JP5899780B2 - Charging device, cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

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本発明は、帯電装置、カートリッジ及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a charging device, a cartridge, and an image forming apparatus.

帯電装置としては、MHCD(Micro Hollow Cathode Discharge)方式のものがある。MHCD方式の帯電装置は、被帯電物である感光体からの距離が遠い順に、第1電極、第1電極よりも抵抗率の高い第1中間層、導電を阻止する第2中間層、第2電極が順に積層され、第2電極と第2中間層とを貫通する多数の孔を有する。この帯電装置において、第1電極に第2電極よりも高い電圧が印加されると、第1中間層と第2電極との電位差によってグロー放電が生じて荷電粒子が放出され、第2電極と感光体の間に生じたドリフト電界によって荷電粒子が感光体表面に移動して感光体が帯電される。下記特許文献1には、このようなMHCD方式の帯電装置が開示されている。   As the charging device, there is an MHCD (Micro Hollow Cathode Discharge) type. The MHCD charging device includes a first electrode, a first intermediate layer having a higher resistivity than the first electrode, a second intermediate layer for preventing conduction, and a second electrode in order of increasing distance from the photosensitive member, which is an object to be charged. The electrodes are sequentially stacked and have a number of holes that penetrate the second electrode and the second intermediate layer. In this charging device, when a voltage higher than that of the second electrode is applied to the first electrode, a glow discharge is generated due to a potential difference between the first intermediate layer and the second electrode, and charged particles are emitted. Charged particles move to the surface of the photoreceptor due to a drift electric field generated between the bodies, and the photoreceptor is charged. Patent Document 1 listed below discloses such an MHCD charging device.

特開2011−069879号公報JP 2011-069879 A

本発明は、MHCD方式の帯電装置の放電によるオゾンの発生を抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to suppress the generation of ozone due to the discharge of an MHCD charging device.

本発明の請求項1に係る帯電装置は、第1電極と、前記第1電極の一方の面に設けられ、前記第1電極よりも体積抵抗率が高い第1中間層と、前記第1中間層の前記第1電極が設けられた面とは反対側の面に設けられ、導電を阻止する第2中間層であって、当該第2中間層を貫通する複数の孔部を有する第2中間層と、被帯電物の側に設けられ、前記第2中間層の前記第1中間層が設けられた面とは反対側の第1の面から前記孔部における前記第2中間層の第2の面の定められた部分に連続して設けられた第2電極とを備えることを特徴とする。   A charging device according to a first aspect of the present invention includes a first electrode, a first intermediate layer provided on one surface of the first electrode, and having a volume resistivity higher than that of the first electrode, and the first intermediate A second intermediate layer that is provided on a surface opposite to the surface on which the first electrode is provided and that prevents conduction, and has a plurality of holes that pass through the second intermediate layer. And a second surface of the second intermediate layer in the hole from the first surface of the second intermediate layer opposite to the surface on which the first intermediate layer is provided. And a second electrode provided continuously on a predetermined portion of the surface.

本発明の請求項2に係る帯電装置は、上記帯電装置において、前記第2中間層は、前記第1中間層の側から前記第2電極の側に向けて前記孔部の径が大きくなるように前記複数の孔部が形成されていることを特徴とする。   In the charging device according to claim 2 of the present invention, in the charging device, the diameter of the hole of the second intermediate layer increases from the first intermediate layer side to the second electrode side. The plurality of holes are formed in the substrate.

本発明の請求項3に係るカートリッジは、被帯電物である感光体と、前記感光体を帯電させる請求項1又は2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感光体に露光によって形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置とを有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a cartridge for exposing a photosensitive member as an object to be charged, the charging device according to the first or second aspect for charging the photosensitive member, and the photosensitive member charged by the charging device. And a developing device that develops the electrostatic latent image formed by the developer.

本発明の請求項4に係る画像形成装置は、被帯電物である感光体と、前記感光体を帯電させる請求項1又は2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感光体に露光によって形成された静電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、前記転写手段によって前記記録媒体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備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: a photosensitive member that is an object to be charged; the charging device according to claim 1 that charges the photosensitive member; and the photosensitive member that is charged by the charging device. A developing device that develops the electrostatic latent image formed by exposure with a developer, a transfer unit that transfers the image developed by the developing device to a recording medium, and an image that is transferred to the recording medium by the transfer unit And fixing means for fixing the image to the recording medium.

請求項1に係る発明によれば、MHCD方式の帯電装置において、第2中間層の第1の面と第2の面とに第2電極が連続して設けられていない場合と比べて、帯電装置の放電によるオゾンの発生を抑制することができる。   According to the first aspect of the present invention, in the charging device of the MHCD system, charging is performed as compared with the case where the second electrode is not continuously provided on the first surface and the second surface of the second intermediate layer. Ozone generation due to the discharge of the apparatus can be suppressed.

請求項2に係る発明によれば、第1中間層の側から第2電極の側に向けて孔部の径が大きくなるように形成されていない場合と比べて、被帯電物の帯電効率を向上させることができる。   According to the second aspect of the present invention, the charging efficiency of the object to be charged is improved as compared with the case where the diameter of the hole portion is not increased from the first intermediate layer side toward the second electrode side. Can be improved.

請求項3に係る発明によれば、MHCD方式の帯電装置において、第2中間層の第1の面と第2の面とに第2電極が連続して設けられていない場合と比べて、帯電装置の放電によるオゾンの発生を抑制することができる。   According to the third aspect of the present invention, in the MHCD charging device, charging is performed as compared with the case where the second electrode is not continuously provided on the first surface and the second surface of the second intermediate layer. Ozone generation due to the discharge of the apparatus can be suppressed.

請求項4に係る発明によれば、MHCD方式の帯電装置において、第2中間層の第1の面と第2の面とに第2電極が連続して設けられていない場合と比べて、帯電装置の放電によるオゾンの発生を抑制することができる。   According to the invention of claim 4, in the charging device of the MHCD system, charging is performed as compared with the case where the second electrode is not continuously provided on the first surface and the second surface of the second intermediate layer. Ozone generation due to the discharge of the apparatus can be suppressed.

