JP5605754B2 - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
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の断面図及びその周辺構造を示し、図3は、帯電装置52の下面(像保持体44側の面)を示す。
導電性基材72及び抵抗層74により第1電極が構成され、導電層78により第2電極が構成される。
導電層78は、絶縁層76の少なくとも投影範囲内に配置されている。導電層78は、絶縁層76からはみ出ることなく(抵抗層74側の面において領域制限部82と接することなく)この絶縁層76上に形成されている。
開口部80及び領域制限部82により放電領域84が構成される。
このように、本実施形態において、開口部80の面積は、領域制限部82の面積よりも大きくなっている。
導電性基材72及び導電層78に一定以上の電圧を印加すると、抵抗層74、絶縁層76、及び導電層78に囲まれ空間的に制限された放電領域84において放電が発生する。
放電領域84は、像保持体44の軸方向と平行する方向(水平方向)に対し空間的に制限されているため、放電を二次元的に制限する。
導電層78は、印加される電圧によってイオンが像保持体44へ移動するための電界強度を調整し、像保持体44の帯電電位を調整する機能を同時に担う。
図4は、放電領域84における荷電粒子の流れを表す模式図を示す。図5は、放電領域84周辺の構成を説明する説明図を示す。
例えば、導電層78の水平方向の長さを小さくする、すなわち開口部80の穴半径を領域制限部82の穴半径よりも大きくなるようにすることで、導電層78と範囲Rとの重なりが回避される、あるいはこれらの重なる範囲が減少される。
長さbは、絶縁層76の側面の積層方向に対する同一線Q上から、導電層78の側面(開口部80との境界となる面)までの距離を示す。長さbは、一定であってもよいし、例えば、像保持体44側に近づくにつれて大きくするようにする等、像保持体44との距離に応じて変化させるようにしてもよい。
長さcは、中心Pから、最も像保持体44側にある導電層78の側面までの距離を示す。長さcは、長さbが像保持体44との距離に対して一定であれば、この長さbに長さaを足したものと同一の大きさとなる(長さc=長さa+長さb)。
長さdは、絶縁層76の積層方向の長さ(膜厚)を示す。
長さeは、導電層78の積層方向の長さ(膜厚)を示す。
位置Nは、導電層78のうち、開口部80との境界であって、且つ最も像保持体44側の位置を示す。
位置Mと位置Nとを結ぶ線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。すなわち、導電層78の側面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。
(1)2 μm≦a<c≦200 μm
(2)0 <b≦c−a≦198 μm
(3)4 μm≦d≦500 μm
(4)0 <e≦50 μm
長さbは、0 μmより大きく198 μm以下の範囲内で形成される。
長さcは、2 μmより大きく200 μm以下(但しa<c)の範囲内で形成される。
領域制限部82の穴半径よりも大きい開口部80の穴半径が200 μm以下であると、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、放電領域84全域にわたって安定して放電が発生しやすくなる。
本実施形態において、放電領域84の領域制限部82は、絶縁層76に設けられている。このため、長さd(絶縁層76の膜厚)は、両電極(抵抗層74及び導電層78)間の距離、つまり放電距離を制限する。
長さd(絶縁層76の膜厚)は、領域制限部82の積層方向に対する長さとなる。
絶縁層76の膜厚を500 μm以下として放電距離を短くすると、放電の局所的な集中と急激な放電電流の増加が抑制され、放電を持続しやすくなる。
抵抗層74の体積抵抗率が1 × 1010 Ωcm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放電に至らない場合がある。
抵抗層74の体積抵抗率が1 × 106 Ωcmより小さいと、抵抗により放電電流を制限する効果(以下、「放電電流の制限効果」と称する場合がある)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からは、抵抗層74の膜厚を薄くして抵抗率が高い材料を選定することで「体積抵抗率×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、この膜厚が10 μmより小さいと、印加電圧に対する耐圧性(絶縁耐圧)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。
抵抗層74の膜厚が100 μm以上の範囲で形成される場合、膜厚が100 μm未満である場合と比較して、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。
