JP4372824B2 - 帯電装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成を行うために、静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、静電潜像担持体の帯電装置として、コロナ帯電器が広く利用されてきた。上記コロナ帯電器としては、放電電極、ケース、及びグリッド電極から構成されるスコロトロン方式のコロナ帯電器（以後、スコロトロン帯電器と称する）が最も一般的である。スコロトロン帯電器は、その放電開口部にグリッド電極を有し、静電潜像担持体に対向させて非接触に配設し、放電開口部から放出されるイオンを静電潜像担持体面に供給して静電潜像担持体面を所定の極性・電位に一様帯電させるものである。また、スコロトロン帯電器では、放電電極として、直径φ３０〜１００μｍのタングステンワイヤー電極または針状の電極を複数個配列したノコ歯電極が用いられている。

一方、他の帯電装置として、静電潜像担持体にローラを近接または接触させて電圧を印加するローラ帯電方式や、ブラシを接触させて電圧を印加するブラシ帯電方式の帯電装置が実用化されている。これらの帯電装置は、電源の低電圧化が図れ、オゾンの発生量を大幅に低減できる長所を有している。例えば、特許文献１には、エピクロルヒドリンゴムを含有する２層構造の帯電ローラにより、オゾン発生量を低減させ、かつローラ帯電の課題である帯電ムラを解決する技術が開示されている。
日本国公開特許公報「特開平５−３４１６２７号公報（公開日：１９９３年１２月２４日）」

しかしながら、上記従来のスコロトロン方式のコロナ帯電器（スコロトロン帯電器）は、高圧電源によるコロナ放電を原理とするため、多量のオゾンが発生する問題がある。

オゾンは人体に対して有害であるため、画像形成装置においては、その発生量をできるたけ低減しなければならない。例えば、ドイツの環境保護を目的としたエコラベルBlue Angel Markにおいては、オゾン発生量が定量的に制限されている。

そのため、コロナ帯電器から発生するオゾンの対応策としては、発生したオゾンを機外に逃さぬよう、オゾンを吸着・分解するフィルター（オゾンフィルター）を具備する方法が最もよく用いられている。ところが、オゾンフィルターを用いた場合、オゾンの酸化作用による機内部品の劣化や、オゾンフィルターの交換によるランニングコストの上昇という問題が発生する。

一方、上述のローラ帯電方式の帯電装置は、静電潜像担持体表面でコロナ放電を発生させるため、静電潜像担持体表面や帯電ローラの劣化・磨耗という問題を有している。また、帯電ローラと同様に、ブラシ帯電方式の帯電装置においても、帯電ブラシの劣化・磨耗という問題を有している。さらに、画像形成装置が高速化するほど、放電の規模が大きくなるため、この問題が顕著になることから、画像形成装置の高速機への対応が困難な状況である。従って、高速機においては、依然として上記スコロトロン方式の帯電装置が主流であり、オゾン低減のさらなる解決手段が求められている。

また、タンデム方式のフルカラー機では、１つの画像形成装置内に帯電装置が４個必要であるため、オゾン発生量がモノクロ機の４倍となってしまう。このように、カラー機や高速機においては、このオゾンの問題点を解決することが非常に重要である。

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、帯電装置及び静電潜像担持体が摩擦により劣化・磨耗することを回避しつつ、オゾンの発生を低減し得る帯電装置、及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明の帯電装置は、上記課題を解決するために、電子写真方式の画像形成を行うために、静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置において、供給される液体に電圧を印加することにより、静電噴霧を起こさせて帯電した液滴を発生させる静電噴霧手段を備え、上記液滴によって静電潜像担持体を帯電させることを特徴としている。

上記の構成によれば、帯電した液滴を発生させて、その液滴によって静電潜像担持体を帯電させる。このように、上記の構成では、従来のコロナ帯電器の基本原理であるコロナ放電とは全くことなる静電噴霧を基本原理としていることから、静電潜像担持体を帯電させるときに、従来のコロナ帯電器のようなオゾンの発生をほとんどともなわない。従って、オゾンの発生による人体に対する悪影響が生じ難くなる。

しかも、上記の構成では、液滴によって静電潜像担持体を帯電させるので、静電潜像担持体への帯電装置の機械的接触を避けることができ、帯電装置及び静電潜像担持体が摩擦により劣化・磨耗することを防止することができる。

なお、「上記液滴によって静電潜像担持体を帯電させる」とは、帯電した液滴が静電潜像担持体に到達して、当該静電潜像担持体を帯電させるだけでなく、液滴が静電潜像担持体に到達する前に蒸発して、イオンのみが静電潜像担持体に到達することによって、当該静電潜像担持体を帯電させることも含む。

また、本発明の画像形成装置は、上記帯電装置と静電潜像担持体とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、上記帯電装置と静電潜像担持体とを備えているので、オゾンの発生量を低減し得る画像形成装置を実現することができる。

本発明の帯電装置は、以上のように、供給される液体に電圧を印加することにより、静電噴霧を起こさせて帯電した液滴を発生させる静電噴霧手段を備え、上記液滴によって静電潜像担持体を帯電させるものである。

それゆえ、静電潜像担持体を帯電させるときに、従来のコロナ帯電器に比べて、放電等によるオゾンの発生量を低減させることができるという効果を奏する。さらに、帯電装置は、静電潜像担持体に対して、非接触であるので、帯電装置及び静電潜像担持体が摩擦により劣化・磨耗することを防止することができるという効果を奏する。

本発明の画像形成装置は、以上のように、上記帯電装置と静電潜像担持体とを備えているものである。

それゆえ、帯電装置及び静電潜像担持体が摩擦により劣化・磨耗することを回避しつつ、オゾンの発生を低減し得る画像形成装置を実現することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態における帯電装置の断面図である。 上記帯電装置を備えた本発明における画像形成装置の実施の一形態を示す断面図である。 感光体ドラムの軸方向における上記帯電装置の断面図である。 静電噴霧実験に用いた装置の概略構成を示す断面図である。 静電噴霧実験の結果を示すグラフである。 静電噴霧実験の結果を示すグラフである。 噴霧液滴径と液体使用量との関係を示すグラフである。 噴霧液滴径と、ノズルの先端部における開口部の外径との関係を示すグラフである。 ノズルと感光体との間の距離と、噴霧領域との関係を示すグラフである。 上記帯電装置の斜視図である。 感光体ドラムの周方向における上記帯電装置の断面図である。 感光体ドラムの周方向における上記帯電装置の断面図である。 上記帯電装置の変形例を示す断面図である。 上記帯電装置の変形例を示す断面図である。 ギャップ対ノズル比と電荷供給比との関係を示すグラフである。 上記帯電装置の他の変形例を示す断面図である。 上記帯電装置の他の変形例を示す断面図である。 上記帯電装置のさらに他の変形例を示す断面図である。 上記帯電装置のさらに他の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
１０ 帯電装置
１１ 液体
１３ 液滴
１８ ノズル（静電噴霧手段）
２０ シャッター部（開閉部材）
２２ グリッド電極
２５ 送風機（乾燥装置）
２６ 帯電装置
２７ 帯電装置
２８ 帯電装置
３０ ノズル（静電噴霧手段）
３１ 液体貯蔵部
３２ 導体電極（電極）
３４ 帯電装置