実施形態1に係る画像形成装置のハードウェア構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a hardware configuration of an image forming apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る画像形成エンジンの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming engine according to Embodiment 1. FIG. 従来の帯電装置を被帯電物の側から見た図である。It is the figure which looked at the conventional charging device from the to-be-charged object side. 図3のI-I線における断面図である。It is sectional drawing in the II line | wire of FIG. 図4の帯電装置の一部を拡大した図である。FIG. 5 is an enlarged view of a part of the charging device of FIG. 4. 図5の第2中間層の厚みを変えた場合の図である。It is a figure at the time of changing the thickness of the 2nd intermediate | middle layer of FIG. 実施形態1に係る帯電装置の一部を拡大した図である。FIG. 3 is an enlarged view of a part of the charging device according to the first embodiment. 実施形態1に係る帯電装置と従来の帯電装置のオゾン発生量の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the ozone generation amount of the charging device which concerns on Embodiment 1, and the conventional charging device. 実施形態2に係る帯電装置の一部を拡大した図である。FIG. 6 is an enlarged view of a part of a charging device according to a second embodiment.

<実施形態1>
(構成)
図1は、本発明に係る画像形成装置の一例である画像形成装置100のハードウェア構成を示す図である。制御部4は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)のメモリを有する。CPUは、ROMに記憶されている制御プログラムを実行することにより、制御部4と接続されている各部を制御する。記憶部5は、例えばハードディスクなどの記憶装置であり、OS(Operating System)やアプリケーションプログラム等のデータが記憶されている。
<Embodiment 1>
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram illustrating a hardware configuration of an image forming apparatus 100 which is an example of an image forming apparatus according to the present invention. The control unit 4 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). The CPU controls each unit connected to the control unit 4 by executing a control program stored in the ROM. The storage unit 5 is a storage device such as a hard disk, for example, and stores data such as an OS (Operating System) and application programs.

操作受付部1は、例えばタッチパネルや各種キー(スタートキー、リセットキー、数字キーなど)を有し、制御部4の制御の下、ユーザの操作内容に対応した操作子を表す画像をタッチパネルに表示し、ユーザが触れた領域の操作子やキー操作を示す信号を制御部4に送出する。通信I/F(Interface)6は、LAN(Local Area Network)等の通信手段(不図示)に接続され、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)等の通信プロトコルに従って、画像形成装置100と他の装置の通信を仲介する。画像読取部2は、原稿を光学的に読み取り、R(Red)、G(Green)、B(Blue)の各色を表す画像信号に変換する。画像読取部2は、図示しないプラテンガラス、光源、反射鏡、撮像素子を有する。画像読取部2は、プラテンガラス上の原稿に対し光源により光を照射し、反射鏡を介して撮像素子に入射した反射光をR、G、Bの各色を表す画像信号に変換して画像処理部3に送出する。   The operation accepting unit 1 has, for example, a touch panel and various keys (such as a start key, a reset key, and a numeric key), and displays an image representing an operation element corresponding to a user operation content on the touch panel under the control of the control unit 4. Then, a signal indicating an operation element or key operation in an area touched by the user is sent to the control unit 4. A communication I / F (Interface) 6 is connected to a communication means (not shown) such as a LAN (Local Area Network), and communicates with the image forming apparatus 100 according to a communication protocol such as TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Mediates communication with other devices. The image reading unit 2 optically reads a document and converts it into image signals representing R (Red), G (Green), and B (Blue) colors. The image reading unit 2 includes a platen glass, a light source, a reflecting mirror, and an image sensor (not shown). The image reading unit 2 irradiates the original on the platen glass with light from a light source, converts the reflected light incident on the image sensor through the reflecting mirror into image signals representing R, G, and B colors, and performs image processing. Send to part 3.

画像処理部3は、各色の画像信号をA/D変換し、色変換、拡大/縮小、地肌除去、2値化等の画像処理を施す。色変換処理では、R、G、Bの各色で構成される画像をY(Yellow)、M(Magenta)、C(Cyan)、K(Black)の各色の画像に分解して画像データを生成する。この画像データは、予め定められたタイミングで制御部4によって読み出され、画像形成部7に供給される。画像形成部7は、画像形成エンジン10Y、10M、10C、10K、転写ベルト20、媒体供給部30、定着装置40を有する。画像形成エンジン10Y、10M、10C、10Kは、制御部4から供給された画像データに基づいて、電子写真方式により、それぞれY、M、C、Kの各色のトナー像を転写ベルト20の表面に重ねて形成する。以下、画像形成エンジンの構成について説明する。なお、各画像形成エンジンの構成は共通のため、これらを区別しないときは画像形成エンジン10と総称し、Y、M、C、Kの表記を省略する。   The image processing unit 3 performs A / D conversion on each color image signal, and performs image processing such as color conversion, enlargement / reduction, background removal, binarization, and the like. In color conversion processing, an image composed of R, G, and B colors is decomposed into images of Y (Yellow), M (Magenta), C (Cyan), and K (Black) colors to generate image data. . The image data is read by the control unit 4 at a predetermined timing and supplied to the image forming unit 7. The image forming unit 7 includes image forming engines 10Y, 10M, 10C, and 10K, a transfer belt 20, a medium supply unit 30, and a fixing device 40. The image forming engines 10Y, 10M, 10C, and 10K respectively apply toner images of Y, M, C, and K colors to the surface of the transfer belt 20 by electrophotography based on the image data supplied from the control unit 4. Overlapping to form. Hereinafter, the configuration of the image forming engine will be described. Since the configuration of each image forming engine is common, when they are not distinguished from each other, they are collectively referred to as the image forming engine 10, and Y, M, C, and K are omitted.

