JP2011069879A - 帯電装置、画像形成装置用カートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】帯電装置52は、対向する像保持体44に遠い側から導電性基材72、抵抗層74、絶縁層76及び、導電層78が順に配置された構成となっている。導電層78には開口部80が設けられており、絶縁層76には開口部80の周囲を囲む領域制限部82が設けられている。すなわち、領域制限部82は、像保持体44方向が開放されるように構成されている。領域制限部82で放電により生成された荷電粒子の一部は、導電層78(第二電極)と像保持体44間の電位差により、導電層78(第二電極)を通過して像保持体44方向に移動することで、像保持体44を帯電させる。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の一実施形態としての画像形成装置10の全体構成を示す。画像形成装置10は画像形成装置本体12を有し、この画像形成装置本体12内部に像形成手段14が搭載され、この画像形成装置本体12の上部に排出部16が設けられている。
図2は、帯電装置52及びその周辺構造の断面図を示し、図3は、帯電装置52の下面(像保持体44側の面)を示す。帯電装置52は、対向する像保持体44に遠い側から導電性基材72、抵抗層74、絶縁層76及び導電層78が順に配置された構成となっている。
導電層78には開口部80が設けられており、絶縁層76には開口部80と連続する空間である領域制限部82が設けられている。領域制限部82は、像保持体44方向が開放した、例えば円筒形状に構成されている。
また、抵抗層74を高抵抗層84及び抵抗調整層86による2層構造として構成するようにしてもよい。
グロー放電は大気圧の100分の1程度の低気圧中で発生する持続的で均一な放電現象である。
導電層78(第二電極)はその印加電圧により、荷電粒子が像保持体44へ移動するための電界強度を調整し、帯電電位を調整する機能を同時に担う。
抵抗層74の体積抵抗率が1×1010Ωcmより大きいと、電極間での放電が不十分になりやすく、放電空間である領域制限部82で散発的な放電が発生し安定したグロー放電に至らない場合がある。
抵抗層74の体積抵抗率が1×106Ωcmより小さいと、抵抗により放電電流を制限する機能(以下、放電電流の制限効果という。)が十分に得られずに、領域制限部82に対向する抵抗層74面内で局所的に放電が集中し、放電電流が不安定になったり過大になったりして材料の急速な劣化や抵抗層74の短絡を引き起こす場合がある。
抵抗層74の抵抗により放電電流の制限効果を得るという観点のみからは、膜厚を薄くして抵抗率が高い材料を選定することで(体積低効率×抵抗層厚/単位面積)により算出される抵抗層74の抵抗値を調整してもよいが、膜厚が10μmより小さいと、電圧印加に対する耐圧が低くなり、放電時に抵抗層74が短絡する頻度が多くなる。膜厚が100μm以上の範囲で形成される場合、絶縁耐圧が十分に得られ、高電圧印加に対する経時安定性が確保される。
放電を像保持体44と平行方向に二次元的に制限する領域制限部82は、穴径4μm以上200μm以下の範囲内で形成される。ここで穴径は、導電性基材72、抵抗層74、絶縁層76及び導電層78が並ぶ方向に対して垂直な方向の領域制限部82の長さである。
穴径が200μm以下だと、等電位面がほぼ絶縁体に平行と近似できる程度で形成され、領域制限部82内の電界分布が均一になり、領域制限部82全域にわたって安定してグロー放電が発生しやくすくなる。
絶縁層76の膜厚を4μm以上として、空気中の電子の平均自由工程(0.1μm程度)よりも十分大きな放電距離にすると、領域制限部82内での電離回数が確保され放電が持続しやすくなる。
膜厚が50μmより大きいと、開口部80から像保持体44への荷電粒子の取り出し効率が十分に上がらない。
膜厚が1μmより小さいと、電極が放電時の通電により破断しやすい。
導電層78(第二電極)と像保持体44は、相互の距離が300μm以上2mm以下の範囲となるように配置される。
導電層78(第二電極)と像保持体44間の距離が2mmより大きいと、帯電効率が悪くなる。
導電性基材72としてステンレス(SUS)を用い、抵抗層74にはポリイミド樹脂にカーボンを分散させた体積抵抗率3×108Ωcm、膜厚150μmの材料を用いる。図4は、抵抗層74に用いた材料の体積抵抗率を高抵抗率計ハイレスターIP(MCP−HT260)とHRSプローブを用いて250V印加、1分間の条件で測定した結果である。最大10%程度の誤差はあるが、概ね体積抵抗率3×108Ωcm程度で推移している。これらの材料を導電性基材72上に形成する。