本発明の一実施形態について図１ないし図１９に基づいて説明すると以下の通りである。

なお、本実施の形態では、本発明に係る画像形成装置として、電子写真方式のディジタル複写機について説明するが、本発明に係る画像形成装置は必ずしもこれに限らず、例えば、電子写真方式であればプリンタやファクシミリについても適用が可能である。

図２は、本実施の形態の帯電装置１０を備えたディジタル複写機１００の断面図である。本実施の形態のディジタル複写機１００は、図２に示すように、原稿読取部１１０、画像形成部２１０、給紙部３００、及び後処理装置２６０を備えている。

原稿読取部１１０は、透明ガラスからなる原稿台１１１、原稿読取部１１０の上方に配置される自動原稿搬送装置１１２、及び原稿台１１１に載置された原稿の画像を読み取る光学系ユニットを備えている。

自動原稿搬送装置１１２は、原稿セットトレイ上にセットされた複数枚の原稿を１枚ずつ自動的に原稿台１１１上へ給送する装置である。また、自動原稿搬送装置１１２は、原稿カバーとしても機能するものである。自動原稿搬送装置１１２には、ジョブの入力や画像形成内容の設定等のユーザから入力操作を受け付ける操作パネル４０が配置されている。

光学系ユニットは、原稿台１１１の下方に配置され、原稿台１１１上に載置された原稿の画像を走査して読み取るものである。この光学系ユニットは、第１の走査ユニット１１３、第２の走査ユニット１１４、光学レンズ１１５、及び光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１１６を有している。

第１の走査ユニット１１３は、原稿面上を露光する露光ランプユニット、及び原稿からの反射光を所定の方向に反射させる第１ミラーを備えている。第２の走査ユニット１１４は、第１ミラーから反射されてくる原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサ１１６に導く第２ミラー及び第３ミラーを備えている。光学レンズ１１５は、原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサ１１６上に結像させる。ＣＣＤラインセンサ１１６は、原稿からの反射光を光電変換して画像データを生成する。なお、この画像データは、図示しない画像処理部を介して、画像形成部２１０に出力される。

画像形成部２１０の下方には、給紙部３００が設けられている。給紙部３００は用紙カセット２５１・２５２・２５３、手差しトレイ２５４、及び両面ユニット２５５から構成されている。

用紙カセット２５１〜２５３、及び手差しトレイ２５４のそれぞれから、画像形成部２１０を経由して後処理装置２６０までの間に用紙搬送路が形成される。

用紙カセット２５１〜２５３、手差しトレイ２５４、または両面ユニット２５５から給紙された用紙は搬送ローラを有する搬送ユニット２５０を介して画像形成部２１０に供給される。

両面ユニット２５５は、用紙を反転させるスイッチバック路２２１に通じており、用紙の両面に画像形成を行う時に用いられる。なお、両面ユニット２５５は通常の用紙カセットと交換可能な構成となっており、両面ユニット２５５を通常の用紙カセットに置き換えて構成してもよい。

画像形成部２１０は、用紙搬送路に沿って上流側から順番に画像形成ユニット、定着ユニット２１７、及び排紙ローラ２１９を備えている。画像形成ユニットは、像担持体としての感光体ドラム（静電潜像担持体）１、露光装置としての光書込装置２２７、感光体ドラム１を所定の電位に帯電させる帯電装置１０、感光体ドラム１上に形成された静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像ユニット２、感光体ドラム１表面に形成されたトナー像を用紙に転写するチャージャ方式の転写器２２５、用紙を除電して感光体ドラム１から剥離し易くする除電器２２９、余分なトナーを回収するクリーニング器２２６を備えている。

上述の感光体ドラム１の周囲において、帯電装置１０、光書込装置２２７、現像ユニット２、転写器２２５、除電器２２９、及びクリーニング器２２６によって、それぞれ、帯電処理、露光処理、現像処理、転写処理、除電処理、及び清掃処理が行われる。画像形成処理時には、感光体ドラム１は周速３００ｍｍ／ｓで回転駆動される。

感光体ドラム１及び転写器２２５の間に位置する画像形成位置において、画像データに基づいた未定着の現像剤像が用紙の表面に転写される。その後、用紙搬送路における画像形成位置の下流側に配置されている定着ユニット２１７に導かれ、定着ユニット２１７によって、用紙上の未定着の現像剤像が加熱及び加圧され用紙に定着する。

定着ユニット２１７の下流側において用紙搬送路は二方向に分岐しており、一方が、用紙の裏面に再度画像を形成するために用紙の前後を反転させるスイッチバック路２２１に通じており、他方が、画像が形成された用紙に対してステープル処理等の後処理を行い昇降トレイ２６１上に用紙を排出する後処理装置２６０に通じている。

次に、本実施の形態の帯電装置１０について図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施の形態の帯電装置１０は、正または負に帯電した微小な液滴を発生させ、上記液滴によって静電潜像担持体（感光体）を所定の電位に帯電させることを特徴としている。

図１は本実施の形態の帯電装置の断面図である。帯電装置１０は、図１に示すように、ノズル（静電噴霧手段）１８、高圧電源１９、及び貯蔵タンク（図示しない）を備えている。

本実施の形態では、帯電装置１０が高圧電源１９を備えるものとするが、本発明に係る帯電装置は必ずしも電源を備えている必要はなく、帯電装置の外部に設けられた電源（例えばディジタル複写機１００の各部に電力を供給する電源）から電力の供給を受けるようになっていてもよい。

ノズル１８は、例えばステンレス等の導電性材料からなるノズルであり、先端に向かって細くなる、いわゆる先細り形状となっている。言い換えれば、ノズル１８は円錐の先端が切り取られた形状である。このように、ノズル１８の先端部分（先端部）は鋭利なものとなっている。なお、図１においては、ノズル１８の形状は円筒状であるが、ノズル１８の先端部を拡大したものであり、実際には、上述のとおり、ノズル１８は先細り形状となっている。

なお、ノズル１８の先端部における開口部の外径は、１０μｍ以下であることが望ましい。これにより、ノズル１８の先端部から生じる液滴のサイズを１μｍ以下にすることができる。

ノズル１８は、後述する配管２１（図３参照）を介して、図示しない貯蔵タンクに接続されており、貯蔵タンクから、液体１１がノズル１８に供給されるようになっている。これにより、ノズル１８の内部には液体１１が充填されるようになっている。

ここで、液体１１としては、水、アルコール類若しくはエーテル類のいずれか、またはそれらを主成分とする混合溶液が用いられる。なお、アルコール類およびエーテル類としては、市販品を用いればよく、また、水としては、超純水や水道水を適宜用いればよい。また、上記液体に添加物を添加したものを液体１１として用いてもよい。上記添加物としては、例えばステアリン酸亜鉛等が考えられる。

