JP4226201B2 - 帯電装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光導電性を有する感光体等の静電潜像担持体の光導電性部分に電圧印加部材を接触させて持続電荷を担持させる帯電装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置である複写機，プリンタ，ファクシミリ等では、静電潜像担持体である感光体の表面に静電潜像を形成するのに先立って、その静電潜像担持体を色々な方法で均一に帯電させている。
その帯電方法で主流となっているのは、コロナ放電を利用したものである。しかしながら、このコロナ放電によるものは放電時に多量のオゾンが発生すると共に、４〜１０ｋＶ程度の高圧電源を必要とするという欠点があった。
【０００３】
また、コロナ放電による帯電装置の場合には、窒素酸化物（以下ＮＯｘと称する）などの放電生成物が生成され、それが画像形成に悪影響を与えてしまうということもあった。
すなわち、帯電動作を開始させることにより放電が発生し、それによりＮＯｘが形成されると、そのＮＯｘが空気中の水分と反応して硝酸が生成されると共に、金属と反応して金属硝酸塩が生成される。
【０００４】
その硝酸または硝酸塩が薄い膜になって静電潜像担持体の表面に付着すると、高湿環境下では画像が流れたような異常画像になる。これは硝酸や硝酸塩が吸湿することで低抵抗となり、静電潜像担持体の表面の静電潜像が壊れてしまうためである。
【０００５】
そこで、近年ではコロナ放電による帯電器に代わる帯電装置として、接触帯電部材を感光体等の静電潜像担持体の表面に接触させた状態で帯電を行う接触帯電式の帯電装置が実用化されてきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように接触帯電部材を感光体等の静電潜像担持体の表面に接触させた状態で帯電を行う接触帯電式の帯電装置でも、その接触帯電部材から感光体への放電現象を利用して感光体を帯電させるため、帯電に必要とされる電圧は感光体の表面電位以上の値が必要である。
そのため、放電時に微量ではあるが、やはりオゾンが発生するということがあった。そうかといって、オゾンの発生を抑えるために接触帯電部材に印加する電圧を小さくすれば、感光体上に高精細の潜像を形成するために必要な帯電電位に感光体を帯電することができなくなってしまう。
【０００７】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、帯電時の放電現象によるオゾンの発生を防止し、静電潜像担持体の表面に低抵抗物質（放電生成物）が付着することに起因する画像ボケを防ぎ、静電潜像パターンの鮮鋭度を保って高精細の画像形成ができるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、光導電性を有して移動する静電潜像担持体の光導電性部分に電圧印加部材を接触させた状態でその電圧印加部材に電圧を印加することにより静電潜像担持体に持続電荷を担持させる帯電装置を、次のように構成する。
【０００９】
すなわち、上記静電潜像担持体の光導電性部分に光を照射してその静電潜像担持体の厚み方向の電気抵抗を低減させ、その光導電性部分の上記電圧印加部材と接触する部分の体積固有抵抗値をその電圧印加部材により電荷注入が可能な体積固有抵抗値にする電気抵抗減少手段を設け、上記静電潜像担持体の光導電性部分の上記電気抵抗減少手段により光照射されて電気抵抗が低減された第１の部分と、該第１の部分に対して上記静電潜像担持体の移動方向下流側に位置し、暗順応していて上記第１の部分の電気抵抗よりも大きな電気抵抗の第２の部分とに、上記電圧印加部材を同時に接触させる。
そして、上記静電潜像担持体の暗抵抗をＲ D としたとき、上記第１の部分の電気抵抗はＲ D （ 1 −ｅ ^−１ ) 未満であり、上記第２の部分の電気抵抗はＲ D （ 1 −ｅ ^−１ ) 以上であり、上記電圧印加部材に電圧を印加して上記光導電性部分の該電圧印加部材と接触する部分を電荷注入により帯電させるように構成する。
【００１０】
上記静電潜像担持体の光導電性部分における上記第２の部分以降で、静電潜像形成用の露光を行う位置よりも上記静電潜像担持体の移動方向上流側の領域に照射する光量を、暗順応時の上記静電潜像担持体の帯電電位を１／１０低下させる光量以下にするとよい。
【００１１】
また、上記第１の部分と第２の部分にそれぞれ接触させている上記電圧印加部材の部分は、それらが静電潜像担持体の移動方向に連続しているか、１ｍｍ以下の間隔に並べて配置するとよい。
【００１２】
上記電圧印加部材が光透過性部分を有するようにし、上記電気抵抗減少手段が、光をその電圧印加部材を透過させて上記静電潜像担持体の光導電性部分の電圧印加部材と接触する上記第１の部分に照射して、上記静電潜像担持体の厚み方向の電気抵抗を低減させるようにすることもできる。
【００１３】
【００１４】
また、上記電気抵抗減少手段を、上記静電潜像担持体の光導電性部分に４００ｎｍを超える波長の光を照射して上記静電潜像担持体の厚み方向の電気抵抗を低減させ、その光導電性部分の上記電圧印加部材と接触する部分の体積固有抵抗値を、その電圧印加部材により電荷注入が可能な体積固有抵抗値にする手段にするとよい。
【００１５】
さらに、上記静電潜像担持体が導電性ベース層の外側に上記光導電性部分を有しており、その光導電性部分の上記導電性ベース層に近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値にあるときに上記電圧印加部材に電圧を印加して帯電するようにするとよい。
【００１６】
また、上記静電潜像担持体の光導電性部分の上記電圧印加部材と接触する部分の体積固有抵抗値を、静電潜像担持体に上記電圧印加部材により電荷注入が可能な体積固有抵抗値となる１×１０¹¹Ω・ｃｍ未満にするとよい。