図2は、画像形成エンジン10の構成を示す図である。画像形成エンジン10は、感光体11、帯電装置200、露光装置13、現像装置14、転写装置15、クリーニング装置16を有する。感光体11は、表面に光導電膜が形成された円筒状の部材で構成され、表面の露光によって形成された静電潜像を保持し、図示しないモータの駆動により矢印Aの方向に回転する。帯電装置200は、本発明に係る帯電装置の一例である。帯電装置200は、感光体11の回転に従動して回転する帯電ロールを有し、図示しない電圧印加部により帯電ロールに電圧を印加することで感光体11の表面をある電位に帯電させる。帯電装置200の詳細については、後述する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the image forming engine 10. The image forming engine 10 includes a photoreceptor 11, a charging device 200, an exposure device 13, a developing device 14, a transfer device 15, and a cleaning device 16. The photoconductor 11 is composed of a cylindrical member having a photoconductive film formed on its surface, holds an electrostatic latent image formed by exposure of the surface, and rotates in the direction of arrow A by driving a motor (not shown). . The charging device 200 is an example of a charging device according to the present invention. The charging device 200 has a charging roll that rotates following the rotation of the photoconductor 11, and charges the surface of the photoconductor 11 to a certain potential by applying a voltage to the charging roll by a voltage application unit (not shown). Details of the charging device 200 will be described later.

露光装置13は、制御部4から供給された画像データに応じて感光体11の表面を露光して感光体11の表面に静電潜像を形成する。現像装置14は現像剤を収容し、定められた電位に帯電させられた現像剤と感光体11上の潜像との電位差によってトナーが感光体11の表面に付着し、感光体11にトナー像が形成される。転写ベルト20は、図1に示す駆動ローラ21とローラ22に架け回されている。駆動ローラ21が回転駆動されることによって、転写ベルト20が矢印Bの方向に駆動する。転写ベルト20を介して感光体11と対向する位置には転写装置15が設けられている。転写装置15は、図示しない電圧印加部によりトナーが帯電する極性とは逆極性の一次転写電圧を感光体11に印加し、感光体11と転写ベルト20とに生じた電位差によって、帯電されたトナーを転写ベルト20に移動させ、転写ベルト20にトナー像を一次転写する。クリーニング装置16は、感光体11表面において一次転写されずに残留したトナーを除去する。   The exposure device 13 exposes the surface of the photoconductor 11 according to the image data supplied from the control unit 4 to form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 11. The developing device 14 stores the developer, and toner adheres to the surface of the photoconductor 11 due to a potential difference between the developer charged to a predetermined potential and the latent image on the photoconductor 11, and the toner image is formed on the photoconductor 11. Is formed. The transfer belt 20 is wound around a driving roller 21 and a roller 22 shown in FIG. When the driving roller 21 is driven to rotate, the transfer belt 20 is driven in the direction of arrow B. A transfer device 15 is provided at a position facing the photoconductor 11 via the transfer belt 20. The transfer device 15 applies a primary transfer voltage having a polarity opposite to the polarity to which the toner is charged by a voltage application unit (not shown) to the photosensitive member 11, and is charged by the potential difference generated between the photosensitive member 11 and the transfer belt 20. Is transferred to the transfer belt 20, and the toner image is primarily transferred to the transfer belt 20. The cleaning device 16 removes toner remaining on the surface of the photoconductor 11 without being primarily transferred.

図1に戻り説明を続ける。媒体供給部30は、紙等の記録媒体Pを収容する。媒体供給部30は、一次転写のタイミングと同期させて、記録媒体Pを1枚ずつ搬送路32に送り出す。記録媒体Pが転写ローラ23と転写ベルト20との接触領域に到達すると、図示しない電圧印加部により二次転写電圧が転写ローラ23に印加され、転写ローラ23により記録媒体Pは転写ベルト20と逆極性に帯電される。転写ベルト20上のトナー像は、静電引力と転写ローラ23の押圧により、記録媒体Pの表面に二次転写され、定着装置40へと送られる。定着装置40は、トナー像が2次転写された記録媒体Pに対して加熱および加圧を行うことによって、記録媒体Pの表面にトナー像を定着させる。なお、転写装置15及び転写ローラ23は、本発明に係る転写手段の一例であり、定着装置40は、本発明に係る定着手段の一例である。   Returning to FIG. The medium supply unit 30 accommodates a recording medium P such as paper. The medium supply unit 30 sends the recording medium P one by one to the transport path 32 in synchronization with the primary transfer timing. When the recording medium P reaches the contact area between the transfer roller 23 and the transfer belt 20, a secondary transfer voltage is applied to the transfer roller 23 by a voltage application unit (not shown), and the transfer roller 23 causes the recording medium P to be opposite to the transfer belt 20. Charged to polarity. The toner image on the transfer belt 20 is secondarily transferred to the surface of the recording medium P by electrostatic attraction and pressing of the transfer roller 23, and is sent to the fixing device 40. The fixing device 40 fixes the toner image on the surface of the recording medium P by heating and pressing the recording medium P onto which the toner image has been secondarily transferred. The transfer device 15 and the transfer roller 23 are examples of the transfer unit according to the present invention, and the fixing device 40 is an example of the fixing unit according to the present invention.

次に、帯電装置200について説明する。ここで、まず、従来のMHCD方式の帯電装置を図3、4、5に示す。図3は、帯電装置900を被帯電物である感光体11の側から見た図である。図4は、図3のI−I線における断面図であり、感光体11との位置関係を示している。また、図5は、図4に示した帯電装置900の一部分を拡大した模式図である。帯電装置900は、第1電極901と、第1電極901よりも抵抗率の高い第1中間層902と、導電を阻止する第2中間層903と、第2電極904とを積層して構成され、第2電極904と第2中間層903とを貫通する孔905が複数設けられている。   Next, the charging device 200 will be described. Here, first, a conventional MHCD charging device is shown in FIGS. FIG. 3 is a view of the charging device 900 viewed from the side of the photosensitive member 11 that is an object to be charged. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 3 and shows the positional relationship with the photoconductor 11. FIG. 5 is an enlarged schematic view of a part of the charging device 900 shown in FIG. The charging device 900 is configured by laminating a first electrode 901, a first intermediate layer 902 having a higher resistivity than the first electrode 901, a second intermediate layer 903 that blocks conduction, and a second electrode 904. A plurality of holes 905 penetrating the second electrode 904 and the second intermediate layer 903 are provided.

