JPH10301364A - 接触帯電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コロナ放電発生箇所からオゾン非発生ガスが
逃げ出さないようにするために装置構成をさほど複雑化
することなく、コロナ放電によるオゾンやＮＯｘの発生
を防止しつつ被帯電部材を帯電させることができる接触
帯電方法を提供する。 【解決手段】 感光体ドラム１の表面に帯電ローラ２の
帯電部を順次接触させ、感光体ドラム１と帯電ローラ２
との間の微小空間中に発生する放電により感光体ドラム
１を帯電させる際、感光体ドラム１と帯電ローラ２とが
接触することにより形成される隘狭部３内に空気よりも
比重の大きいオゾン非発生ガス（炭酸ガス等）Ｇを供給
するとともに、隘狭部３の上方に帯電ローラ２に接して
連れ回りする従動回転体４を設けて隘狭部３からのオゾ
ン非発生ガスＧの漏れを抑制しつつ前記放電を発生させ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置において感光体など被帯電部材を帯電させる
方法、特に接触帯電方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画
像形成装置には、光照射の程度によって抵抗値などが変
化する感光体の表面を均一に帯電させ、その感光体の表
面にレーザ光などを照射して出力画像に応じた静電潜像
を形成し、その静電潜像に帯電した電荷担持体（トナ
ー）を付着させて現像し、そのトナー像を紙等の帯電し
た転写体に転写した後、転写体を除電して感光体から剥
がした後、転写体上のトナー像を熱と圧力により定着さ
せる、いわゆる電子写真方式の一連のプロセスにより画
像を形成するものがある。上記一連のプロセス終了後、
感光体の表面に残存しているトナーは除去される。そし
て、感光体の表面は一旦除電された後次の画像形成のた
めに均一に帯電される。電子写真方式は、帯電、現像、
転写、除電の各プロセスにおいて、電荷の移動現象を利
用するものであり、電荷を発生させる方法として、コロ
ナ放電法、接触摩擦帯電法、接触電荷注入法、等が用い
られてきた。その中でも、最も一般的な方法はコロナ放
電法である。

【０００３】コロナ放電法は、細線や針等を用いた電極
と対向電極との間に強い電界を印加して電極間にコロナ
放電を発生させ、その放電で生じたイオンを感光体など
の被帯電部材に付着させることにより電荷供給を行う方
法である。この方法は原理が簡単であり、それを実施す
るための装置構成も非常に簡単であるが、空気中でコロ
ナ放電を行うため、空気成分の２０％を占める酸素がイ
オン化して、オゾン（Ｏ₃ ） が発生する。オゾンは太
陽から地表部への紫外線などの入射量を抑制するために
大気上空に必要な分子であるが、オフィス環境では有害
な物質であり発生を抑える必要がある。接触摩擦帯電法
及び接触電荷注入法は、現像ローラや帯電ローラなどに
適用されているが、停止時に被帯電部材である感光体の
表面に現像ローラや帯電ローラが接触するため、ローラ
のゴム層に含まれている低分子量成分が析出して感光体
に移行することにより感光体の汚染が生じ、最終的に画
像に異常が生じる等の欠点を有している。そこで、最近
では、帯電部材の表面を高抵抗にして、感光体など被帯
電部材の表面に帯電部材の帯電部を順次接触させ、被帯
電部材の表面と帯電部材の帯電部との接触前後の微小空
間中でコロナ放電を発生させることによって被帯電部材
の表面全体に均一に電荷を供給する接触帯電方法が採用
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記接
触帯電方法の場合もコロナ放電を利用する以上空気中の
酸素がイオン化してオゾンやノックス（ＮＯｘ）が必然
的に発生する。ノック成分は吸湿性があり、この成分が
感光体に付着すると像流れという異常画像が発生し、か
つ感光体や帯電ローラに付着して両者の接触時に帯電ロ
ーラからの低分子成分の感光体への移動付着で停止再開
後の白抜けを引き起こす原因となることが判っている。
そのため、オゾンを発生しない放電雰囲気ガスの開発が
望まれていた。その一つの事例として、特開昭６０−９
５４５９号公報において、空気より酸素濃度が少ないガ
スを使用する方法の提案がされている。しかし、単に酸
素濃度を減らしただけでは、オゾン発生量を減少させる
効果はあるものの、オゾン発生を完全に防止できないば
かりか、ガスの種類によってコロナ放電の電流量が異な
るため、ガスの種類によって帯電電位が変動し、画像濃
度がバラついてしまう。そのため、ガス分離フィルタを
取り付ける必要があるなど、装置構成が複雑化するとい
う不具合があった。したがって、酸素を全く含まない
か、酸素を含んでいてもコロナ放電によってＯ₃ を発生
しない放電雰囲気を作り出す必要がある。