ノズル１８は高圧電源１９に電気的に接続されており、高圧電源１９からの電圧が、ノズル１８を介して、液体１１に対して印加されるようになっている。液体１１に電圧が印加されると、ノズル１８から印加電圧と同極性に帯電した微小な液滴１３が発生することになる。なお、本実施の形態では、負の電圧を印加することにより、液滴１３は負の電荷１４に帯電されるものとして説明する。

また、ノズル１８に対向する位置（ノズル１８の下側）には感光体ドラム１が配置される。感光体ドラム１は、光導電性の有機感光体層１５及び接地（アース）されたアルミ素管１６から構成されている。感光体ドラム１は、図１の矢印に示すように、回転駆動される。

ここで、感光体ドラム１が帯電される原理について説明する。

ノズル１８に液体１１が供給されると、ノズル１８の先端部では、液体１１からなる略半球状のメニスカスが生じることになる。このメニスカスは、先端部から下側に盛りあがって形成される。このとき、高圧電源１９からノズル１８を介して液体１１に負の電圧を印加すると、液体１１は印加された電圧と同極性の電荷を有することになる。つまり、液体１１は印加電圧と同極性に帯電されることになる。そして、印加電圧における適当な電圧値において、ノズル１８の先端部における液体１１のメニスカスにかかる静電気力により、図１に示すように、ノズル１８先端に比較的安定なコーン状のメニスカス１２が形成される。さらに、印加電圧（静電気力）の絶対値が増加して表面張力を超えると、コーン状のメニスカス１２の先端における柱状となった部分から、液体１１が分裂して、印加電圧と同極性に帯電した微小な液滴１３が発生することになる。この現象はコーンジェットモードと呼ばれ、均質で安定な噴霧状態となっている。

なお、ここで用いられる液体１１の粘度は、１００ｃｐｓ以下であることが好ましい。液体１１の粘度と噴霧状態の安定性との関係について下記の表１を参照して説明する。なお、表１の○、△、×はそれぞれ、液滴ばらつきなし、若干の液滴ばらつき有り、噴霧不良有りの状態を示している。表１の噴霧状態が○または△のときは、安定した噴霧状態とみなす。液体１１の粘度が１〜１６ｃｐｓの場合は、噴霧状態は非常に安定しており、粘度が１００ｃｐｓの場合にも、噴霧状態は安定している。しかし、液体１１の粘度が１００ｃｐｓより大きくなると、噴霧状態の安定性は失われ、噴霧不良が発生する。これは、液体１１の粘度が高くなることにより、ノズル１８内部において液体１１が流動する際に生じる抵抗が大きくなるためである。さらに、液体１１の粘度が高くなることにより、液体１１が分裂して液滴１３が発生するときに、分裂せずに滴下するサイズの大きな液滴１３が混在してしまう。そのため、噴霧状態にばらつきが発生する。このように、噴霧状態の安定性は、液体１１の粘度によって変化する。

ノズル１８から発生した液滴１３は、ノズル１８と感光体ドラム１表面との電位勾配に沿って感光体ドラム１に到達し、感光体ドラム１を帯電させることになる。すなわち、感光体ドラム１は電荷１４を有することになる。

なお、液体１１に印加する電圧値の絶対値を必要以上に上昇させると、メニスカス１２のコーン状の先端が複数に分裂したマルチジェットモードとなり、放電現象をともなう不安定な噴霧状態となる。これは、感光体ドラム１における帯電ムラを生じさせることになる。また、液体１１に印加する電圧値の絶対値をさらに上昇させると、ノズル１８から放電が生じ、放電によるオゾンの発生が懸念される。

ここで、液体１１に印加する電圧値と、ノズル１８から生じる放電と、液体１１の種類との関係について表２を参照して説明する。表２は、図１に示す帯電装置１０において、液体１１を感光体ドラム１に噴霧するときにノズル１８から生じる放電の有無について、高感度カメラによって観測した結果である。ここで、液体１１としては、ハイドロフルオロエーテルとエタノールとを１：０、１：１、１：２、０：１の割合で混合したものまたは水を用いており、液体１１には１．０ｋＶ、２．０ｋＶまたは３．０ｋＶの電圧が印加される。

表２に示すように、液体１１に印加する電圧の絶対値が２．０ｋＶ以下である場合には、液体１１の種類に関らず、ノズル１８からの放電は観測されない。また、ノズル１８から生じる放電は、液体１１に印加する電圧値だけでなく、ハイドロフルオロエーテルとエタノールとの混合比を調整することによっても抑制することが可能である。このように、液体１１に印加する電圧値および液体の混合比を調節することにより、ノズル１８から生じる放電を抑制することができ、オゾンの発生量をより一層低減することが可能である。

このように、本実施の形態の帯電装置１０は、高圧電源１９による印加電圧の大きさによって、ノズル１８の先端部における液体１１の電位を変化させて噴霧状態を制御することができる。

ところで、安定したコーンジェットモードにおいて、液滴径はノズルに供給される液体の流量Ｑと液体の導電率Ｋとの関数である式（１）に従うことが知られている。

Ｄｄは液滴径、ε０は真空の誘電率、εは液体の比誘電率、τは電荷の緩和時定数、Ｇはεに依存する定数である。

上記式（１）は、液体の種類を決定することによってτ及びＧが決定され、流量Ｑを制御することによって液滴径の制御が可能となる。

本実施の形態では、ノズル径を適切な大きさに設定することによって毛細管現象を利用して、液体１１の流量Ｑを制御している。また、必要に応じて、マイクロポンプ等の流量制御装置を設けて液体１１の流量Ｑを制御してもよい。なお、毛細管現象を利用する場合、流量制御装置が不要となるため、装置コストを低減することができる。

また、帯電装置１０は、帯電した液滴１３を発生させて、感光体ドラム１に付着させることにより感光体ドラム１を帯電させる。これにより、感光体ドラム１を帯電させるときに、従来のコロナ帯電器の基本原理であるコロナ放電とは全くことなる静電噴霧を基本原理としていることから、従来のコロナ帯電器のようなオゾンの発生をほとんどともなわない。したがって、オゾンの発生による人体に対する悪影響が生じ難くなる。

しかも、帯電装置１０は、感光体ドラム１に対して、非接触であるので、帯電装置１０及び感光体ドラム１が摩擦により劣化・磨耗することを防止することができる。

また、ノズル１８は先細り形状となっているので、その先端部に電界が集中しやすくなる。言い換えれば、ノズル１８の先端は鋭利なものとなっているので、低電圧の印加により、ノズル１８の先端において電界の強度が高くなりやすい。すなわち、低電圧の印加により、ノズル１８の先端部が高電界になりやすい。従って、低電圧の印加により、液滴１３を発生することが可能となる。なお、ノズル１８の形状を円筒形状とした場合でも、ノズル１８が細ければ十分な電界集中を実現できる。