電源906により給電線907、908を介して第1電極901、第2電極904に電圧が印加されると、第1中間層902と第2電極904との電位差によって放電が生じ、荷電粒子が放出されると共に、放電の電力量に応じたオゾンが発生する。放電によって発生するオゾンは、感光体80を汚染し、白抜けなどの画像不良を引き起こす原因となる。第1電極901と第2電極904の距離が大きくなるほどパッシェンの法則により放電が開始される印加電圧が大きくなり、オゾンの発生量も増えることとなる。そこで、オゾン発生量を図5の場合よりも抑制する方法として、例えば、図6に示すように、帯電装置900の第2中間層903の厚さを図5の半分にする方法が考えられる。この場合、放電が開始される電圧は図5の場合よりも低下し、オゾン発生量も低減するが、電極間の距離が小さくなることで孔部905以外の意図しない領域の第2中間層903が局所的に短絡して過剰な異常放電が発生し、局所的な過剰放電に起因する帯電ムラが生じてしまうという問題が生じる。   When a voltage is applied to the first electrode 901 and the second electrode 904 by the power source 906 via the feeder lines 907 and 908, a discharge is generated due to a potential difference between the first intermediate layer 902 and the second electrode 904, and charged particles are released. At the same time, ozone corresponding to the amount of electric power discharged is generated. The ozone generated by the discharge contaminates the photoreceptor 80 and causes image defects such as white spots. As the distance between the first electrode 901 and the second electrode 904 increases, the applied voltage at which discharge starts according to Paschen's law increases, and the amount of ozone generated also increases. Therefore, as a method of suppressing the amount of ozone generated as compared with the case of FIG. 5, for example, as shown in FIG. 6, a method of reducing the thickness of the second intermediate layer 903 of the charging device 900 to half that of FIG. In this case, the voltage at which discharge is started is lower than in the case of FIG. 5 and the amount of ozone generation is also reduced, but the second intermediate layer 903 in an unintended region other than the hole 905 is reduced by reducing the distance between the electrodes. However, a local short circuit causes excessive abnormal discharge, resulting in a problem of uneven charging due to local excessive discharge.

本実施形態では、オゾンの発生量を従来よりも低減して帯電ムラを防止すべく、帯電装置200を図7に示すように構成する。帯電装置200は、第1電極201、第1電極201よりも抵抗率の高い第1中間層202、導電を阻止する第2中間層203、及び第2電極204を積層して構成されており、図3に示した従来の帯電装置900と同様、感光体11の軸方向及び回転方向に予め定められた間隔で帯電に必要な数だけ孔部205が形成されている。第1電極201と第2電極204には、電圧を印加する電源206と給電線207、208が設けられている。第2電極204は、孔部205の外部、つまり、第1中間層202とは反対側の第2中間層203の面2031(以下、第1の面と称する)と、孔部205の内部空間と接する第2中間層203の側面(以下、第2の面と称する)2032の部分とに連続して設けられている。つまり、従来の帯電装置900の第2電極904は、第2中間層203の第1の面2031にだけに形成されているのに対し、帯電装置200の第2電極204は、第1の面2031と孔部205の内部にまで入り込んで形成されている。   In the present embodiment, the charging device 200 is configured as shown in FIG. 7 in order to reduce the amount of ozone generated compared to the conventional case and prevent uneven charging. The charging device 200 is configured by laminating a first electrode 201, a first intermediate layer 202 having a higher resistivity than the first electrode 201, a second intermediate layer 203 for preventing conduction, and a second electrode 204, As in the conventional charging device 900 shown in FIG. 3, the number of holes 205 required for charging are formed at predetermined intervals in the axial direction and the rotational direction of the photoconductor 11. The first electrode 201 and the second electrode 204 are provided with a power source 206 for applying a voltage and power supply lines 207 and 208. The second electrode 204 is formed outside the hole 205, that is, the surface 2031 of the second intermediate layer 203 on the opposite side of the first intermediate layer 202 (hereinafter referred to as the first surface) and the internal space of the hole 205. The second intermediate layer 203 is continuously provided on a side surface (hereinafter referred to as a second surface) 2032 of the second intermediate layer 203 in contact with the second intermediate layer 203. That is, the second electrode 904 of the conventional charging device 900 is formed only on the first surface 2031 of the second intermediate layer 203, whereas the second electrode 204 of the charging device 200 is formed on the first surface. 2031 and the inside of the hole 205 are formed.