【０００５】身近で容易に利用できるガスとして、空気
の主成分である窒素（Ｎ₂ ）ガスが考えられるが、窒素
は酸素と気体密度が近いためすぐに空気中に拡散して散
逸してしまう。そのため、絶えず純粋の窒素雰囲気を維
持するためには、特殊な装置や窒素供給装置が必要にな
る。また、特開昭６０−９５４５９号公報中にも述べら
れているように、窒素のコロナ放電によってＮＯ_X が生
成され、吸湿性が増大する等、感光体の帯電能力を著し
く劣化させる原因となるため、ＮＯ_X を発生するような
帯電方法は避けるべきである。その他の身近なガスとし
ては、水蒸気（Ｈ₂ Ｏ）、水素（Ｈ₂ ）、ヘリウム（Ｈ
ｅ）、ネオン（Ｎｅ）、プロパン（Ｃ₃ Ｈ₈ ）、メタン
（ＣＨ₄ ）等があるが、火気危険性のものは使用できな
いのはもちろん、常温で気体でないものも安定した使用
は不可能である。また、オゾン非発生ガスでも、空気よ
り軽いガスを使用した場合、コロナ放電発生箇所からガ
スが逃げ出さないように傘状の容器を設置するか、コロ
ナ放電発生箇所へガスを絶えず供給する等の対策を講じ
る必要がある。本発明は、上記事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、コロナ放電発生箇所からオゾン
非発生ガスが逃げ出さないようにするために装置構成を
さほど複雑化することなく、コロナ放電によるオゾンや
ＮＯｘの発生を防止しつつ被帯電部材を帯電させること
ができる接触帯電方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、電子写真方式の画像形成
の各プロセスである帯電、転写、若しくは除電のうち少
なくとも１のプロセスをコロナ放電を使用して行う画像
形成装置において、互いに平行且つ水平に配置された被
帯電部材と帯電部材とを互いに接触させて回転させ、前
記被帯電部材の表面と前記帯電部材の表面との間の微小
空間中に発生する放電により前記被帯電部材の表面に電
荷を供給し帯電させる接触帯電方法において、前記被帯
電部材と前記帯電部材とが接触することにより形成され
る溝状の隘狭部に空気よりも比重の大きいオゾン非発生
ガスを滞留させるとともに、当該隘狭部の上方に前記帯
電部材に接して連れ回りする従動回転体を設けて当該隘
狭部からのオゾン非発生ガスの漏れを抑制しつつ前記放
電を発生させるようにしたようにした。空気より比重の
大きいガスは、より低い箇所に自然に流動していくの
で、上記のように、空気より比重の大きいオゾン非発生
ガスを使用し、これを被帯電部材と帯電部材とが接触す
ることにより形成される溝状の隘狭部に供給するととも
に、当該隘狭部からのオゾン非発生ガスの流出、特に上
方へのガスの散逸、拡散による流出を、当該隘狭部の上
方に前記帯電部材に接触させて設けた従動回転体により
防止することにより、当該隘狭部にオゾン非発生ガスを
滞留させることができる。したがって、請求項１に記載
の接触帯電方法によれば、装置構成をさほど複雑化する
ことなく、コロナ放電発生箇所にオゾン非発生ガスを供
給して、コロナ放電によるオゾンやＮＯｘの発生を防止
しつつ被帯電部材を帯電させることができる。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の接触帯電方法を前提にして、前記従動回転体の
電位を前記帯電部材の帯電部の電位と同電位にした。請
求項２に記載の接触帯電方法によれば、従動回転体と帯
電部材との間で放電が発生することがないので、帯電部
材から被帯電部材への放電が安定して起こり、被帯電部
材を安定して帯電させることができる。また、請求項３
に記載の発明は、請求項２に記載の接触帯電方法を前提
にして、前記オゾン非発生ガスとして炭酸ガスを使用す
るとともに、前記従動回転体の表面と前記被帯電部材と
の間の最短距離を０．００７ｍｍ以上とした。電子写真
プロセスで使用される通常のコロナ放電の発生電圧にお
いては、パッシェンの法則からが１気圧の炭酸ガス中に
おける部材間の放電開始最短距離が０．００６６ｍｍで
あることがわかっているので、請求項３に記載するよう
に、従動回転体の表面と被帯電部材との間の最短距離を
０．００７ｍｍ程度以上とすることにより、従動回転体
から被帯電部材への放電が起こりにくくなり、被帯電部
材をより安定して帯電させることができる。また、請求
項４に記載の発明は、請求項２に記載の接触帯電方法を
前提にして、前記従動回転体の表面と前記被帯電部材と
の間の最短距離ｄ、気圧Ｐ、及び放電開始極小電圧Ｖに
パッシェンの法則を適用したとき、前記最短距離ｄが前
記気圧Ｐが１気圧のときにおける最短距離ｄ0 よりも大
きくなるようにした。請求項４に記載の発明によれば、
前記オゾン非発生ガスとして炭酸ガス以外のガスを使用
した場合でも、従動回転体の表面と被帯電部材との間の
最短距離ｄをどの程度以上とすれば良いかをパッシェン
の法則に基づいて決定できるので、従動回転体から被帯
電部材への放電を起こりにくくして、被帯電部材をより
安定して帯電させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の接触帯電方法の実施の形態
の一例を示す画像形成装置の要部の構成を示した概略側
面図、図２は図１に示した画像形成装置の要部を矢印Ａ
方向から見た正面図であり、図中１は被帯電部材として
の感光体ドラム、２は帯電部材としての帯電ローラを示
している。この装置は、一定方向に一定速度で回転する
感光体ドラム１の表面に、帯電した帯電ローラ２を接触
させつつ回転させ、感光体ドラム１の表面と帯電ローラ
２の表面（帯電部）との間の微小空間中にコロナ放電を
発生させることにより、感光体ドラム１の表面に電荷を
供給し帯電させる。その際、感光体ドラム１と帯電ロー
ラ２とが接触することにより形成される隘狭部３に空気
よりも比重の大きいオゾン発生ガスＧとして炭酸ガス
（ＣＯ₂ ）を滞留させ、オゾン非発生ガス雰囲気中でコ
ロナ放電を発生させる。オゾン発生ガスＧは、図示しな
いガス供給管を通して隘狭部３内に供給される。