次に、帯電装置１０におけるノズル１８の配置について図３を参照しながら説明する。図３は感光体ドラムの軸方向における上記帯電装置の断面図である。

図３に示すように、帯電装置１０では、感光体ドラム１の軸方向（幅方向）に沿って、複数のノズル１８が一列に等間隔に配置された構成となっている。言い換えれば、複数のノズル１８は、感光体ドラム１が駆動する方向と直交する方向に沿って一列に等間隔に配置されている。ノズル１８は、それぞれ配管２１を介して図示しない貯蔵タンクに接続されており、必要に応じて、外部からの衝撃から保護されるようにケース２３内部に設けられる。

より具体的には、例えば、感光体ドラム１の軸方向の有効長３００ｍｍに対して、ノズル１８は１０ｍｍ周期で３０個一列に配置されている。これにより、感光体ドラム１の軸方向に電荷１４をほぼ均一に付与することができ、その結果、感光体ドラム１表面のより広い面積を同時に帯電させることが可能となり、感光体ドラム１はほぼ均一に帯電することになる。

また、ノズル１８の配置としては、一列に等間隔に配置されているものに限るものではなく、例えば、ノズル１８は複数列に千鳥状に配置されていてもよい。これにより、ノズル１８が一列に配置されている場合に比べて、より多数のノズル１８を配置することできるので、感光体ドラム１表面に液滴１３をより均一に付着させることが可能となる。従って、感光体ドラム１の帯電ムラをより一層低減させることができる。

なお、上述の説明では、感光体ドラム１に対して、重力方向上側から下側に向かって液滴１３が放出されるようになっている。しかしながら、感光体ドラム１には、いずれの方向から、液滴１３が噴出されるようになっていてもよく、例えば、感光体ドラム１に対して、重力方向下側から上側に向かって液滴１３が噴出されるようになっていてもよい。

これは、ノズル１８から放出される液滴１３は、その液滴径が非常に微小であるため、重力の影響を無視でき、ノズル１８と感光体ドラム１との間の電界に沿って移動するためである。また、噴霧前の液体供給についても、ノズル先端部近傍では内径が非常に小さいため、重力の影響を無視でき、毛細管力で液体を供給可能である。そのため、既に説明したマイクロポンプ等の流量制御装置は、液滴径を別途制御する場合や、ノズル先端から遠い部分で流路内径が大きくなり重力に反して液体を供給するときに使用すればよい。

また、ノズル１８の代わりに、ノズル１８の孔を埋めたような形状を有する針状部材を使用してもよい。この場合、上記針状部材の外側表面に沿って針形状の先端部に液体を供給しながら、上記針状部材に電気的に接続された高圧電源１９から電圧を印加することにより、針形状の先端部から帯電した液滴１３を噴出することができる。なお、上記針状部材が多孔質セラミックで形成されている場合、液体が針状部材内部を通過し、針形状の先端部から滲み出すことにより、帯電した液滴１３を噴出することができる。従って、本実施形態のノズル１８と略同様の効果が得られる。

次に、本実施の形態の帯電装置１０を用いた静電噴霧実験について説明する。

図４は静電噴霧実験に用いた装置の概略構成を示す断面図である。

本静電噴霧実験では、図示しない液体供給系（液体貯蔵タンク）と、高圧電源１９に電気的に接続されたノズル１８と、ノズル１８に対向する位置に配置された平板電極２４とを用いた。ここで、ノズル１８として、内径が４０μｍであるノズルを用いると共に、液体１１としてはエタノール及び純水を用いた。なお、平板電極２４はアースされて、その電位が０Ｖとなっている。

上記の構成に基づいて、液体１１を供給しながら、印加電圧を変化させたときの、平板電極２４からアースに流れる電流値（基板電流）を測定した。また、このときの、ノズル先端のメニスカス形状を拡大観察することにより、良好な静電噴霧状態（コーンジェットモード）であるか、分裂したマルチジェットモードであるか、または放電状態であるかを調べた。さらに、噴霧後に、表面電位計を用いて、平板電極２４の表面電位を計測することにより、平板電極２４における帯電の均一性を調べた。

図５に、上記静電噴霧実験における印加電圧と基板電流との結果を示す。横軸は印加電圧（Ｖ）を、縦軸は基板電流（ｎＡ）をそれぞれ示している。なお、縦軸の基板電流（ｎＡ）とは、上述のとおり、平板電極２４からアースに流れる電流値であり、これは、静電噴霧により液滴によって平板電極２４に付与された単位時間当たりの電荷量と等価のものである。

図５より、エタノール噴霧の場合、印加電圧（絶対値）を増加させるにつれ、基板電流（絶対値）が増加することがわかる。そして印加電圧が−２．０ｋＶから急激に電流値（絶対値）が増加した。これは、ノズル１８から放電が発生して放電電流が流れたためである。また、純水噴霧の場合、−１．８ｋＶから徐々に電流値（絶対値）が増加し、−２．０ｋＶ以上の電圧（絶対値）において、急激に電流値（絶対値）が増加した。

また、メニスカス形状を観察した結果、エタノール噴霧の場合、−１．２ｋＶから−２．０ｋＶの印加電圧において、良好なコーンジェットモードでの静電噴霧が確認できた。また、純水噴霧の場合、−１．８ｋＶから−２．０ｋＶの印加電圧において、良好なコーンジェットモードでの静電噴霧が確認できた。

さらに、各印加電圧における平板電極２４の表面電位を調べると、エタノール噴霧の場合、−１．２ｋＶから−２．０ｋＶの印加電圧において、均一に帯電していることが確認できた。また、純水噴霧の場合、−１．８ｋＶから−２．０ｋＶの印加電圧において、均一に帯電していることが確認できた。

上記の結果より、エタノール噴霧の場合、−１．２ｋＶから−２．０ｋＶの印加電圧において、良好なコーンジェットモードでの静電噴霧が得られ、純水噴霧の場合、−１．８ｋＶから−２．０ｋＶの印加電圧において、良好なコーンジェットモードでの静電噴霧が得られることが確認できた。

次に、上記静電噴霧実験において、内径７μｍのノズル１８を用いると共に、液体１１としてエタノール、ハイドロフルオロエーテル、エタノールとハイドロフルオロエーテルを１：１で混合させた混合液体、またはエタノールにステアリン酸亜鉛を質量％濃度で５０％添加させたものを用いた場合の印加電圧と基板電流との結果を図６に示す。図６では、横軸は印加電圧（Ｖ）を、縦軸は基板電流（ｎＡ）をそれぞれ示している。なお、縦軸の基板電流（ｎＡ）とは、上述のとおり、平板電極２４からアースに流れる電流値であり、これは、静電噴霧により液滴によって平板電極２４に付与された単位時間当たりの電荷量と等価のものである。