さらに、上記電気抵抗減少手段が静電潜像担持体の光導電性部分に照射した光が静電潜像担持体と上記電圧印加部材との接触終了位置から静電潜像担持体の移動方向下流側へ洩れるのを低減する遮光部材を設けるとよい。
この発明による画像形成装置は、導電性ベース層の外側に光導電性部分を有し、光導電性を有して移動する静電潜像担持体と、上記いずれかの帯電装置とを備えたことを特徴とする。
そして、上記静電潜像担持体の表面の画像パターン露光位置での体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値を維持するようにするのが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明を実施する帯電装置を備えた画像形成装置の作像部を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、光導電性を有して矢示Ａ方向に回転移動する静電潜像担持体である感光体ドラム１を作像部に設けている。
【００１８】
その感光体ドラム１の回りには、感光体ドラム１の厚み方向の電気抵抗を低減させる電気抵抗減少手段である露光ユニット２と、その露光ユニット２により抵抗を低減させた感光体ドラム１上の光導電性部分に接触するローラ状の電圧印加部材である接触帯電部材３と、その接触帯電部材３により帯電された感光体ドラム１の帯電面を露光して静電潜像を形成する静電潜像パターン露光系４と、その静電潜像を現像してトナー像（顕像）を形成する現像ユニット５と、そのトナー像を転写紙７に転写する転写ローラ６と、トナー像を転写した後に感光体ドラム１上に残った残存トナーをクリーニングするクリーニングユニット８とを、それぞれ配接している。
【００１９】
この画像形成装置は、作像時には感光体ドラム１が矢示Ａ方向に回転し、その周面が露光ユニット２により厚み方向の電気抵抗が所定の抵抗に低減され、その面が図示しない電圧印加部材用電源により電圧が印加される接触帯電部材３により、後述する電荷注入が行なわれて一様に帯電される。
そして、その帯電面に、所定のタイミングで静電潜像パターン露光系４から光が照射されることにより書き込みが行われ、そこに静電潜像が形成される。
その潜像は、感光体ドラム１が矢示Ａ方向に回転することにより現像ユニット５の位置まで移動され、そこで現像ローラ１３によりトナーが付着されてトナー像（顕像）となる。
【００２０】
一方、図示しない給紙装置から転写紙７が給紙され、それがレジストローラ対１４で一旦停止されて、その転写紙７の先端と感光体ドラム１上の画像の先端とが一致する正確なタイミングで、感光体ドラム１と転写ローラ６との間の転写位置へ搬送され、そこで感光体ドラム１上のトナー像が転写紙７に転写される。
【００２１】
その転写紙７は、感光体ドラム１から分離されて定着ユニット９へ搬送され、そこでトナー像が定着され、その後は装置本体の外部に設けられている排紙トレイ等に排出される。
そして、感光体ドラム１上に残った残存トナーは、クリーニングユニット８によりクリーニングされ、再び次の作像工程に移る。
【００２２】
接触帯電部材３は、感光体ドラム１と感光体回転方向の長さＬ1で接触しており、その間で感光体ドラム１の厚み方向の電気抵抗ＲXは、ＲD（１−ｅ^-1）未満からＲD（１−ｅ^-1）以上(図２参照)と大きく変化するようにしている。
ここでＲXは、感光体ドラム１の露光ユニット２による光照射位置と同一箇所又はその位置よりも感光体ドラム１の移動方向（矢示Ａ方向）に僅かにずれた位置での電気抵抗であり、ＲDは感光体ドラム１の暗抵抗である。
【００２３】
すなわち、感光体ドラム１の厚み方向の電気抵抗は、図２に示す線図のように、露光ユニット２が照射する光の強度により変化する。したがって、感光体ドラム１の接触帯電部材３が接する長さＬ1の領域内で露光ユニット２が照射した光の強度が異なるようにすることにより、電気抵抗ＲXがＲD（１−ｅ^-1）未満からＲD（１−ｅ^-1）以上に大きく変化するようにしている。
【００２４】
具体的には、感光体ドラム１上の露光ユニット２により光照射されて電気抵抗がＲD(１−ｅ^-1）未満に低減された第１の部分１１と、その第１の部分１１に対して感光体ドラム１の移動方向下流側（図１で右方側）に位置し、暗順応していて第１の部分１１の電気抵抗よりも大きな電気抵抗であるＲD(１−ｅ^-1）以上の第２の部分１２とに、接触帯電部材３を同時に接触させている。
【００２５】
このように、略狙いの帯電電位レベル（例えば４００〜８００ボルトレベルであって、コロナ放電器と比較すると大幅に低い印加電圧レベル）にある接触帯電部材３が、略零ボルトの状態にある感光体ドラム１と第１の部分１１から接触を開始するが、その第１の部分１１の接触開始位置は露光ユニット２の光照射による抵抗低減効果により電気抵抗が低減されているので、放電現象によるオゾン発生を抑えることができる。
【００２６】
また、接触帯電部材３の接触が終了する位置（第２の部分１２における感光体ドラム１の移動方向下流側）では、感光体ドラム１の厚み方向の電気抵抗は暗順応していて高まっているので、静電潜像パターン露光系４による光照射で得る潜像電荷は、感光体ドラム１の感光層縁面方向に拡散しない。したがって、高精細で鮮明な画像が得られる。
【００２７】
なお、図２の線図において縦軸は、感光体ドラム１の厚み方向の電気抵抗Ｒ（Ω）のｌｏｇ値を示しており、各値は次のようになる。
ｌｏｇＲD＝１２
ｌｏｇ［ＲD（１−ｅ^-2）］＝１１.８４…ＲD(１−ｅ^-2)＝０.８６５×１０¹²Ω
ｌｏｇ［ＲD（１−ｅ^-1）］＝１１.８０…ＲD(１−ｅ^-1)＝０.６３２×１０¹²Ω
ｌｏｇ［ＲD・ｅ^-1］＝１１.５７ …ＲD・ｅ^-1＝０.３６８×１０¹²Ω
ｌｏｇ［ＲD・ｅ^-2］＝１１.１３ …ＲD・ｅ^-2＝０.１３５×１０¹²Ω
【００２８】
また、図２では横軸を光強度で示したが、そこに照射時間を乗ずれば照射光量になる。なお、測定は所定光強度光を一定時間照射した後測定すると、測定値の再現性がよい。
