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段と前記表面電位制御部材との間の電位差がパッシェン則に基づく放電限界以下の電位差となる電圧が前記導電性基体に印加されることを特徴とする帯電装置。
- 像担持体上に静電潜像を形成するために電荷を付与する帯電装置において、この帯電装置は少なくとも導電性基体上にsp3結合性材料を配置した電子放出手段と、この電子放出手段に対して所定の空隙を持って配置される前記像担持体と前記電子放出手段との間に介在して前記像担持体の表面電位を制御するための表面電位制御部材とを備え、電子放出手段の前記導電性基体がシート状であって、前記像担持体の全域に対して同じ空隙を維持した状態で配置され、前記像担持体を帯電するときに前記sp3結合性材料により形成された電子放出手段と前記表面電位制御部材との間の電位差がパッシェン則に基づく放電限界以下の電位差となる電圧が前記導電性基体に印加されることを特徴とする帯電装置。
- 像担持体と、この像担持体上に静電潜像を形成するために電荷を付与する帯電手段と、静電潜像に着色体を付着させ可視像化する現像手段を備えた画像形成装置において、前記帯電手段が請求項1ないし19のいずれかに記載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項20に記載の画像形成装置において、複数の独立した帯電手段と、各帯電手段に対して独立に電圧を設定し印加する電圧供給手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項21に記載の画像形成装置において、前記電圧供給手段は、前記各帯電手段が前記像担持体に対して同量の電荷を供給するように制御した電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
- 像担持体、現像手段、転写手段及びクリーニング手段の少なくともいずれかと、帯電手段とを含み、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電手段が請求項1ないし19のいずれかに記載の帯電装置あることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- カラー画像を形成する画像形成装置において、請求項23に記載のプロセスカートリッジを複数備えていることを特徴とする画像形成装置。
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