連続帯電10分後のオゾン検出量がほぼ飽和した時点で比較すると、本実施例のオゾン発生量は、スコロトロンの少なくとも1/10以下程度となった。なお、スコロトロンを用いた帯電方式では、通常、オゾンフィルターなどの手段を用いてオゾン量を制御している。
参考までに、同図には、像保持体44と接触する接触型の帯電手段である帯電ロールを用いた場合のオゾン量も示している。
抵抗層74(第一電極)と導電層78(第二電極)の印加電圧の差を1.4kVに保持した条件(例1:第一電極=−2.2kV・第二電極=−0.8kV、例2:第一電極=−1.9kV・第二電極=−0.5kV)、つまり両電極間で放電が十分に発生している場合には、導電層78(第二電極)への印加電圧と像保持体44の帯電電位は対応している。このため、電極間で生成された荷電粒子が、導電層78(第二電極)と像保持体44間の電界により移動して、像保持体44が帯電していることが示される。
図9に示すように、帯電装置52と計測電極との距離(電極間距離)と電位差に比例した電流が検出されている。このように、帯電装置52で発生した荷電粒子が、電位差によりドリフトして、計測電極で観測されている。
したがって、像保持体44と帯電装置52との間では、放電が発生していない、すなわち像保持体44が電極となって放電が発生しているのではないといえる。
・ 帯電電位−700V、
・ プロセス速度120mm/sec、
・ 電圧印加期間500回転
また、帯電ロールには以下に示す交流成分に直流成分を重畳した電圧を印加した。
・ 周波数950Hz、
・ 直流電圧=−720V、
・ 交流電圧(ピーク間電圧)=1850V:帯電電位が飽和する交流電圧値の1.25倍
・ 電子デバイスの製造工程等で、デバイスの帯電による静電気破壊が起きないように帯電した電荷と逆極性電荷を与えて中和するための、除電処理
・ 固体材料の表面改質処理(例えば親水化処理や疎水化処理など)
・ 食品加工や医療分野での殺菌・滅菌処理
12 画像形成装置本体
14 像形成手段
20 給紙装置
32 搬送路
36 定着器
44 像保持体
52 帯電装置
56 現像装置
72 導電性基材
74 抵抗層
76 絶縁層
78 導電層
80 開口部
82 領域制御部
84 高抵抗層
86 抵抗調整層
Claims (9)
- 第1の電極と、
第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられた絶縁体と、
を有し、
前記第1の電極及び前記第2の電極のいずれか一方は、前記第1電極、前記絶縁体、および前記第2電極が並ぶ第1の方向に対して開口する開口部を有し、
前記絶縁体は、前記開口部と連続し、当該開口部と連続する方向には開放され、前記第1の方向と垂直な第2の方向には制限された空間である領域制限部、を有する
帯電装置。 - 前記開口部および前記領域制限部からなる空間は、前記第1の電極及び前記第2の電極と接している請求項1記載の帯電装置。
- 前記第1の電極及び前記第2の電極のうち少なくともいずれかの体積抵抗率は、1×106Ωcm以上1×1010Ωcm以下である請求項1又は2記載の帯電装置。
- 前記領域制限部の長さは、4μm以上200μm以下である請求項1乃至3いずれか記載の帯電装置。
- 前記第2の方向における、前記領域制限部の長さは、4μm以上200μm以下である請求項1乃至4いずれか記載の帯電装置。
- 前記開口部および前記領域制限部からなる空間は、円筒形状である請求項1乃至5いずれか記載の帯電装置。
- 前記開口部および前記領域制限部からなる空間は、前記絶縁体に複数設けられている請求項1乃至6いずれか記載の帯電装置。
- 像保持体と、
前記像保持体に対し非接触で配置され、当該像保持体を帯電する請求項1乃至7いずれか1項に記載の帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記像保持体上に露光により形成された潜像を、現像剤により現像する現像装置と、
を有する画像形成装置用カートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体に対し非接触で配置され、当該像保持体を帯電する請求項1乃至7いずれか1項に記載の帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記像保持体上に露光により形成された潜像を、現像剤により現像する現像装置と、
前記現像装置により現像された像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段により前記記録媒体上に転写された像を当該記録媒体に定着させる定着手段と、
を有する画像形成装置。
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