また、図２に示した抵抗特性は、感光体の種類によって一様ではない。同時露光帯電であっても与える光が微弱な光の場合は帯電後の光照射を止めると潜像形成に充分な帯電電位を維持できる。
【００２９】
図３は感光体ドラムの厚み方向の電気抵抗を測定する装置の一例を示す概略図である。
この測定装置は、透明支持層１５の下面に取り付けられた所定面積Ｓの透明性導電電極１６を、感光体１７の導電層１７ａの外側に形成されている感光層１７ｂに密着させ、その状態で帯電用露光波長分布に類似の波長分布光を透明支持層１５を通して感光体１７に照射しながら感光体１７の厚み方向に電圧を印加して、その抵抗を抵抗計１８により測定する。
【００３０】
この画像形成装置では、過大電流によるリークを防止するためには接触帯電部材３の抵抗を１０²Ω以上にするとよい。また、感光体ドラム１の絶縁破壊を防止するためには、感光体ドラム１の絶縁耐圧電圧（有機感光体では通常感光体圧１μｍ当３０ボルト程度）一杯ではなく、高々９０％レベルに接触帯電部材３の接触部電圧を抑制するとよい。
なお、この実施の形態では、接触帯電部材３の体積固有抵抗率を１０¹⁴Ω・ｃｍ以下にしている。
【００３１】
また、この画像形成装置では、図１に示した暗順応していて第１の部分１１の電気抵抗よりも大きな電気抵抗の第２の部分１２以降で、静電潜像パターン露光系４が静電潜像形成用の露光を行う画像パターン露光位置ａよりも感光体ドラム１の移動方向上流側の領域に露光ユニット２が照射する光量を、暗順応時の感光体ドラム１の帯電電位を１／１０低下させる光量以下にしている。
すなわち、図４に露光ユニット２による照射光量と感光体ドラム１上における帯電電位の減衰特性を示すように、感光体ドラム１上の帯電電位は露光ユニット２の照射光量が増すと図示のように低下（絶対値が小さくなる）する。
【００３２】
そこで、この実施の形態では、露光ユニット２が、第２の部分１２以降で画像パターン露光位置ａよりも感光体ドラム１の移動方向上流側の領域に照射する光量を、照射光量が零（ゼロ）の時の感光体ドラム１上の帯電電位となる暗順応時の−５００Ｖ（感光体の暗中絶縁耐電圧ＶS−MAXの（１−ｅ^-2）×１００％（ＶD））に対して、その帯電電位を１／１０（ＶL）、すなわち−５０Ｖ落とす照射光量以下にしている。
そうすることにより、帯電終了から潜像パターン露光迄に照射する光量を極力抑えることができるので、感光体ドラム１上の帯電電位の落ち込みを極力抑えて良好な画像を得ることができる。
【００３３】
ところで、この画像形成装置は、接触帯電部材３により帯電して持続電荷を担持させた感光体ドラム１の光導電性部分（表面の部分）の電気抵抗ＲXEが図５に示す感光体厚み方向の抵抗のｌｏｇでＲXE≧ＲD（１−ｅ^-2）になる位置を、静電潜像パターン露光系４が静電潜像形成用の露光を行なう前述した画像パターン露光位置ａ（図１参照）としている。
【００３４】
したがって、露光ユニット２による露光位置から画像パターン露光位置ａまでの距離Ｌ₂（その間の経過時間は感光体速度をｖとするとＬ₂／ｖ）は、感光体ドラム１の光導電性部分の電気抵抗ＲXEが図５に示したＲXE≧ＲD（１−ｅ^-2）になる長さ以上に設定してあるので、感光体ドラム１が画像パターン露光位置ａに達するまでに暗順応して未露光部が充分な高抵抗を維持することができる。
したがって、静電潜像パターン露光系４の露光によって得られる潜像電荷は感光層縁面方向に拡散しない。そのため、高精細で鮮明な画像を形成することができる。
【００３５】
このように、感光体ドラム１上の露光された帯電面は、図５に示したように光照射遮断後（暗中放置後）の経過時間に応じて感光体の厚み方向の抵抗は高化回復を示す。そして、図示のように一定時間経過すると、その感光体厚み方向の抵抗はｌｏｇでＲXE≧ＲD（１−ｅ^-2）まで充分高くなるので、静電潜像パターン露光系４による露光で得る潜像電荷は感光層縁面方向に拡散しなくなる。
【００３６】
図６は感光体ドラムの第１の部分と第２の部分に接する部分が回転方向に連続して形成されている接触帯電部材の例を示す概略図である。
この接触帯電部材２３は、感光体ドラム１の露光ユニット２により光照射されて電気抵抗が低減された第１の部分（Ｒ X ＜Ｒ D （１−ｅ ^-1 ）となる部分）１１に接触させる第１帯電部材２３ａと、その第１の部分１１に対して感光体ドラム１の回転方向下流側に位置し、暗順応していて第１の部分１１の電気抵抗よりも大きな電気抵抗の第２の部分（ＲX≧ＲD（１−ｅ^-1）となる部分）１２に接触させる第２帯電部材２３ｂを、図示のように感光体ドラム１の回転方向に連続させている（あるいは１ｍｍ以下の微小間隔で配置するようにしてもよい）。
【００３７】
その第１帯電部材２３ａと第２帯電部材２３ｂは、共にブラシ状の帯電部材であり、それぞれブラシの先端が感光体ドラム１の表面の光導電性部分に接している。
そして、その第１帯電部材２３ａは、光透過性の導電性支持部材２４によりブラシの後端側が固定支持されている。
また、第２帯電部材２３ｂも導電性支持部材２５によりブラシの後端側が固定支持されており、その導電性支持部材２４と２５の間に板状の遮光部材２６を固定している。
【００３８】
そして、露光ユニット２を光透過性の導電性支持部材２４の上方に固定配置し、その露光ユニット２から照射した光が導電性支持部材２４を透過して感光体ドラム１の光導電性部分に当たるが、その感光体ドラム１の遮光部材２６により仕切られた図６で右側の部分には、露光ユニット２からの光が殆ど当たらないようにしている。
【００３９】
このように構成することにより、前述した感光体ドラム１上の露光ユニット２により光照射されて電気抵抗がＲD(１−ｅ^-1）未満に低減された第１の部分１１と、その第１の部分１１に対して感光体ドラム１の移動方向下流側（図６で右方側）に位置し、光照射による抵抗低減効果が薄れることにより暗順応していて第１の部分１１の電気抵抗よりも大きな電気抵抗であり、接触帯電に必要なレベルの電気抵抗ＲD(１−ｅ^-1）以上になる第２の部分１２とを形成できるようにしている。