図６に示すように、導電率Ｋの低いハイドロフルオロエーテルでは、噴霧による基板電流が少ない一方で、−２．０ｋＶ以上の電圧を加えても放電が生じていないことがわかる。また、液体１１としてエタノールとハイドロフルオロエーテルとの混合液体を用いた場合の基板電流は、エタノールのみを用いた場合の基板電流とハイドロフルオロエーテルのみを用いた場合の基板電流との間の値となっている。また、エタノールにステアリン酸亜鉛を添加することによっても、基板電流が下がっていることがわかる。

このように、二種類以上の液体を混合したり、添加物を添加した液体１１を用いることにより、液体１１の導電率Ｋを変化させ、基板電流や放電を制御することができる。

次に、感光体ドラム１の帯電に適した静電噴霧の条件をより詳細に説明する。

例えば、感光体ドラム１の必要帯電電位を−７００Ｖ、有機感光体層１５の膜厚を２０μｍ、比誘電率を３とすると、感光体ドラム１の表面電荷密度σは−９．３×１０^−４Ｃ／ｍ^２となる。感光体ドラム１の駆動速度（周速）を３００ｍｍ／ｓ、有効軸長３００ｍｍとすると、感光体ドラム１を帯電させる電流は−８４μＡとなる。Ａ４の用紙１枚のサイズは２１０×２９８ｍｍであることから、これに対応する面積の感光体ドラム１表面を帯電させるために必要な電荷量は−５９μＣとなる。

一方、直径Ｄの液滴が保持できる最大の電荷量Ｑｍａｘは、Ｒａｙｌｅｉｇｈ限界より、下式（２）で制約される。

液体の表面張力γを７．２８×１０^−２Ｎ／ｍとすると、直径φ１０ｎｍの液滴が保持可能な最大電荷量は７．１３×１０^−１８Ｃとなる。静電噴霧により、Ｒａｙｌｅｉｇｈ限界まで帯電されたφ１０ｎｍの液滴を形成した後、感光体ドラム１表面まで１００％の効率で搬送することができれば、Ａ４の用紙１枚に対応する面積の感光体ドラム１表面を所定の電位に帯電させるために必要な液体の量は、４．３×１０^−１２ｍ^３となる。同様に液滴の直径がφ１００ｎｍであれば、１．３６×１０^−１０ｍ^３の液体量となる。

このような計算から、できるだけ小粒径の帯電液滴を生成すると、少量の液体で感光体ドラム１を帯電できることがわかる。しかも、上記のように、液滴１３のサイズがサブミクロンオーダーであれば、必要帯電量を得るための噴霧液量が微量で済むため、感光体ドラム１の表面を乾燥させる乾燥工程が不要となる。

ところで、実際には、静電噴霧により生成した帯電液滴を１００％の効率で感光体ドラムに搬送することは困難であり、静電拡散などの様々なロスが生じるおそれがある。

そこで、上記静電噴霧実験において、Ａ４の用紙１枚に対応する面積の感光体ドラム１表面を所定の電位に帯電させるのに必要な液体量を計測した結果、エタノールの場合、−１．６ｋＶの印加電圧で１００μｌ、−２．０ｋＶの印加電圧で、８３μｌであった。また、純水の場合、−２．１ｋＶの印加電圧で０．３３μｌであった。そして、エタノールと純水を混合した場合、その比に応じて導電率Ｋを変化させることができ、必要な液体量を制御できることを実験的に確認した。

なお、上述のとおり、上記式（１）より、流量Ｑや導電率Ｋを制御することによって、液滴径の制御は可能であることから、Ａ４の用紙１枚に対応する面積の感光体ドラム１表面を帯電させるのに必要な液体の量を制御することが可能であることは明らかである。

また、電子写真方式による複写機やプリンタ等の画像形成装置に対して、本実施の形態の帯電装置を実用化する場合、水、アルコール類またはエーテル類を含有する液体をサプライ品（供給品）として供給する必要がある。現像装置や静電潜像担持体の寿命（メンテナンスサイクル）は、プリント枚数で少なくとも１０万枚以上が一般的であるため、帯電装置１０のサプライ品交換頻度も同様であることが望ましい。

そこで、サプライ品として供給された液体１１のメンテナンスサイクルを１０万枚印刷段階にするための液滴１３の径について図７を参照して説明する。図７は、発生させる液滴１３の径と、１０万枚印刷段階での液体１１の使用量との関係を示すグラフである。画像形成装置１００内に設置可能な液体のタンク容量を５００ｍｌ以下と設定した場合、図７に示すように、１０万枚印刷段階において液体使用量を５００ｍｌ以下にするためには、液滴１３の径を１μｍ以下にする必要がある。

液滴１３径を１μｍ以下にするためには、ノズル１８の先端部における開口部の外径の大きさを考慮する必要がある。これは、液滴１３がメニスカス形成を経て形成され、メニスカス径はノズル１８の先端部における開口部の外径に依存するためである。ノズル１８の先端部におけるメニスカスの形成は、ノズル１８の先端部の材質と液滴１３との親和性によって形成される位置が異なるが、基本的に液滴１３はノズル１８の先端部で濡れ広がるため、ノズル１８の外側の稜線にしたがって行われる。

ノズル１８の先端部における開口部の外径と、前記開口部から発生する液滴１３径のサイズとの関係について図８を参照して説明する。図８に示すように、ノズル１８の開口部の外径が大きくなると、液滴１３の径も大きくなり、液滴１３の径はノズル１８の開口部における外径の１／７〜１／１４となる。図８より、ノズル１８の開口部の外径が１０μｍのときに、液滴１３径が１μｍとなる。そのため、液滴１３の径を１μｍ以下にするためには、ノズル１８の開口部の外径を１０μｍ以下にする必要である。

以上のことから、サプライ品として噴霧液体用のタンクサイズを５００ｍｌ以下にするためには、ノズル１８の先端部における開口部の外径のサイズを１０μｍ以下にすることが望ましい。

また、ノズルサイズを１０μｍ以下にして、１μｍ以下の液滴１３を発生させることにより、感光体ドラム１表面を液滴１３によって必要以上に濡らすことがない。そのため、感光体ドラム１表面を乾燥させるための乾燥工程が不要となる。また、液滴１３が揮発して機外に放出された場合には、その量が微量であるため、人体に対してほとんど害をなすことはない。

さらに、使用する液体１１は最終的に揮発させ画像形成装置外に排気することから、人体に無害であり臭気もほとんどない、水、アルコール類またはエーテル類を利用することが望ましい。このような液体１１は、感光体ドラム１を劣化させにくく、電子写真プロセスにおいて好適に用いられる。