この例において、第1電極201は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅合金やこれらの合金やクロムやニッケルなどの表面処理を施した鉄などの金属で構成されている。第1中間層202は、例えば、体積抵抗率が105Ω・cm以上1010Ω・cm以下のグラファイトを分散させたシリコンゴムなど、第1電極201よりも体積抵抗率が高い樹脂材料やゴム材料に導電粒子を分散した材料で構成されている。第2中間層203は、第1中間層202と第2電極204の電気伝導を阻止する材料が用いられ、例えば、ポリイミド材やガラスエポキシ材などの絶縁体で構成される。第2電極204は、例えば、白金や金などの金属で構成されている。各層の厚さは、例えば、第1電極201が100μm、第1中間層202が150μm、第2中間層203が100μm、第2電極204が0.1μm程度である。また、孔部205の径、つまり、隣接する第2中間層203の間隔(孔部205における第2電極204の厚みを含まない)は、例えば100μm程度である。 In this example, the 1st electrode 201 is comprised with metals, such as iron which performed surface treatments, such as stainless steel, aluminum, copper alloy, these alloys, chromium, nickel, for example. The first intermediate layer 202 is made of, for example, a resin material or rubber having a volume resistivity higher than that of the first electrode 201 such as silicon rubber in which graphite having a volume resistivity of 10 5 Ω · cm to 10 10 Ω · cm is dispersed. It is made of a material in which conductive particles are dispersed in the material. The second intermediate layer 203 is made of a material that blocks electrical conduction between the first intermediate layer 202 and the second electrode 204, and is made of an insulator such as a polyimide material or a glass epoxy material. The second electrode 204 is made of a metal such as platinum or gold, for example. The thickness of each layer is, for example, about 100 μm for the first electrode 201, 150 μm for the first intermediate layer 202, 100 μm for the second intermediate layer 203, and about 0.1 μm for the second electrode 204. The diameter of the hole 205, that is, the interval between adjacent second intermediate layers 203 (not including the thickness of the second electrode 204 in the hole 205) is, for example, about 100 μm.

第2電極204は例えば以下の方法により形成される。第2中間層203となる厚さ100μmの絶縁体に、感光体11の軸方向及び回転方向に各々予め定められた間隔で径100μmの孔を形成し、その絶縁体の片面にスパッタリング加工により第2電極204となる金の薄膜(厚さ0.1μm以上0.5μm以下程度)を形成する。スパッタリング加工によって絶縁体の孔部分(つまり、第2の面2032)にまで金が回り込み、第2電極204となる薄膜が形成される。孔部分に回り込む長さは、スパッタリング時間やスパッタリング加工の際のチャンバーの真空度、スパッタリングを発生させる電極間の印加電圧により調整する。本実施形態では、孔部分の長さ、すなわち、第2中間層203の第2の面2032に形成される第2電極204の長さは、例えば第1の面2031から50μm程度である。なお、この方法以外に、リフトオフ加工を利用した厚膜形成技術やスクリーン印刷技術を利用してもよい。   For example, the second electrode 204 is formed by the following method. Holes having a diameter of 100 μm are formed at predetermined intervals in the axial direction and the rotational direction of the photoconductor 11 in an insulator having a thickness of 100 μm to be the second intermediate layer 203, and the first surface of the insulator is sputtered by sputtering. A gold thin film (thickness of about 0.1 μm or more and 0.5 μm or less) to be the two electrodes 204 is formed. By sputtering, gold wraps around the hole portion of the insulator (that is, the second surface 2032), and a thin film to be the second electrode 204 is formed. The length that goes around the hole is adjusted by the sputtering time, the degree of vacuum in the chamber during sputtering, and the voltage applied between the electrodes that generate sputtering. In the present embodiment, the length of the hole portion, that is, the length of the second electrode 204 formed on the second surface 2032 of the second intermediate layer 203 is, for example, about 50 μm from the first surface 2031. In addition to this method, a thick film forming technique using a lift-off process or a screen printing technique may be used.

第2電極204と感光体11の表面との距離は、200μm以上2000μm以下程度に設定される。第2電極204の電位が感光体11の目標帯電電位となるように、電源206により、第1電極201と第2電極204に電圧が印加される。電源206は、例えば、第2電極204の電圧を基準にして、電極間で放電が発生する1.0kVから1.5kV程度増加させた電圧を第1電極201に印加する。感光体11は、接地されている。この場合、第1中間層202と第2電極204の電位差によってグロー放電が生じて荷電粒子が放出され、第2電極204と感光体11の表面との間に生じるドリフト電界により、感光体11の表面に荷電粒子が移動して感光体11の表面が帯電させられる。   The distance between the second electrode 204 and the surface of the photoreceptor 11 is set to about 200 μm or more and 2000 μm or less. A voltage is applied to the first electrode 201 and the second electrode 204 by the power source 206 so that the potential of the second electrode 204 becomes the target charging potential of the photoconductor 11. For example, the power source 206 applies to the first electrode 201 a voltage increased by about 1.5 kV from 1.0 kV at which discharge occurs between the electrodes with reference to the voltage of the second electrode 204. The photoconductor 11 is grounded. In this case, glow discharge is generated due to the potential difference between the first intermediate layer 202 and the second electrode 204, and charged particles are emitted, and a drift electric field generated between the second electrode 204 and the surface of the photoconductor 11 causes the photoconductor 11 to move. The charged particles move to the surface and the surface of the photoconductor 11 is charged.

ここで、図5に示す従来の帯電装置900と、図7に示す本実施形態に係る帯電装置300とを用いてオゾンの発生量を測定した結果を図8に示す。以下、帯電装置900と帯電装置200の各構成を区別しない場合には符号を省略する。この測定では、帯電装置900における第1電極901、第1中間層902、第2中間層903、第2電極904の各層の厚さ及び材料と、孔部905の径は帯電装置200と同様に構成し、第2電極204、904から500μm離れた位置をGND電位に接地した電流計測用電極を配置して、電流計測用電極に流入する電流とオゾンの発生量の測定を行った。また、この測定において、第2電極への印加電圧を−750Vとして第1電極への印加電圧により放電量を調整し、電流計測用電極への流入電流を放電量により調整した。この条件の下、第1中間層と第2電極間の空隙、つまり孔部の空間において放電が開始される第1電極への印加電圧は、従来の帯電装置900の場合には−1.7kV程度であり、本実施形態に係る帯電装置200の場合には−1.4kV程度であった。この結果は、パッシェンの法則に導かれる式において、電極間の距離を100μmと50μmとした場合の結果に従っており、帯電装置900の第1中間層902と第2電極904の距離が100μm程度であり、帯電装置200の第1中間層201と第2電極204の距離が50μm程度であることと対応する。   Here, the result of measuring the amount of ozone generated using the conventional charging device 900 shown in FIG. 5 and the charging device 300 according to the present embodiment shown in FIG. 7 is shown in FIG. Hereinafter, the reference numerals are omitted when the configurations of the charging device 900 and the charging device 200 are not distinguished from each other. In this measurement, the thickness and material of each layer of the first electrode 901, the first intermediate layer 902, the second intermediate layer 903, and the second electrode 904 in the charging device 900 and the diameter of the hole 905 are the same as those in the charging device 200. A current measuring electrode having a ground potential connected to the GND potential at a position 500 μm away from the second electrodes 204 and 904 was arranged, and the amount of current flowing into the current measuring electrode and the amount of ozone generated were measured. In this measurement, the applied voltage to the second electrode was set to −750 V, the discharge amount was adjusted by the applied voltage to the first electrode, and the inflow current to the current measuring electrode was adjusted by the discharge amount. Under this condition, the voltage applied to the first electrode at which discharge is started in the gap between the first intermediate layer and the second electrode, that is, the hole space, is −1.7 kV in the case of the conventional charging device 900. In the case of the charging device 200 according to the present embodiment, it was about −1.4 kV. This result follows the result when the distance between the electrodes is 100 μm and 50 μm in the equation derived from Paschen's law, and the distance between the first intermediate layer 902 and the second electrode 904 of the charging device 900 is about 100 μm. This corresponds to the distance between the first intermediate layer 201 and the second electrode 204 of the charging device 200 being about 50 μm.