【００４０】
図７は感光体ドラム上の残存トナーを除去する部材を兼ねる接触帯電部材の例を示す概略図である。
この接触帯電部材３３は、共にブレード状の第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂとからなり、その第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂのそれぞれ先端下側のエッジ部分を感光体ドラム１の表面の光導電性部分に摺接させるようにしている。
【００４１】
その第１帯電部材３３ａは、光透過性の材質で形成された帯電部材であり、その下側の面には板状の遮光部材３６を介して第２帯電部材３３ｂを一体に固定している。そして、露光ユニット２を、そこから照射した光が第１帯電部材３３ａの先端付近の感光体ドラム１上に照射される位置にしている。
【００４２】
したがって、その露光ユニット２から照射した光は、遮光部材３６の先端より図７で左側の部分の感光体ドラム１上には十分に当たるが、その感光体ドラム１の遮光部材３６により仕切られた図７で右側の部分には殆ど当たらない。
この接触帯電部材３３を使用すれば、それが感光体ドラム１上の残存トナーを除去する部材としても兼ねるので、その感光体ドラム１上に付着した残存トナーや紙粉等の異物が帯電部内に侵入するのを防ぐことができるため、帯電性能が安定する。
【００４３】
次に、この発明の参考例について説明する。
図８は微弱光を感光体ドラムに照射することにより接触注入帯電に適したレベルに感光体ドラムの光導電性部分の電気抵抗を制御しながら接触帯電を行う例を示す概略図である。
感光体の抵抗変化特性にも左右されるが、一般的に光導電性を有する感光体の光導電性部分に光照射したときの光導電性部分の電気抵抗ＲWEと暗抵抗ＲD の関係がＲD（１−ｅ^-1）≦ＲWE≦ＲD（１-ｅ^-2） となる強さの光を照射しながら、接触帯電部材を静電潜像担持体に接触させてその静電潜像担持体を帯電させるとよい。
【００４４】
そのため、この参考例では、接触帯電部材４３を、光透過性のブレード状の帯電部材４３ａと、その略半分以上を遮光する大きさに形成されて帯電部材４３ａの後端側（図８で右方側）に固定された遮光部材４３ｂと、その遮光部材４３ｂの後端側に固定されて遮光部材４３ｂと帯電部材４３ａとを支持する支持部材４３ｃとにより構成している。
【００４５】
そして、その接触帯電部材４３の帯電部材４３ａの先端側の遮光部材４３ｂが固定されていない部分に、露光ユニット２から照射した光が当たるように露光ユニット２を配置している。
それにより、露光ユニット２から照射した光により、感光体ドラム１の光導電性部分の電気抵抗ＲWEと暗抵抗ＲDの関係がＲD（１-ｅ^-1）≦ＲWE≦ＲD（１-ｅ^-2)になるようにしている。
【００４６】
図９は図８の参考例と同様に微弱光を感光体ドラムに照射して接触注入帯電するのに適したレベルに感光体ドラムの電気抵抗を制御しながら接触帯電を行うようにした参考例を示す概略図である。
この参考例で使用する接触帯電部材５３は、光透過性の導電性支持部材５３ａにブラシ状の帯電部材５３ｂを植設している。そして、その導電性支持部材５３ａの右端部（感光体ドラム１の回転方向下流側）に板状の遮光部材５６を固定している。
【００４７】
そして、露光ユニット２を光透過性の導電性支持部材５３ａの上方に固定配置し、その露光ユニット２から照射した光が導電性支持部材５３ａを透過して感光体ドラム１の光導電性部分に当たるようにし、その感光体ドラム１の遮光部材５６により仕切られた図９で右側の部分には、露光ユニット２からの光が殆ど当たらないようにしている。
そうすることによって、露光ユニット２から照射した光により、感光体ドラム１の光導電性部分の電気抵抗ＲWEと暗抵抗ＲDの関係がＲD（１-ｅ^-1）≦ＲWE≦ＲD（１-ｅ^-2）になるようにしている。
【００４８】
以上、この発明の各実施の形態と参考例について説明したが、図６の実施の形態において第１帯電部材２３ａと第２帯電部材２３ｂに、また図７の実施の形態において第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂに、それぞれ同一の電圧印加部材用電源により電圧を印加するようにするとよい。
【００４９】
次に、この発明の実施の形態として、光体ドラム１′の光導電性部分に４００ｎｍを超える波長の光を照射して感光体ドラム１′の厚み方向（径方向）の電気抵抗を低減させる電気抵抗減少手段である露光ユニット２′を設けた帯電装置と、それを備えた画像形成装置について、図１０を参照して説明する。
なお、図１０において図１と対応する部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５０】
この実施の形態による画像形成装置は、図１で説明した画像形成装置に対して、露光ユニット２′が４００ｎｍを超える波長の光を感光体ドラム１′の表面の光導電性部分に照射して、その感光体ドラム１′の厚み方向（径方向）の電気抵抗を低減させるようにしている点が異なる。
【００５１】
そして、この画像形成装置は、静電潜像担持体である感光体ドラム１′の光導電性部分の電圧印加部材である接触帯電部材３と接触する部分（Ｌ１で示す部分）の体積固有抵抗値が、その感光体ドラム１′に接触状態にある接触帯電部材３により電荷注入が可能な体積固有抵抗値にあり、光導電性部分の導電性ベース層（感光体ドラム１′の回転中心側にある）に近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗にあるときに接触帯電部材３に電圧を印加して帯電するようにしている。
なお、ここで電荷注入が可能な体積固有抵抗値とは、例えば１×１０¹¹Ω・ｃｍ未満の抵抗値である。
【００５２】