【０００９】感光体ドラム１と帯電ローラ２は、互いに
平行且つ水平に延びるそれぞれの軸芯６、７に固定され
て各々回転する部材である。感光体ドラム１と帯電ロー
ラ２の長さは同一であり、帯電ローラ２の両端には、隘
狭部３の両側からオゾン非発生ガスＧが流出するのを防
ぐために円盤状の遮蔽部材５（図２参照）が帯電ローラ
２と同心状に固定されている。また、隘狭部３の上方に
は、帯電ローラ２に接して連れ回りする従動回転体４が
設けられている。従動回転体４は、帯電ローラ２と長さ
が同一であり、半径ｒ’が帯電ローラ２の半径ｒよりも
小さく設定されている。また、従動回転体４の表面と感
光体ドラム１の表面との間の最短距離ｄは０．００７ｍ
ｍに設定されている。この最短距離は０．００７ｍｍ未
満には設定しない。

【００１０】上記のように従動回転体４を設けたことに
より、隘狭部３の上部が従動回転体４と感光体ドラム１
との間のわずかな間隙ｓを残してほぼ完全に閉塞される
ので、隘狭部３からのオゾン非発生ガスの流出、特に上
方へのガスの散逸、拡散による流出を抑え、オゾン非発
生ガスＧの使用効率を高めることができる。また、従動
回転体４は帯電ローラ２に接して連れ回りするので新た
な駆動部を必要としない。オゾン非発生ガスＧを隘狭部
３内に滞留させる際、従動回転体４と感光体ドラム１と
の間の間隙ｓを通してオゾン発生ガスＧを自然に流下さ
せることにより、隘狭部３内にオゾン発生ガスＧを満た
すことができる。また、オゾン発生ガスＧの散逸や希釈
により放電条件が変わってきたら、帯電部材である帯電
ローラ２の外周面部にオゾン発生ガスＧを供給する。そ
の方法は簡単であり、ガス供給管から隘狭部３内にオゾ
ン発生ガスＧを過剰供給して、若干オーバーフローさせ
ればよい。