図8において、本実施形態に係る帯電装置200の測定結果は実線で示し、従来の帯電装置900の測定結果は破線で示す。この測定結果に示すように、電流計測用電極に流入される電流が同程度である場合のオゾン発生量は従来の帯電装置900と比べて本実施形態に係る帯電装置200は20%から30%程度低減されている。これは、第1電極と第2電極の距離が帯電装置900と比べて帯電装置200の方が短くなり、放電が開始される電圧が帯電装置900より小さくなったことでオゾンの発生量も低減されたものと推定される。   In FIG. 8, the measurement result of the charging device 200 according to the present embodiment is indicated by a solid line, and the measurement result of the conventional charging device 900 is indicated by a broken line. As shown in this measurement result, the amount of ozone generated when the current flowing into the current measuring electrode is about the same is 20% to 30% in the charging device 200 according to this embodiment compared to the conventional charging device 900. The degree has been reduced. This is because the distance between the first electrode and the second electrode is shorter in the charging device 200 than in the charging device 900, and the amount of ozone generated is reduced because the voltage at which discharge starts is smaller than in the charging device 900. It is estimated that

また、発明者による実験により、第2中間層203の第2の面2032に形成されている第2電極204の長さを50μmより大きくして、孔部205における第1中間層202と第2電極204の距離を半分の例えば25μm程度に設定した場合には、第1電極201と第2電極204の電位差が放電が開始される電圧より低い電位差で導電状態になる現象が頻発した。これは、導電を阻止する第2電極203の側面を伝う沿面電流によるものと推定される。一方、第2中間層203の第2の面2032に形成されている第2電極204の長さを50μmより小さくして、第1中間層202と第2電極204との距離を例えば90μm程度に設定した場合には、第1中間層202と第2電極204との距離が50μm程度の場合と比べて、放電が開始される電圧が大きくなりオゾンの発生量も増加する。従って、第2中間層203の厚さが100μm程度である場合、オゾンの発生量を従来よりも20%から30%程度低減させるためには、孔部205における第1中間層202から第2電極204までの距離は50μm程度に設定することが望ましい。   Further, according to an experiment by the inventor, the length of the second electrode 204 formed on the second surface 2032 of the second intermediate layer 203 is made larger than 50 μm, and the first intermediate layer 202 and the second intermediate layer 202 in the hole 205 are formed. When the distance between the electrodes 204 is set to a half, for example, about 25 μm, a phenomenon frequently occurs in which the potential difference between the first electrode 201 and the second electrode 204 becomes a conductive state with a potential difference lower than a voltage at which discharge is started. This is presumed to be due to a creeping current traveling along the side surface of the second electrode 203 that prevents conduction. On the other hand, the length of the second electrode 204 formed on the second surface 2032 of the second intermediate layer 203 is made smaller than 50 μm, and the distance between the first intermediate layer 202 and the second electrode 204 is set to about 90 μm, for example. When set, compared to the case where the distance between the first intermediate layer 202 and the second electrode 204 is about 50 μm, the voltage at which discharge is started increases and the amount of ozone generated also increases. Therefore, when the thickness of the second intermediate layer 203 is about 100 μm, in order to reduce the generation amount of ozone by about 20% to 30% as compared with the conventional case, the first intermediate layer 202 to the second electrode in the hole 205 is reduced. The distance to 204 is preferably set to about 50 μm.

<実施形態2>
上述した実施形態1では、第2電極204が付着している部分を除いた孔部205の径は、第1中間層202の側から第2電極204まで100μm程度である例を説明したが、本実施形態に係る帯電装置200Aは、孔部205の径が、第1中間層202の側から第2電極204の側に向かうほど大きくなるように構成されている。図9は図7と同様、本実施形態に係る帯電装置200Aを拡大した図である。なお、実施形態1と共通する構成については実施形態1で用いた符号を付している。
<Embodiment 2>
In Embodiment 1 described above, the example in which the diameter of the hole 205 excluding the portion to which the second electrode 204 is attached is about 100 μm from the first intermediate layer 202 side to the second electrode 204, The charging device 200 </ b> A according to this embodiment is configured such that the diameter of the hole 205 increases from the first intermediate layer 202 side toward the second electrode 204 side. FIG. 9 is an enlarged view of the charging device 200A according to the present embodiment, as in FIG. In addition, about the structure which is common in Embodiment 1, the code | symbol used in Embodiment 1 is attached | subjected.