この画像形成装置の帯電装置も図１で説明した画像形成装置と同様に、感光体ドラム１′の略零ボルトの状態にある部分が、例えば４００〜８００ボルトレベルであって、コロナ放電器と比較すると大幅に低い印加電圧レベルにある接触帯電部材３と第１の部分１１から接触を開始する。
そして、この接触開始位置では、感光体ドラム１′の光導電性部分は露光ユニット２′から照射された４００ｎｍを超える波長の光による抵抗低減効果により電気抵抗が電荷注入が可能な体積固有抵抗値まで低減されているので、接触帯電部材３により電荷注入帯電が行なわれ、放電現象によるオゾン発生を防止することができる。
【００５３】
なお、過大電流によるリークを防止するためには、接触帯電部材３の抵抗を１０³Ω以上の抵抗にすることが効果的である。
また、接触帯電部材３の感光体ドラム１′との接触部電圧は、感光体ドラム１′の絶縁破壊を防止するために、感光体ドラム１′の絶縁耐圧電圧（有機感光体では通常感光体圧１μｍ当たり３０ボルト程度）に対して一杯に設定するのではなく、絶縁耐圧電圧の９０％程度に抑制することが望ましい。
【００５４】
この画像形成装置においても、接触帯電部材３の接触が終了する位置（第２の部分１２における感光体ドラム１′の移動方向下流側）ｂでは、感光体ドラム１′の厚み方向の電気抵抗は高まっている。
そのため、露光ユニット２′による露光位置から画像パターン露光位置ａまでの距離 Ｌ₂（その間の経過時間は感光体速度をｖとするとＬ₂／ｖ）が充分長いと、感光体ドラム１′が暗順応して未露光部は充分な高抵抗を維持しているので、静電潜像パターン露光系４による光照射で得る潜像電荷は、感光体ドラム１′の感光層縁面方向に拡散しない。したがって、高精細で鮮明な画像が得られる。
【００５５】
また、この画像形成装置では、露光ユニット２′が感光体ドラム１′の表面の光導電性部分に照射する光を、波長が４００ｎｍを超える光にして４００ｎｍ以下の波長の紫外線を感光体ドラム１′の表面に照射しないようにしているので、その紫外光が感光体ドラム１′の光導電性部分に当たった際に生じる紫外光による感光体の劣化を防止することができる。
【００５６】
なお、図１０に示した位置ｂでは、感光体ドラム１′の光導電性部分の導電性ベース層（感光体ドラム１′の回転中心側にある）に近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗にあれば所望の帯電電位が得られるので、その光導電性部分の表面の体積固有抵抗値は、必ずしも１×１０¹²Ω・ｃｍ以上である必要はない。
【００５７】
したがって、感光体ドラム１′の光導電性部分の接触帯電部材３と接触する部分の体積固有抵抗値が、接触帯電部材３により電荷注入が可能な体積固有抵抗値にあり、導電性ベース層にに近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値にあるときに接触帯電部材３に電圧を印加して帯電するようにするとよい。
【００５８】
そうすれば、感光体ドラム１′に確実に電荷注入を行うことができる条件で接触帯電部材３を感光体ドラム１′の光導電性部分に接触させて帯電することができる。したがって、感光体ドラム１′に持続電荷を安定して担持させることができる。
【００５９】
また、位置ｂで感光体ドラム１′の表面の体積固有抵抗値は既に１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値に高まっているので、距離Ｌ２が比較的短めの場合であっても、画像パターン露光位置ａでは感光体ドラム１′が暗順応して未露光部は１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値を維持しているので、静電潜像パターン露光系４による光照射で得る潜像電荷は、感光体ドラム１′の感光層縁面方向に拡散しない。したがって、高精細で鮮明な画像が得られる。
【００６０】
図１１は帯電部への異物の侵入を防止できながら低電圧で帯電ができる帯電装置を感光体ドラムと共に示す図６と同様な概略図であり、図６及び図１０と対応する部分には同一の符号を付してある。
この実施の形態による帯電装置も、図１０で説明した帯電装置と同様に、露光ユニット２′が４００ｎｍを超える波長の光を感光体ドラム１′の表面の光導電性部分に照射して、その感光体ドラム１′の厚み方向（径方向）の電気抵抗を低減させるようにしている。
【００６１】
また、感光体ドラム１′の光導電性部分の第１帯電部材２３ａ及び第２帯電部材２３ｂと接触する部分、すなわち第１の部分１１と第２の部分１２の体積固有抵抗値が、その感光体ドラム１′に接触状態にあるブラシ状の第１帯電部材２３ａ及び第２帯電部材２３ｂにより電荷注入が可能な体積固有抵抗値にあり、感光体ドラム１′の光導電性部分の導電性ベース層（感光体ドラム１′の回転中心側にある）に近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗にあるときに第１帯電部材２３ａと第２帯電部材２３ｂに電圧をそれぞれ印加して帯電する。
【００６２】
この帯電装置によれば、帯電部であり電荷を感光体ドラム１′に注入するブラシ状の第１帯電部材２３ａ及び第２帯電部材２３ｂと感光体ドラム１′との間に異物が進入するのを防止することができる。
そして、前述した図１０の実施の形態と同様に、感光体ドラム１′の抵抗を、感光体ドラム１′の表面に露光ユニット２′により光を照射することにより減じさせ、感光体ドラム１′の抵抗が充分に暗順応して高くなる前に、第１帯電部材２３ａと第２帯電部材２３ｂを同一電源に接続して感光体ドラム１′に電荷注入をする。
【００６３】
したがって、オゾンの発生を抑えることができる低電圧で感光体ドラム１′を所望の電位に帯電することができながら、静電潜像パターン露光系４（図１０参照）による画像パターン露光位置（図１０の位置ａに相当する位置）では、感光体ドラム１′の表面の抵抗を１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗にすることができるので、静電潜像パターン露光系４が形成した潜像電荷が感光体ドラム１′の感光層縁面方向に拡散するのを抑えることができる。それにより高精細で鮮明な画像が得られる。