次に、ノズルと噴霧対称物との距離と、噴霧領域との関係を図４に示した静電噴霧実験用の装置を用いて調べた。実験結果を、図９を参照して説明する。図９は、ノズル１８と平板電極２４間との距離と平板電極２４上の噴霧領域との関係を示したグラフである。ノズル１８と平板電極２４間との距離に比例して、噴霧領域大きくなり、噴霧領域はノズル１８と平板電極２４間との距離の０．８〜１倍である。つまり、図３に示すように、複数のノズル１８を配列した場合、隣接ノズル１８間の距離を、ノズル１８と感光体ドラム１との距離の０．８倍以下にすることにより、各ノズル１８の噴霧領域に重なりが発生する。そのため、感光体ドラム１の軸方向に未帯電領域を形成することなく安定的に均一帯電することが可能となる。

また、画像形成装置１００内に設置内部に設置可能な液体のタンク容量を５００ｍｌ以下とし、サプライ品となる液体１１の前記交換頻度を考慮すると、Ａ４の用紙１枚に対応する面積の感光体ドラム１表面を帯電させるのに必要な液体１１（液滴１３）の量を５μｌ以下にすることが望ましい。

これに対して、液体１１（液滴１３）の量が５μｌを超えた場合、大型のタンクを用いる必要が生じ、その結果、装置の大型化につながる。一方、上記の場合に、小型のタンクを用いるとサプライ品としての本液体の交換頻度が高くなり、メンテナンスコストの上昇につながる。

なお、本実施の形態では、上記の静電噴霧の液体必要量５μｌ以下という値は、上記実験結果から、流量Ｑや導電率Ｋを制御することで、実現可能であり制御可能な値である。なお、導電率Ｋは、エタノールと水またはハイドロフルオロエーテルとの混合比率を変化させたり、ステアリン酸亜鉛を添加することにより、調整することができる。従って、上述のとおり、エタノールと水若しくはハイドロフルオロエーテルとを混合したときの混合比またはステアリン酸亜鉛の添加量に応じて必要な液体量を制御できる。

また、上記のように、Ａ４の用紙１枚に対応する面積の感光体ドラム１表面を帯電させるのに必要な液体１１（液滴１３）の量を５μｌ以下とすることにより、静電噴霧時に、感光体ドラム１表面を液滴１３によって必要以上に濡らすことがない。従って、感光体ドラム１表面を乾燥させるための乾燥工程が不要となる。また、液滴１３が揮発して機外に放出された場合に、その量が微量であるため、人体に対して、ほとんど無害とすることができる。

さらに、使用する液体は最終的に揮発させ画像形成装置外に排気することから、人体に無害であり臭気もほとんどない水やエタノールを利用することが望ましい。このような液体は、感光体ドラムを劣化させ難いので、電子写真プロセスにおいて適したものである。

ところで、帯電装置１０は、図３に示した構成に加えて、図１０に示すように、ケース２３の下部にシャッター部（開閉部材）２０が開閉自在に設けられていてもよい。ここで、図１０は上記帯電装置の斜視図である。また、図１１及び図１２は感光体ドラムの周方向における上記帯電装置の断面図であり、それぞれ、シャッター部２０の開状態と閉状態とを示している。

静電噴霧による帯電動作時には、図１１に示すように、シャッター部２０が開いており、ノズル１８より噴出された帯電している液滴１３が感光体ドラム１に到達できる。一方、帯電動作時以外は、図１２に示すように、シャッター部２０が閉じている。これにより、帯電動作時以外には、ノズル１８内部の液体１１が、乾燥により損失することを防止できるとともに、ノズル１８内部に残った液体１１が感光体ドラム１に滴下することを防止できる。しかも、ノズル１８内部にダストが入ることを防止することができる。

次に、図１３及び図１４に本実施の形態に係る帯電装置の変形例を示す。

本変形例の帯電装置２６では、図１３及び図１４に示すように、ノズル１８と感光体ドラム１との間に、グリッド電極２２が配置されている。

グリッド電極２２は、感光体ドラム１を均一に帯電させるためのものであり、厚さ０．１ｍｍのステンレスの網状の電極である。グリッド電極としては、例えば、従来のスコロトロン方式のコロナ帯電器に用いられるグリッド電極を使用することができる。

ここで、本変形例の帯電装置２６において、グリッド電極２２の設置位置と電荷供給比率との関係について図１５を参照して説明する。ノズル１８から帯電液滴として放出された電荷は、グリッド電極２２を通過し、感光体ドラム１表面に供給される。そして、ノズル１８から帯電液滴として放出された電荷の電荷供給効率は、ノズル１８の先端部における開口部の外径またはグリッド電極２２の設置距離により左右される。ノズル１８からの放出電荷量に対する感光体ドラム１への供給電荷量の比率を電荷供給比とすると、電荷供給比はノズル１８の開口部の外径に対するノズル１８−グリッド電極２２間の距離の比であるギャップ対ノズル比に依存する。図１５に示すように、ギャップ対ノズル比が１０％以下であると、電荷供給比が非常に低く、感光体ドラム１への帯電効率が悪くなる。そのため、高い帯電効率を得るためには、電荷供給比が７０％以上となるように、ギャップ対ノズル比を１０％以上にすることが望ましい。

ここで、図３に示すように、グリッド電極が設けられていない場合、一定の間隔を空けてノズル１８が配置されていると、ノズルの配置によって、液適量の多寡が生じて、ノズル１８と感光体ドラム１との間の電界が不均一になり、感光体ドラム１表面の帯電が不均一になるおそれがある。

これに対して、本変形例の帯電装置２６では、液滴の進行方向に、グリッド電極２２が配置されているので、一定の間隔を空けて配置されたノズル１８の影響を低減し、グリッド電極２２と感光体ドラム１との間の電界を均一にすることができる。これにより、感光体ドラム１の帯電を均一にすることができる。

ここで、静電噴霧による帯電動作時には、図１０に示すように、シャッター部２０が開いており、ノズル１８から噴出された帯電している液滴１３が感光体ドラム１に到達する。このとき、上述のとおり、グリッド電極２２によって、グリッド電極２２と感光体ドラム１との間の電界を均一にすることができる。一方、帯電動作時以外は、図１１に示すように、シャッター部２０が閉じた状態となっている。これによりノズル１８の液体が乾燥により損失することが防止できるようになっている。

さらに、図１６及び図１７に本実施の形態に係る帯電装置の変形例を示す。

本変形例の帯電装置２７では、図１６及び図１７に示すように、シャッター部２０のケース２９のノズル１８が設けられている第１凹部３３に面した側に、液体貯蔵部３１が設けられている。そして、液体貯蔵部３１は、シャッター部２０が開くときに、ケース２９の側面側に移動する。液体貯蔵部３１の内部には、噴霧液体１１と同種の液体が吸収剤を介して満たされている。吸収剤とは、ノズル１８を破損しないように構成されたスポンジ状の液体保持材料のことであり、液体貯蔵部３１の内部全体に設けられている。また、ケース２９には、第１凹部３３内に、シャッター部２０が開いているとき、液体貯蔵部３１を収容するための第２凹部３５が設けられている。