図9に示すように、帯電装置200Aの孔部205Aは、第1中間層202の側から第2電極204の側に向けて広がるように形成されている。この例において、孔部205Aの径は、例えば、第1中間層202の側の径x1が80μm程度であり、第2電極204の側の径x2が100μm程度である。第1電極201、第1中間層202、第2中間層203、及び第2電極204の厚さは実施形態1と共通する。   As shown in FIG. 9, the hole 205 </ b> A of the charging device 200 </ b> A is formed so as to spread from the first intermediate layer 202 side toward the second electrode 204 side. In this example, the diameter of the hole 205A is, for example, the diameter x1 on the first intermediate layer 202 side is about 80 μm, and the diameter x2 on the second electrode 204 side is about 100 μm. The thicknesses of the first electrode 201, the first intermediate layer 202, the second intermediate layer 203, and the second electrode 204 are the same as those in the first embodiment.

第2電極204及び第2中間層203は例えば以下の方法により形成される。第2中間層203となる厚さ100μm程度の絶縁体において、感光体11の軸方向及び回転方向に各々予め定められた間隔で、第1中間層202が形成される側の径x1が80μm程度、第2電極204が形成される側の径x2が100μm程度となるようにレーザーにより孔を形成し、径が100μmとなる側の面にスパッタリング加工により第2電極204となる金の薄膜(厚さ0.1μm以上0.5μm以下程度)を形成する。スパッタリング加工によって、絶縁体における孔部分(第2中間層203の第2の面2032)まで金が回り込み、孔部分にも第2電極204となる薄膜が形成される。孔部分に回り込む長さは、スパッタリング時間やスパッタリング加工の際のチャンバーの真空度、スパッタリングを発生させる電極間の印加電圧により調整する。なお、この方法以外に、リフトオフ加工を利用した厚膜形成技術やスクリーン印刷技術を利用してもよい。   The second electrode 204 and the second intermediate layer 203 are formed by the following method, for example. In an insulator having a thickness of about 100 μm to be the second intermediate layer 203, the diameter x1 on the side where the first intermediate layer 202 is formed is about 80 μm at predetermined intervals in the axial direction and the rotational direction of the photoconductor 11 respectively. A hole is formed by a laser so that the diameter x2 on the side on which the second electrode 204 is formed is about 100 μm, and a gold thin film (thickness) that becomes the second electrode 204 by sputtering on the surface on the side where the diameter becomes 100 μm. From about 0.1 μm to about 0.5 μm). By sputtering, gold wraps around the hole portion (second surface 2032 of the second intermediate layer 203) in the insulator, and a thin film that becomes the second electrode 204 is also formed in the hole portion. The length that goes around the hole is adjusted by the sputtering time, the degree of vacuum in the chamber during sputtering, and the voltage applied between the electrodes that generate sputtering. In addition to this method, a thick film forming technique using a lift-off process or a screen printing technique may be used.

このように、孔部205Aの第2電極204側の径を第1中間層202側の径よりも大きくすることで、実施形態1の構成と比べ、孔部205Aにおいて、第1中間層202の側から放電現象により感光体11の方へ向かう荷電粒子が第2電極204に遮られにくくなり、荷電粒子が感光体11の方へ効率良く移動する。そのため、実施形態1の場合より印加電圧を小さくしても実施形態1と同程度の放電量が得られ、その結果、オゾンの発生量が実施形態1と比べて低減される。   In this way, by making the diameter of the hole 205A on the second electrode 204 side larger than the diameter on the first intermediate layer 202 side, compared to the configuration of the first embodiment, the hole 205A has the first intermediate layer 202 in the hole 205A. Charged particles heading toward the photoconductor 11 from the side are less likely to be blocked by the second electrode 204 due to a discharge phenomenon, and the charged particles move efficiently toward the photoconductor 11. Therefore, even if the applied voltage is made smaller than in the case of the first embodiment, a discharge amount similar to that in the first embodiment is obtained, and as a result, the amount of ozone generated is reduced as compared with the first embodiment.

<変形例>
本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよく、各変形例を組み合わせて実施してもよい。以下、本発明の変形例について説明する。
<Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various other forms. For example, the above-described embodiment may be modified as follows to implement the present invention, or may be implemented in combination with each modification. Hereinafter, modifications of the present invention will be described.

(1)上述した実施形態1では、第2中間層203の厚さが100μmに対し、第2電極204の厚さが0.1μm程度であり、孔部205の径が100μm程度である例を説明したが、第2中間層203の厚さが100μm以上200μm以下の範囲であり、孔部205の径が50μm以上200μm以下の範囲であってもよい。 (1) In Embodiment 1 described above, an example in which the thickness of the second intermediate layer 203 is 100 μm, the thickness of the second electrode 204 is about 0.1 μm, and the diameter of the hole 205 is about 100 μm. As described above, the thickness of the second intermediate layer 203 may be in the range of 100 μm to 200 μm, and the diameter of the hole 205 may be in the range of 50 μm to 200 μm.

(2)上述した実施形態1及び2では、孔部205における第2電極204の厚さ、つまり、第2中間層203の第2の面2032における第2電極204の厚さは0.1μm程度である例を説明した。例えば、孔部205の径100μmに対して孔部205における第2電極204の厚さが20μmである場合など、孔部205の径に対して第2電極204の厚さが無視できない程度の場合には、実施形態1及び2と比べて、孔部205において発生した荷電粒子が、孔部205における第2電極204に吸収されやすくなり、感光体11の帯電効率が低下する。そのため、孔部205における第2電極204の厚さは、0.1μm以上1.0μm以下の範囲が望ましい。 (2) In the first and second embodiments described above, the thickness of the second electrode 204 in the hole 205, that is, the thickness of the second electrode 204 on the second surface 2032 of the second intermediate layer 203 is about 0.1 μm. Explained an example. For example, when the thickness of the second electrode 204 is not negligible with respect to the diameter of the hole 205, such as when the thickness of the second electrode 204 in the hole 205 is 20 μm with respect to the diameter of the hole 205 of 100 μm. Compared with the first and second embodiments, charged particles generated in the hole 205 are more easily absorbed by the second electrode 204 in the hole 205, and the charging efficiency of the photoconductor 11 is reduced. Therefore, the thickness of the second electrode 204 in the hole 205 is desirably in the range of 0.1 μm to 1.0 μm.