【００６４】
図１２は感光体ドラムの抵抗が光照射で低くなっている部分と光照射が絶たれることにより抵抗低減効果が薄れている部分とに接触帯電部材を接触させた帯電装置を感光体ドラムと共に示す図７と同様な概略図であり、図７及び図１０と対応する部分には同一の符号を付してある。
この実施の形態による帯電装置も、図１０及び図１１で説明した帯電装置と同様に、露光ユニット２′が４００ｎｍを超える波長の光を感光体ドラム１′の表面の光導電性部分に照射して、その感光体ドラム１′の厚み方向（径方向）の電気抵抗を低減させるようにしている。
【００６５】
また、感光体ドラム１′の光導電性部分の第１帯電部材３３ａ及び第２帯電部材３３ｂと接触する部分の体積固有抵抗値が、その感光体ドラム１′に接触状態にある共にブレード状の第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂにより電荷注入が可能な体積固有抵抗値にあり、感光体ドラム１′の光導電性部分の導電性ベース層（感光体ドラム１′の回転中心側にある）に近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗にあるときに第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂとに電圧を印加して帯電する。
【００６６】
この帯電装置では、感光体ドラム１′の露光ユニット２′により光が照射されることにより抵抗が低くなっている部分に第１帯電部材３３ａを接触させ、露光ユニット２′からの光を遮光部材３６により絶つことにより、露光ユニット２′の光照射による抵抗低減効果が薄れているが、電荷注入による帯電に必要なレベルに感光体抵抗がなっている部分に第２帯電部材３３ｂを接触させ、その第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂとを感光体ドラム１′の回転方向に微小間隙をあけて（連続であってもよい）配置している。
【００６７】
この帯電装置においても、露光ユニット２′から照射された光により電気抵抗が低減されている感光体ドラム１′の表面に第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂとが接触した状態で、従来のコロナ放電器と比較して大幅に低い印加電圧を第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂとに印加して、感光体ドラム１′を電荷注入により帯電するので、放電現象によるオゾンの発生を抑えることができる。
【００６８】
また、その露光ユニット２′から感光体ドラム１′の表面に照射する光は、波長が４００ｎｍを超える光であって波長が４００ｎｍ以下の紫外線を含まないので、感光体ドラム１′が紫外光により劣化するのを防止することができる。
そして、電圧印加部材である第１帯電部材３３ａ，第２帯電部材３３ｂが接触する感光体ドラム１′の光導電性部分の体積固有抵抗値が、第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂにより電荷注入が可能な体積固有抵抗値にあり、導電性ベース層にに近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値にあるときに第１帯電部材３３ａと第２帯電部材３３ｂに電圧をそれぞれ印加して帯電するようにしているので、感光体ドラム１′に確実に電荷注入して、それを帯電することができる。
【００６９】
また、感光体ドラム１′上の静電潜像パターン露光系による画像パターン露光位置（図１０の位置ａに相当する位置）では、感光体ドラム１′の表面の抵抗が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗になるので、感光体ドラム１′上の潜像電荷が感光層縁面方向に拡散するのを抑えて、高精細で鮮明な画像が得られる。
【００７０】
図１３は図８で説明した参考例における露光ユニットが感光体ドラムの表面に照射する光の波長を４００ｎｍを超える波長とした参考例を示す図８と同様な概略図であり、図８と対応する部分には同一の符号を付してある。
この参考例による画像形成装置は、図８で説明した参考例に対し、露光ユニット２′が４００ｎｍを超える波長の光を感光体ドラム１′の表面の光導電性部分に照射して、その感光体ドラム１′の厚み方向（径方向）の電気抵抗を低減させるようにしている点が異なる。
【００７１】
このように、露光ユニット２′から感光体ドラム１′の表面に照射する光を波長が４００ｎｍを超える光にすれば、感光体ドラム１′に対して照射する光には波長が４００ｎｍ以下の紫外線が含まれないので、感光体ドラム１′が紫外光により劣化するのを防止することができる。
【００７２】
なお、感光体ドラム１′の抵抗変化特性にも左右されるが、光導電性を有する感光体ドラム１′の光導電性部分に光照射したときの光導電性部分の電気抵抗ＲWEと暗抵抗ＲD の関係がＲD（１−ｅ^-1）≦ＲWE≦ＲD（１-ｅ^-2） となる強さの光を照射しながら、電圧印加部材である接触帯電部材４３を感光体ドラム１′の表面に接触させてその感光体ドラム１′を帯電させるとよい。
【００７３】
また、この参考例においても、電圧印加部材である接触帯電部材４３の帯電部材４３ａが接触する感光体ドラム１′の光導電性部分の体積固有抵抗値が、帯電部材４３ａにより電荷注入が可能な体積固有抵抗値にあり、導電性ベース層に近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値にあるときに接触帯電部材４３に電圧を印加するようにしているので、感光体ドラム１′に確実に電荷注入して、それを帯電することができる。
【００７４】