図１６に示すように、帯電動作時はシャッター部２０が開いており、シャッター部２０に設けられた液体貯蔵部３１は帯電ケース２９の第２凹部３５へ収容されている。そして、図１３の場合と同様に、ノズル１８から噴出された帯電液滴１３が感光体ドラム１に到達することで、感光体ドラム１を均一に帯電することができる。

そして、帯電動作時以外は、図１７に示すように、シャッター部２０が閉じた状態となることで、液体貯蔵部３１がノズル１８の直下まで移動し、ノズル１８の先端部が液体貯蔵部３１に満たされた液体中に浸漬する。このように、ノズル１８の先端を液体中に浸漬することにより、帯電動作中にノズル１８の先端部における開口部の外壁に付着した異物を洗浄することができる。また、ノズル１８の先端部を液体中に浸漬させた状態で、液体１１を強制的に吐出させることにより、ノズル内部に付着した異物を容易に除去することもでき、ノズル内部の洗浄をすることが可能である。また、ノズル内部の洗浄は、液体貯蔵部３１に満たされた液体中にノズル１８の先端部を一度浸漬させたあと、液体から取り出して液体１１を強制的に吐出させても行うことができる。すなわち、ノズル内部を洗浄するためには、ノズル内部の付着物を湿らせることができる構成が備えられていればよい。

図１８は本実施の形態に係る帯電装置の他の変形例を示す断面図である。

本変形例の帯電装置２８では、図１８に示すように、ノズル１８の代わりに、非導電性材料（絶縁材料）からなるノズル３０が設けられている。また、ノズル３０内部に導体電極３２が設けられており、導体電極３２に高圧電源１９が電気的に接続されている。

ノズル３０は、例えば、ガラスや多孔質セラミック等の非導電性材料（絶縁材料）からなるノズルであり、その形状は上記ノズル１８と同様のものとなっている。

導体電極３２は、例えば、ステンレス等の導電性材料からなる電極であり、その形状は円柱状となっている。導体電極３２は、ノズル３０の先端部分の内部に設けられており、ノズル３０内部の液体１１の進行方向と平行に、かつノズル３０の中心軸を通るように配置されている。

本変形例では、導体電極３２を介して、高圧電源１９から液体１１に正又は負の電圧が印加される。このとき、導体電極３２はノズル３０の先端部分の内部に設けられているので、ノズル３０の先端部分の内部に電界を集中させることができ、本実施の形態の帯電装置１０と同様に、印加電圧と同極性に帯電した微小な液滴１３を発生させることが可能となる。そして、液滴１３は感光体ドラム１に表面に付着され、感光体ドラム１を帯電させることになる。

また、本変形例では、ノズル３０はガラス等の絶縁材料からなるので、最も電界が集中するノズルの先端からの放電現象を防止することができる。これにより、放電現象にともなうオゾン発生を抑制することができる。

ここで、ノズル３０の材質が多孔質セラミックである場合は、ノズルの毛細管に生じる静電ポテンシャルの分布により、ノズル中に電気浸透流が生じることになる。従って、液体中に不純物（例えば、Ｃａ、Ｍｇ等の陽イオン）が混入しているとしても、上記不純物はノズル先端部に向かわず、導体電極３２に向かうことになる。従って、ノズル先端部に不純物が析出することがないため、ノズル先端部が詰まるおそれがない。

また、ノズル３０の先端部分において液体１１に電圧を印加することができれば、導体電極３２の形状や配置は特に限定されるものではない。例えば、導体電極３２はノズル３０先端部の内部における壁面全体を覆うように配置して、導体電極３２の内部を液体１１が通過するようにしてもよい。この場合、液体１１の流れを遮ることがないので、安定した液滴を発生させやすい。

図１９は本実施の形態に係る帯電装置のさらに他の変形例を示す断面図である。

本変形例の帯電装置３４では、図１９に示すように、感光体ドラム１の駆動方向の下流側に、送風機２５が設けられている。

送風機（ファン）（乾燥装置）２５は、感光体ドラム１表面に噴出された液滴１３を乾燥させるために設けられおり、気流によって、感光体ドラム１表面の余分な液滴１３を乾燥させるようになっている。

これにより、ノズル１８から噴出された液滴１３によって生じる感光体ドラム１の濡れを防止することができ、電子写真プロセス下流の露光工程や現像項工程に悪影響を及ぼさないようにすることができる。また、気流によって、感光体ドラム１を乾燥するので、乾燥時に感光体ドラム１が劣化し難い。

本発明の帯電装置では、前記液体は、水、アルコール類若しくはエーテル類のいずれか、またはそれらを主成分とする混合溶液であることが好ましい。

上記の構成によれば、人体に対して悪影響をほとんど及ぼさない水、アルコール類若しくはエーテル類のいずれか、またはそれらを主成分とする混合溶液を用いるので、静電潜像担持体表面に付着した液滴が揮発したとしても、人体に対して悪影響が生じ難くなる。

本発明の帯電装置では、前記液体は、粘度が１００ｃｐｓ以下であることが好ましい。

上記構成によれば、ノズル内部で液体が流動する際の抵抗を小さくすることができ、噴霧不良を発生させることなく、安定した静電噴霧により静電潜像担持体に電荷を供給することが可能となる。また、液体が分裂して液滴が発生するときに、分裂せずに滴下するサイズの大きな液滴を生じにくくし、噴霧状態のばらつきを抑制することができる。

本発明の帯電装置では、Ａ４サイズの紙に対応する面積の静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させるための前記液滴の総量が、５μｌ以下であることが好ましい。

ここで、「所定の電位」とは、電子写真方式の画像形成を行う際に必要となる静電潜像担持体表面の電位を意味する。

本発明の構成によれば、静電噴霧時に、例えば感光体ドラム等の静電潜像担持体表面を液滴によって必要以上に濡らすことがない。従って、上記静電潜像担持体表面を乾燥させるための乾燥工程が不要となる。また、液滴が揮発して機外に放出された場合に、その量が微量であるため、人体に対して、ほとんど無害とすることができる。

また、電子写真方式による複写機やプリンタ等の画像形成装置に対して、本発明の帯電装置を実用化する場合、液体をサプライ品（供給品）として供給する必要がある。現像装置や静電潜像担持体の寿命（メンテナンスサイクル）は、プリント枚数で少なくとも１０万枚以上が一般的であるため、帯電装置のサプライ品交換頻度も同様であることが望ましい。

ここで、画像形成装置内に設置内部に設置可能な液体のタンク容量を５００ｍｌ以下とする場合、本発明の構成によれば、液体の交換頻度と現像装置や静電潜像担持体のメンテナンスサイクルとを略同一頻度（例えば１０万枚に一回）とすることが可能となる。

本発明の帯電装置では、前記静電噴霧手段が前記液体に印加する電圧は、２．０ｋＶ以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、液体に印加する電圧を２．０ｋＶ以下とすることにより、放電を伴わずに液体を静電潜像担持体に噴霧することができる。そのため、噴霧状態が安定し、静電潜像担持体を均一に帯電させることができるとともに、オゾンの発生をより抑制することが可能となる。