このように、上層(高抵抗層86)で抵抗による放電電流の制限効果を確保し、且つ、下層(抵抗調整層88)で導電性基材72からの厚みを十分に持たせ耐圧性を向上させることで、放電電流の制限効果と経時安定性が両立される。
例えば、樹脂材料としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、エチレン樹脂、あるいはこれらの合成樹脂などが使われる。
ゴム材料としては、エチレン−プロピレンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロールヒドリンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴム、あるいはこれらを発砲させた発泡材や、これらを混合させた混合基材が用いられる。
具体的には、帯電装置52は、導電層78が像保持体44と最も近接する距離(最近接距離)で300 μm以上2 mm以下となるように配置されている。
導電層78と像保持体44間の最近接距離が300 μmより小さいと、導電層78と像保持体44間で放電が発生しやすくなり、像保持体44に負荷が生じる。例えば、目標とする像保持体44の帯電電位「-700 V」に対して、抵抗層74に「-2 kV」、導電層78に「-750 V」を印加した場合、最近接距離が300 μmより小さいと、パッシェンの法則による放電開始電圧の推計によれば、抵抗層74から導電層78を通り越して像保持体44への放電が発生する可能性がある。
放電領域84の像保持体44回転方向の列数は、プロセス速度に応じて必要とされる帯電能力が確保できる数に調整する。
図6において、実施例は、長さaを75 μm、長さbを積層方向に対して同一の35 μm、長さcを110 μmとしたものであり、比較例は、長さaを75 μm、長さbを積層方向に対して同一の0 μm、長さcを75 μmとしたものである。
実施例及び比較例とも、長さdを100 μm、長さeを20 μmとした。
このように、本実施例においては、比較例に対し2分の1以下の電流値で、比較例と同等の電位に像保持体44を帯電させる結果となった。
次に、第2実施形態について説明する。
図7は、第2実施形態にかかる放電領域84及びその周辺構造の模式図を示す。
このような構成とすることで、導電層78は、範囲Rに重ならないようにして、開口部80近傍まで形成されることとなる。
次に、第3実施形態について説明する。
図8は、第3実施形態にかかる放電領域84及びその周辺構造の模式図を示す。
このような構成とすることで、導電層78は、範囲Rに重ならないようにして、開口部80近傍まで形成されることとなる。
(1)2 μm≦a≦c≦200 μm
(2)0 ≦b≦c−a≦198 μm
(3)4 μm≦d≦500 μm
(4)0 <e≦1 μm
このように、導電層78の膜厚が微小(例えば、0 <e≦1 μm)な範囲であれば、長さaと長さcを同一の長さ(a=c)とするようにしてもよい。
本実施形態において導電層78は、例えばスパッタリング法等による蒸着により、膜厚200 nmに形成される。
・ 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等)
・ 食品加工や医療分野での殺菌・滅菌処理
・ 空気清浄
12 画像形成装置本体
14 像形成手段
16 排出部
20 給紙装置
36 定着器
42 転写ロール
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 領域制限部
84 放電領域
86 高抵抗層
88 抵抗調整層
90 電圧印加部
Claims (6)
- 被帯電体と、
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2の電極は、前記第1の電極及び当該第2の電極間の放電により生じた荷電粒子の、前記第1の電極、前記絶縁体、及び当該第2の電極が並ぶ第1の方向に対して垂直な第2の方向への移動経路を避ける形態を有し、
前記第1の電極及び前記第2の電極間の放電により生じた荷電粒子は、前記第2の電極と前記被帯電体との電位差により前記被帯電体へ移動して、該被帯電体を帯電する帯電装置。 - 前記第1の電極は、前記第2の電極にくらべて体積抵抗率が高い請求項1記載の帯電装置。
- 前記第2の電極は、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、第2の方向には制限された空間である領域制限部を有し、
前記開口部の面積は、前記領域制限部の面積よりも大きい請求項1記載の帯電装置。 - 前記開口部の面積は、前記絶縁体から離れるにつれて大きくなる請求項2記載の帯電装置。
- 前記絶縁体は、前記領域制限部との境界から第2の方向に対して予め定められた範囲で前記開口部と接する請求項2又は3記載の帯電装置。
- 被帯電体としての像保持体と、
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4いずれか記載の帯電装置と、
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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