この帯電装置においても、露光ユニット２′から照射された光により電気抵抗が低減されている感光体ドラム１′の表面に帯電部材４３ａが接触した状態で、従来のコロナ放電器と比較して大幅に低い印加電圧を帯電部材４３ａに印加して、感光体ドラム１′を電荷注入により帯電するので、放電現象によるオゾンの発生を抑えることができる。
【００７５】
また、感光体ドラム１′上の静電潜像パターン露光系による画像パターン露光位置（図１０の位置ａに相当する位置）では、感光体ドラム１′の表面の抵抗が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗になるので、感光体ドラム１′上の潜像電荷が感光層縁面方向に拡散するのを抑えて、高精細で鮮明な画像が得られる。
【００７６】
なお、図１０乃至図１２の各実施の形態において、感光体ドラム１′の光導電性部分に照射する光の波長を、６００ｎｍ以上にすれば、感光体ドラム１′に紫外光を完全に照射しないようにすることができるため、より確実に感光体ドラム１′の紫外光による劣化を防止することができる。
【００７７】
また、図１１及び図１２の各実施の形態には、露光ユニット２′が感光体ドラム１′の光導電性部分に照射した光が感光体ドラム１′と各電圧印加部材との接触終了位置から感光体ドラム１′の移動方向下流側へ洩れるのを低減する遮光部材２６，３６，４３ｂを設けているので、感光体ドラム１′に照射された光が上記接触終了位置から感光体ドラム１′の移動方向下流側へ洩れにくい。したがって、感光体ドラム１′上の帯電した面に光が当たって電位が減衰するのを防止することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による帯電装置及びそれを備えた画像形成装置によれば、次に記載する効果を奏する。
静電潜像担持体の光導電性部分における光照射されて電気抵抗が低減された第１の部分と、該第１の部分に対して静電潜像担持体の移動方向下流側に位置し、暗順応していて第１の部分の電気抵抗よりも大きな電気抵抗の第２の部分とに、電圧印加部材を同時に接触させた状態で、その電圧印加部材に電圧を印加することにより電荷注入によって静電潜像担持体を帯電させるので、電圧印加部材に印加する電圧を低く抑えることができ、帯電時に放電現象によって生じるオゾンの発生を防止することができる。また、静電潜像担持体の表面へ低抵抗物質が付着することに起因する画像ボケも防止することができる。
また、その電圧印加部材の静電潜像担持体との接触の終了位置付近では、上記電気抵抗は暗順応していて高まっているので、静電潜像パターンの鮮鋭度を保って高精細の画像形成ができる。
【００７９】
請求項２の発明によれば、静電潜像担持体の光導電性部分における第２の部分以降で、静電潜像形成用の露光を行う位置よりも静電潜像担持体の移動方向上流側の領域に照射する光量を、暗順応時の静電潜像担持体の帯電電位を１／１０低下させる光量以下にするので、静電潜像担持体の露光を行う位置での帯電電位の落ちこみを抑えることができるため、高精細の画像形成ができる。
【００８０】
請求項３の発明によれば、静電潜像担持体の第１の部分と第２の部分にそれぞれ接触させる電圧印加部材の部分は、それらが静電潜像担持体の移動方向に連続しているか、１ｍｍ以下の間隔に並べて配置されているので、電圧印加部材を配設する部分の省スペース化が図れると共に、帯電性能の安定化も図れる。
【００８１】
【００８２】
請求項５の発明によれば、電気抵抗減少手段が静電潜像担持体の光導電性部分に照射する光は、波長が４００ｎｍを超える光であって紫外光を含まないので、その紫外光が静電潜像担持体に当たった際に生じる紫外光による劣化も防止することができる。
請求項６の発明によれば、静電潜像担持体の光導電性部分の導電性ベース層に近い部位の体積固有抵抗値は１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗になるようにしているので、静電潜像担持体を所望の帯電電位に帯電させることができる。したがって、静電潜像パターンの鮮鋭度を保つことができるため高精細画像を形成することができる。
【００８３】
請求項７の発明によれば、静電潜像担持体の光導電性部分の電圧印加部材と接触する部分の体積固有抵抗値を、静電潜像担持体に電圧印加部材により電荷注入が可能な体積固有抵抗値となる１×１０¹¹Ω・ｃｍ未満にしているので、静電潜像担持体に電荷注入を行う際には光導電性部分の表面抵抗が電荷注入可能な抵抗値にまで下がっているため、接触帯電における高速化が図れると共に、低電圧印加による帯電ができる。
【００８４】
請求項８の発明によれば、電気抵抗減少手段が静電潜像担持体の光導電性部分に照射した光が静電潜像担持体と電圧印加部材との接触終了位置から静電潜像担持体の移動方向下流側へ洩れるのを遮光部材が規制するので、帯電した面に光が照射されて電位が減衰してしまうのを防止することができる。
それにより、静電潜像担持体の光導電性部分の抵抗を帯電終了後に十分に高い状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明を実施する帯電装置を備えた画像形成装置の作像部を示す概略構成図である。
【図２】 同じくその画像形成装置に設けられている感光体ドラムの光強度と厚み方向の抵抗との関係を示す線図である。
【図３】 感光体ドラムの厚み方向の電気抵抗を測定する装置の一例を示す概略図である。
【図４】 露光ユニットによる照射光量と感光体ドラム上における帯電電位の減衰特性を示す線図である。
【図５】 光照射遮断後の経過時間と感光体の厚み方向の抵抗の回復との関係を示す線図である。
【図６】 感光体ドラムの第１の部分と第２の部分に接する部分が回転方向に連続して形成されている接触帯電部材の例を示す概略図である。
【図７】 感光体ドラム上の残存トナーを除去する部材を兼ねる接触帯電部材の例を示す概略図である。