(3)上述した実施形態1及び2では、孔部205における第2電極204の厚さと孔部205の外部における第2電極204の厚さ(第2中間層203の第1の面2031における第2電極204の厚さ)は0.1μm程度である例を説明したが、孔部205における第2電極204と当該孔部205の外部における第2電極204の導電状態が保持されていれば、厚さは異なっていてもよい。例えば、孔部205における第2電極205の厚さより孔部205の外部における第2電極205の厚さが大きくてもよい。 (3) In the first and second embodiments described above, the thickness of the second electrode 204 in the hole 205 and the thickness of the second electrode 204 outside the hole 205 (the first surface 2031 on the first surface 2031 of the second intermediate layer 203). The example in which the thickness of the two electrodes 204) is about 0.1 μm has been described, but if the conductive state of the second electrode 204 in the hole 205 and the second electrode 204 outside the hole 205 is maintained, The thickness may be different. For example, the thickness of the second electrode 205 outside the hole 205 may be larger than the thickness of the second electrode 205 in the hole 205.

(4)上述した実施形態1における画像形成エンジン10は、複数の現像装置が回転体の周方向に沿って設けられたいわゆるロータリー式の現像装置を備えるものでもよいし、モノクロ画像を形成するものであっても良い。 (4) The image forming engine 10 according to the first embodiment described above may include a so-called rotary developing device in which a plurality of developing devices are provided along the circumferential direction of the rotating body, and forms a monochrome image. It may be.

(5)上述した実施形態1において、少なくとも感光体11、帯電装置200、及び現像装置14は、画像形成装置100に着脱されるカートリッジに収容されていてもよい。 (5) In the first embodiment described above, at least the photoreceptor 11, the charging device 200, and the developing device 14 may be housed in a cartridge that is detachable from the image forming apparatus 100.

1・・・指示受付部、2・・・画像読取部、3・・・画像処理部、4・・・制御部、5・・・記憶部、6・・・通信I/F、7・・・画像形成部、10Y、10M、10C、10K、10・・・画像形成エンジン、11・・・感光体、13・・・露光装置、14・・・現像装置、15・・・転写装置、16・・・クリーニング装置、20・・・転写ベルト、30・・・媒体供給部、32…搬送路、23…転写ローラ、100・・・画像形成装置、200・・・帯電装置、201・・・第1電極、202・・・第1中間層、203・・・第2中間層、204・・・第2電極、205,205A・・・孔部、206・・・電源、207、208・・・給電線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Instruction reception part, 2 ... Image reading part, 3 ... Image processing part, 4 ... Control part, 5 ... Memory | storage part, 6 ... Communication I / F, 7 ... Image forming unit, 10Y, 10M, 10C, 10K, 10 ... image forming engine, 11 ... photosensitive member, 13 ... exposure device, 14 ... developing device, 15 ... transfer device, 16 ... Cleaning device, 20 ... Transfer belt, 30 ... Medium supply unit, 32 ... Conveyance path, 23 ... Transfer roller, 100 ... Image forming apparatus, 200 ... Charging device, 201 ... First electrode 202 ... first intermediate layer 203 ... second intermediate layer 204 ... second electrode 205, 205A ... hole, 206 ... power source, 207, 208 ...・ Power supply line

Claims (4)

第1電極と、
前記第1電極の一方の面に設けられ、前記第1電極よりも体積抵抗率が高い第1中間層と、
前記第1中間層の前記第1電極が設けられた面とは反対側の面に設けられ、導電を阻止する第2中間層であって、当該第2中間層を貫通する複数の孔部を有する第2中間層と、
被帯電物の側に設けられ、前記第2中間層の前記第1中間層が設けられた面とは反対側の第1の面から前記孔部における前記第2中間層の第2の面の定められた部分に連続して設けられた第2電極と
を備えることを特徴とする帯電装置。
A first electrode;
A first intermediate layer provided on one surface of the first electrode and having a higher volume resistivity than the first electrode;
A second intermediate layer that is provided on a surface opposite to the surface on which the first electrode of the first intermediate layer is provided and prevents conduction; a plurality of holes that penetrate the second intermediate layer; A second intermediate layer,
A second surface of the second intermediate layer in the hole from the first surface of the second intermediate layer opposite to the surface on which the first intermediate layer is provided. A charging device comprising: a second electrode provided continuously in a predetermined portion.
前記第2中間層は、前記第1中間層の側から前記第2電極の側に向けて前記孔部の径が大きくなるように前記複数の孔部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。   The plurality of hole portions are formed in the second intermediate layer so that the diameter of the hole portions increases from the first intermediate layer side toward the second electrode side. Item 2. The charging device according to Item 1. 被帯電物である感光体と、
前記感光体を帯電させる請求項1又は2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感光体に露光によって形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置と
を有することを特徴とするカートリッジ。
A photoreceptor to be charged; and
The charging device according to claim 1 or 2, wherein the photosensitive member is charged.
And a developing device for developing an electrostatic latent image formed by exposure on the photosensitive member charged by the charging device with a developer.
被帯電物である感光体と、
前記感光体を帯電させる請求項1又は2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感光体に露光によって形成された静電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、
前記転写手段によって前記記録媒体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
を備えることを特徴とする画像形成装置。
A photoreceptor to be charged; and
The charging device according to claim 1 or 2, wherein the photosensitive member is charged.
A developing device for developing an electrostatic latent image formed by exposure on the photosensitive member charged by the charging device with a developer;
Transfer means for transferring an image developed by the developing device to a recording medium;
An image forming apparatus comprising: a fixing unit that fixes the image transferred onto the recording medium by the transfer unit.
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