【００１１】また、従動回転体４と帯電ローラ２は互い
に接触しているため同電位になっている。そのため、従
動回転体４と帯電ローラ２との間で放電が発生すること
がないので、帯電ローラ２から感光体ドラム１への放電
が安定して起こり、感光体ドラム１を安定して帯電させ
ることができる。また、オゾン発生ガスＧとして炭酸ガ
スを使用し、且つ従動回転体４の表面と感光体ドラム１
との間の最短距離を０．００７ｍｍ或いはそれ以上に設
定したので、従動回転体４から感光体ドラム１への放電
は起こりにくい。このことによっても、帯電ローラ２か
ら感光体ドラム１への放電を安定に発生させ、感光体ド
ラム１を安定して帯電させることができる。

【００１２】以上のように本実施の形態によれば、オフ
ィス環境に有害なオゾンの発生を抑えつつコロナ放電を
良好に発生させて感光体ドラム１を帯電させることがで
きる。また、ＯＰＣのような有機材料からなる感光体は
オゾンによる劣化が大きいが、オゾンの発生が抑えられ
ることから感光体の劣化を防止し耐久寿命を延ばすこと
ができる。また、オゾン発生ガスＧとして炭酸ガスを用
いることで、ＮＯ_X の発生を防止できるので、ＮＯｘ成
分が感光体に付着することに起因する異常画像の発生な
どを防止できる。また、炭酸ガスは空気中に多く存在し
比較的容易に採取できるガスであり、廉価であるため、
その他のガスを使用した場合と比較して運転コストを低
減できる。また、コロナ放電によって二次的に炭酸ガス
が発生することはないので、地球温暖化など地球環境に
与える影響は少ない。

【００１３】

【実施例】

実施例 上記の実施の形態の装置構成において、径４０ｍｍφの
感光体ドラム１と、径１５ｍｍφの帯電ローラ２と、径
１０ｍｍφの従動回転体４とを使用し、感光体ドラム１
の回転中心Ｏ₁ と帯電ローラ２の回転中心Ｏ₂ とを結ぶ
直線ｌ₂ が感光体ドラム１の回転中心Ｏ₁ を鉛直方向に
通過する直線ｌ₁ となす角度θが６０°となる位置に帯
電ローラ２を設置し、従動回転体４を帯電ローラ２に接
触させ且つ感光体ドラム１との距離が０．０１ｍｍとな
る位置に設置した。そして、感光体ドラム１と帯電ロー
ラ２とにより形成される隘狭部３に炭酸ガスを滞留させ
た状態で、感光体ドラム１及び帯電ローラ２に電圧を印
加してコロナ放電を発生させて感光体ドラム１を帯電さ
せた後、露光、現像、転写、定着の一連の作像工程を実
施して画像を形成した。 比較例 上記実施例の構成から従動回転体４だけを取り除き、そ
の他の条件は上記と同様にして画像を形成した。その結
果、下記の表１に示す結果が得られた。

【００１４】

【表１】 上記の結果から、従動回転体４を設けたことにより、炭
酸ガスの使用量を大幅に削減しつつ、帯電ローラ２から
感光体ドラム１へ安定にコロナ放電を発生させて、良好
な画像形成を長期行えることが判る。なお、上記形態例
では帯電部材を主な例として説明したが、本発明は、転
写装置、除電装置等にも適用が可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は以下のよ
うな優れた効果を奏する。請求項１に記載の発明では、
互いに平行且つ水平に配置された被帯電部材と帯電部材
とを互いに接触させて回転させ、前記被帯電部材の表面
と前記帯電部材の表面との間の微小空間中に発生する放
電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給し帯電させ
る接触帯電方法において、前記被帯電部材と前記帯電部
材とが接触することにより形成される溝状の隘狭部に空
気よりも比重の大きいオゾン非発生ガスを滞留させると
ともに、当該隘狭部の上方に前記帯電部材に接して連れ
回りする従動回転体を設けて当該隘狭部からのオゾン非
発生ガスの漏れを抑制しつつ前記放電を発生させるよう
にしたことにより、コロナ放電発生箇所からオゾン非発
生ガスが逃げ出さないようにするために装置構成をさほ
ど複雑化することなく、コロナ放電発生箇所にオゾン非
発生ガスを供給して、コロナ放電によるオゾンやＮＯｘ
の発生を防止しつつ被帯電部材を帯電させることができ
る。また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載
の方法において、前記従動回転体の電位を前記帯電部材
の帯電部の電位と同電位にしたことにより、従動回転体
と帯電部材との間で放電が発生するのを防止できるの
で、帯電部材から被帯電部材への放電が安定して起こ
り、被帯電部材を安定して帯電させることができる。