【図８】 微弱光を感光体ドラムに照射することにより接触注入帯電に適したレベルに感光体ドラムの光導電性部分の電気抵抗を制御しながら接触帯電を行う参考例を示す概略図である。
【図９】 同じく微弱光を感光体ドラムに照射して接触注入帯電するのに適したレベルに感光体ドラムの電気抵抗を制御しながら接触帯電を行う他の参考例を示す概略図である。
【図１０】 感光体ドラム１の光導電性部分に４００ｎｍを超える波長の光を照射する露光ユニットを設けたこの発明の実施の形態である帯電装置を備えた画像形成装置を示す図１と同様な概略構成図である。
【図１１】 帯電部への異物の侵入を防止できながら低電圧で帯電ができる帯電装置を感光体ドラムと共に示す図６と同様な概略図である。
【図１２】 感光体ドラムの抵抗が光照射で低くなっている部分と光照射が絶たれることにより抵抗低減効果が薄れている部分とに接触帯電部材を接触させた帯電装置を感光体ドラムと共に示す図７と同様な概略図である。
【図１３】 図８で説明した参考例における露光ユニットが感光体ドラムの表面に照射する光の波長を４００ｎｍを超える波長とした参考例を示す図８と同様な概略図である。
【符号の説明】
１，１′：感光体ドラム（静電潜像担持体）
２，２′：露光ユニット（電気抵抗減少手段）
３，２３，３３，４３，５３：接触帯電部材（電圧印加部材）
４：静電潜像パターン露光系 １１：第１の部分 １２：第２の部分
２３ａ，３３ａ：第１帯電部材 ２３ｂ，３３ｂ：第２帯電部材

Claims (10)

1. 光導電性を有して移動する静電潜像担持体の光導電性部分に電圧印加部材を接触させた状態で該電圧印加部材に電圧を印加することにより前記静電潜像担持体に持続電荷を担持させる帯電装置において、
   前記静電潜像担持体の光導電性部分に光を照射して前記静電潜像担持体の厚み方向の電気抵抗を低減させ、該光導電性部分の前記電圧印加部材と接触する部分の体積固有抵抗値を該電圧印加部材により電荷注入が可能な体積固有抵抗値にする電気抵抗減少手段を設け、
   前記静電潜像担持体の光導電性部分の前記電気抵抗減少手段により光照射されて電気抵抗が低減された第１の部分と、該第１の部分に対して前記静電潜像担持体の移動方向下流側に位置し、暗順応していて前記第１の部分の電気抵抗よりも大きな電気抵抗の第２の部分とに、前記電圧印加部材を同時に接触させ、
   前記静電潜像担持体の暗抵抗をＲDとしたとき、前記第１の部分の電気抵抗はＲD（1−ｅ^−１)未満であり、前記第２の部分の電気抵抗はＲD（1−ｅ^−１)以上であり、
   前記電圧印加部材に前記電圧を印加して前記光導電性部分の該電圧印加部材と接触する部分を電荷注入により帯電させるようにしたことを特徴とする帯電装置。
2. 前記静電潜像担持体の光導電性部分における前記第２の部分以降で静電潜像形成用の露光を行う位置よりも前記静電潜像担持体の移動方向上流側の領域に照射する光量を、暗順応時の前記静電潜像担持体の帯電電位を１／１０低下させる光量以下にしたことを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
3. 前記第１の部分と前記第２の部分にそれぞれ接触させている前記電圧印加部材の部分は、それらが前記静電潜像担持体の移動方向に連続しているか、１ｍｍ以下の間隔に並べて配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の帯電装置。
4. 前記電圧印加部材が光透過性部分を有し、前記電気抵抗減少手段が、光を該電圧印加部材を透過させて前記静電潜像担持体の光導電性部分の該電圧印加部材と接触する前記第１の部分に照射して、前記静電潜像担持体の厚み方向の電気抵抗を低減させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
5. 前記電気抵抗減少手段が、前記静電潜像担持体の前記光導電性部分に４００ｎｍを超える波長の光を照射して前記静電潜像担持体の厚み方向の電気抵抗を低減させ、該光導電性部分の前記電圧印加部材と接触する部分の体積固有抵抗値を該電圧印加部材により電荷注入が可能な体積固有抵抗値にする手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の帯電装置。
6. 前記静電潜像担持体が、導電性ベース層の外側に前記光導電性部分を有しており、前記静電潜像担持体の前記光導電性部分の前記電圧印加部材と接触する部分の体積固有抵抗値が、該電圧印加部材により電荷注入が可能な体積固有抵抗値にあり、前記光導電性部分の前記導電性ベース層に近い部位の体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値にあるときに前記電圧印加部材に電圧を印加して帯電するようにしたことを特徴とする請求項５記載の帯電装置。
7. 前記静電潜像担持体の光導電性部分の前記電圧印加部材と接触する部分の体積固有抵抗値を、前記静電潜像担持体に前記電圧印加部材により電荷注入が可能な体積固有抵抗値となる１×１０¹¹Ω・ｃｍ未満としたことを特徴とする請求項５又は６記載の帯電装置。
8. 請求項４記載の帯電装置において、前記電気抵抗減少手段が前記静電潜像担持体の光導電性部分に照射した光が前記静電潜像担持体と前記電圧印加部材との接触終了位置から前記静電潜像担持体の移動方向下流側へ洩れるのを低減する遮光部材を設けたことを特徴とする帯電装置。
9. 導電性ベース層の外側に光導電性部分を有し、光導電性を有して移動する静電潜像担持体と、請求項１から８のいずれか一項に記載の帯電装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 前記静電潜像担持体の表面の画像パターン露光位置での体積固有抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗値を維持するようにしたことを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。

Images