本発明の帯電装置では、前記静電噴霧手段は、導電性材料からなるノズルを備え、該ノズルは先細り形状になっていることが好ましい。

上記の構成によれば、液体はノズル内を通って、ノズルの先端部に供給されるので、液体が乾燥することを防止することができる。また、ノズルは導電性材料からなるので、ノズル自体に電圧を印加することにより液体に電圧を印加することができる。さらに、ノズルは先細り形状であるので、先端部に電界が集中しやすくなる。従って、上記ノズルは、先端部が細くなっていないノズルに比べて、低電圧の印加によって、液滴を発生させることができる。

本発明の帯電装置では、前記静電噴霧手段は、非導電性材料からなるノズルと、該ノズル内部に設けられた電極とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、液体はノズル内を通って、ノズルの先端部に供給されるので、液体が乾燥することを防止することができる。また、ノズルが非導電性材料からなる場合には、電界が集中しやすいノズル先端において放電が生じる場合があるが、ノズルが非導電性材料からなる上記構成では、上記放電が生じる危険性を低減することができる。また、ノズル内部に電極が設けられているので、この電極によって液体に電圧を印加することができる。

本発明の帯電装置は、前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部の外径が１０μｍ以下であることが好ましい。

上記構成によれば、前記ノズルの開口部より生じる液滴のサイズを１μｍ以下にすることができる。そのため、液体の単位体積あたりにおける電荷供給量が高くなり、電荷の供給効率を向上することができる。

本発明の帯電装置では、前記ノズルが複数個配されていることが好ましい。

上記の構成によれば、複数のノズルから液滴を発生させることができるので、ノズルが一つだけ配置されている場合に比べて、静電潜像担持体表面のより広い面積を同時に帯電させることが可能となる。

本発明の帯電装置では、前記各ノズル間の距離Ｄ１と、前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部と前記静電潜像担持体表面との間の距離Ｄ２とは、Ｄ１≦０．８×Ｄ２の関係を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、前記各ノズルによって噴霧された噴霧範囲の一部が、互いに重なる。これにより、静電潜像担持体表面を、未帯電領域を形成することなく安定的に均一帯電することが可能となる。

本発明の帯電装置では、開状態において前記ノズルを露出させ、閉状態において前記ノズルを覆う開閉部材を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、静電潜像担持体を帯電させるときを除いて、ノズルを覆うことができるので、ノズル内部の液体が乾燥することを防止するとともに、ノズル内部へのダストの付着を防止することができる。

本発明の帯電装置では、帯電停止時において、前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部を液体に浸漬させるメンテナンス機構を備えることが好ましい。

上記の構成によれば、前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部の外壁面に異物が付着した場合に、前記液体中に前記ノズルの開口部を浸漬させることにより、付着した異物を除去することができる。また、前記ノズルの開口部の内壁面に異物が付着した場合でも、前記ノズルの開口部を前記液体中に浸漬させながら前記ノズル内部の液体を吐出させることにより、付着した異物を除去することができる。このように、前記ノズルの開口部を洗浄することが可能となる。

本発明の帯電装置では、液滴の進行方向に、グリッド電極を有することが好ましい。

例えば、帯電装置にノズルが一定間隔で複数配置されている場合、ノズルの配置によって、液適量の多寡が生じて、ノズルと静電潜像担持体間の電界が不均一になり、静電潜像担持体表面の帯電が不均一になるおそれがある。

本発明の構成によれば、液滴の進行方向に、配置されたグリッド電極によって、一定の間隔を空けて配置されたノズルの影響を低減し、グリッド電極と静電潜像担持体間の電界を均一にすることができる。これにより、静電潜像担持体表面の帯電を均一にすることができる。

本発明の帯電装置では、前記グリッド電極と前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部との間の距離Ｄ３と、前記開口部の外径Ｄとは、Ｄ３≧１０×Ｄの関係を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、静電噴霧によってノズルから供給される電荷は、前記グリッド電極においてほとんど捕集されることなく、７０％以上の電荷が静電潜像担持表面に輸送される。このように、静電潜像担持体への電荷供給比率を高く維持することが可能になる。

本発明の画像形成装置では、前記静電潜像担持体上に付着した液滴を乾燥する乾燥装置を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、静電潜像担持体表面の余分な濡れを防止することができる。これにより、電子写真プロセス下流の露光工程や現像工程に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

本発明の画像形成装置では、前記乾燥装置は送風機であることが好ましい。

上記の構成によれば、気流によって静電潜像担持体表面を乾燥させるので、乾燥時における静電潜像担持体の劣化を抑制することができる。

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で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で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。

産業上の利用の可能性

本発明に係る帯電装置は、静電潜像担持体を帯電させるときに生じるオゾン量を低減し得るので、例えば電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。

Claims (17)

1. 電子写真方式の画像形成を行うために、静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置において、
   供給される液体に電圧を印加することにより、静電噴霧を起こさせて帯電した液滴を発生させる静電噴霧手段を備え、
   上記液滴によって静電潜像担持体を帯電させることを特徴とする帯電装置。
2. 前記液体は、水、アルコール類若しくはエーテル類のいずれか、またはそれらを主成分とする混合溶液であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記液体は、粘度が１００ｃｐｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
4. Ａ４サイズの紙に対応する面積の静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させるための前記液滴の総量が、５μｌ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電装置。
5. 前記静電噴霧手段が前記液体に印加する電圧は、２．０ｋＶ以下であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
6. 前記静電噴霧手段は、導電性材料からなるノズルを備え、該ノズルは先細り形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
7. 前記静電噴霧手段は、非導電性材料からなるノズルと、該ノズル内部に設けられた電極とを備えることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
8. 前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部の外径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の帯電装置。
9. 前記ノズルが複数個配されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の帯電装置。
10. 前記各ノズル間の距離Ｄ１と、前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部と前記静電潜像担持体表面との間の距離Ｄ２とは、Ｄ１≦０．８×Ｄ２の関係を有していることを特徴とする請求項９に記載の帯電装置。
11. 開状態において前記ノズルを露出させ、閉状態において前記ノズルを覆う開閉部材を備えていることを特徴とする請求項６〜１０の何れか１項に記載の帯電装置。
12. 帯電停止時において、前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部を液体に浸漬させるメンテナンス機構を備えることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項に記載の帯電装置。
13. 液滴の進行方向に、グリッド電極を有することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
14. 前記グリッド電極と前記ノズルの前記液滴を発生させる開口部との間の距離Ｄ３と、前記開口部の外径Ｄとは、Ｄ３≧１０×Ｄの関係を有していることを特徴とする請求項１３に記載の帯電装置。
15. 請求項１〜１４の何れか１項に記載の帯電装置と静電潜像担持体とを備える画像形成装置。
16. 前記静電潜像担持体上に付着した液滴を乾燥する乾燥装置を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記乾燥装置は送風機であることを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置。

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