【００１６】また、請求項３に記載の発明では、請求項
２に記載の方法において、前記オゾン非発生ガスとして
炭酸ガスを使用するとともに、前記従動回転体の表面と
前記被帯電部材との間の最短距離を０．００７ｍｍ以上
としたことにより、従動回転体から被帯電部材への放電
を起こりにくし、被帯電部材をより安定して帯電させる
ことができる。また、請求項４に記載の発明では、請求
項２に記載の方法において、前記従動回転体の表面と前
記被帯電部材との間の最短距離ｄ、気圧Ｐ、及び放電開
始極小電圧Ｖにパッシェンの法則を適用したとき、前記
最短距離ｄが前記気圧Ｐが１気圧のときにおける最短距
離ｄ0 よりも大きくなるようにしたことにより、前記オ
ゾン非発生ガスとして炭酸ガス以外のガスを使用した場
合でも、従動回転体の表面と被帯電部材との間の最短距
離ｄをどの程度以上とすれば良いかをパッシェンの法則
に基づいて決定できるので、従動回転体から被帯電部材
への放電を起こりにくくして、被帯電部材をより安定し
て帯電させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接触帯電方法の実施の形態の一例を示
す画像形成装置の要部の構成を示した概略側面図であ
る。

【図２】図１に示した画像形成装置の要部を矢印Ａ方向
から見た正面図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（被帯電部材）、２ 帯電ローラ（帯
電部材）、３ 隘狭部、４ 従動回転体、Ｇ オゾン非
発生ガス、Ｏ1 回転中心、 Ｒ 感光体ドラム１の半
径、ｒ 帯電ローラの半径、ｄ 最短距離。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真方式の画像形成の各プロセスで
   ある帯電、転写、若しくは除電のうち少なくとも１のプ
   ロセスをコロナ放電を使用して行う画像形成装置におい
   て、互いに平行且つ水平に配置された被帯電部材と帯電
   部材とを互いに接触させて回転させ、前記被帯電部材の
   表面と前記帯電部材の表面との間の微小空間中に発生す
   る放電により前記被帯電部材の表面に電荷を供給し帯電
   させる接触帯電方法において、 前記被帯電部材と前記帯電部材とが接触することにより
   形成される溝状の隘狭部に空気よりも比重の大きいオゾ
   ン非発生ガスを滞留させるとともに、当該隘狭部の上方
   に前記帯電部材に接して連れ回りする従動回転体を設け
   て当該隘狭部からのオゾン非発生ガスの漏れを抑制しつ
   つ前記放電を発生させるようにしたことを特徴とする接
   触帯電方法。
2. 【請求項２】 前記従動回転体の電位は前記帯電部材の
   帯電部の電位と同電位であることを特徴とする請求項１
   に記載の接触帯電方法。
3. 【請求項３】 前記オゾン非発生ガスとして炭酸ガスを
   使用するとともに、前記従動回転体の表面と前記被帯電
   部材との間の最短距離を０．００７ｍｍ以上としたこと
   を特徴とする請求項２に記載の接触帯電方法。
4. 【請求項４】 前記従動回転体の表面と前記被帯電部材
   との間の最短距離ｄ、気圧Ｐ、及び放電開始極小電圧Ｖ
   にパッシェンの法則を適用したとき、前記最短距離ｄが
   前記気圧Ｐが１気圧のときにおける最短距離ｄ₀ よりも
   大きいことを特徴とする請求項２に記載の接触帯電方
   法。