図面 (/)

技術 帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置

出願人 株式会社リコー
発明者 関谷卓朗太田英一杉本奈緒美染矢幸通田中正治片野泰男飯島喜彦石井稔浩
出願日 2006年3月7日 (14年11ヶ月経過) 出願番号 2006-061198
公開日 2007年9月20日 (13年5ヶ月経過) 公開番号 2007-240738
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における帯電・転写・分離
主要キーワード 回転帯 表面スピード 表面形成物 X線回折法 近傍空間 閾値電界強度 ドラム支持部材 帯状形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年9月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

高効率な帯電を安定して行うことができる非接触型帯電装置を提供するとともに、長期に渡って高画質作成が可能な画像形成装置を実現する。

解決手段

高圧電源5に接続され感光体1を帯電する帯電装置2は、非接触帯電部材を備える。非接触帯電部材は、感光体の長手方向に帯状に形成された基板で、該基板上にSp3結合性窒化ホウ素薄膜形成された電子放出部を有する。電子放出部は、感光体の長手方向の感光領域より長い基板である非接触帯電部材上に、感光体の長手方向の感光領域より長い領域に薄膜形成されている。

概要

背景

従来、複写機レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、被帯電体としての電子写真感光体静電記録誘電体等の像担持体に対して所要極性電位に一様に帯電処理除電処理も含む)を行う帯電装置として、接触帯電装置が多く用いられている。当該接触帯電装置は、ローラ型帯電ローラ)、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性帯電部材接触帯電部材接触帯電器)を像担持体に接触させ、この帯電部材に所定の帯電バイアス印加することによって像担持体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。

また、接触帯電装置では、例えば特許文献1から4に記載されているように、回転帯電体としての導電性を有する弾性ローラ(以下、帯電ローラと称する)を像担持体としてのドラム形状感光ドラム加圧当接させて接触させ、その帯電ローラに帯電バイアスを印加することによって感光ドラムの帯電が行われる。

しかしながら、上記の従来の接触帯電装置によると、帯電ローラの従動回転は、感光ドラム表面帯電ローラ表面との摩擦によって行われ、帯電ローラは端部でばね部材により加圧するように構成されるため、以下のような問題が発生してしまった。

すなわち、帯電ローラは、両端部のばね部材により感光ドラムに対して加圧されているため、必然的に帯電ローラ両端部での加圧力が帯電ローラ中央部の加圧力よりも大きく、帯電ローラの長手方向でたわみが発生する。その場合、感光ドラムとのニップ部(接触部)において、帯電ローラの両端部はつぶれ量が大きく、反対に帯電ローラ両端部間の帯電ローラ中央部ではつぶれ量が小さい。つまり、帯電ローラ両端部と帯電ローラ中央部でつぶれ量に差が生じることから、帯電ローラ両端部と帯電ローラ中央部で回転半径が異なるという現象が発生してしまう。

また、帯電ローラは両端部において、ばね部材により加圧されており、帯電ローラ端部の加圧力が大きいことから、帯電ローラは主に帯電ローラ端部で感光ドラムの回転に影響を受けて従動回転している。帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部は、同じ感光ドラムの表面スピード摩擦駆動を受けるが、回転半径が帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部では異なるため、帯電ローラ中央部表面の回転スピード(角速度)と、帯電ローラ端部表面の回転スピード(角速度)が異なってしまう。

その結果、この回転スピードの差が、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部との間で回転ムラを引き起こし、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部との間で、帯電ローラ表面のねじれが生じ、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部の間の帯電ローラ表面には、極微小しわが発生するという不具合が生じる。

画像形成装置を長期間使用すると、上述したような帯電ローラ表面の極微小なしわ発生部分には、特に、感光ドラム表面に形成された静電潜像可視化する現像剤としてのトナーや、該トナーによって可視化された静電潜像のトナー像を記録する記録メディアとして用いられる記録用紙紙紛等の汚物が多く付着し、帯電ローラ表面が汚れてしまう。この結果、感光ドラム表面の均一な帯電が行えなくなり、帯電不良を引き起こすといった問題が発生する。これは、ひとえにこのような接触式の帯電装置という原理そのものに起因する問題である。
特開平9−101652号公報
特開2000−315002号公報
特開2000−356931号公報
特開2002−123062号公報

概要

高効率な帯電を安定して行うことができる非接触型帯電装置を提供するとともに、長期に渡って高画質作成が可能な画像形成装置を実現する。高圧電源5に接続され感光体1を帯電する帯電装置2は、非接触帯電部材を備える。非接触帯電部材は、感光体の長手方向に帯状に形成された基板で、該基板上にSp3結合性窒化ホウ素薄膜形成された電子放出部を有する。電子放出部は、感光体の長手方向の感光領域より長い基板である非接触帯電部材上に、感光体の長手方向の感光領域より長い領域に薄膜形成されている。

目的

そこで、本発明は、高効率な帯電を安定して行うことができる非接触型帯電装置を提供するとともに、長期に渡って高画質作成が可能な画像形成装置を実現することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

感光体と、前記感光体を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された感光体の表面に露光静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置により形成された静電潜像に帯電微粒子を付与し前記静電潜像を顕像化する現像装置と、前記現像装置により顕像化された帯電微粒子像を記録媒体転写する転写装置と、前記転写装置による転写後の前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置における非接触帯電部材を備えた帯電装置であって、前記非接触帯電部材は、窒化ホウ素含有薄膜により形成された電子放出部を有することを特徴とする帯電装置。

請求項2

前記窒化ホウ素は、Sp3結合性窒化ホウ素であることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。

請求項3

前記電子放出部は、前記非接触帯電部材上に薄膜形成されたことを特徴とする請求項2に記載の帯電装置。

請求項4

前記非接触帯電部材は、前記感光体の長手方向と平行する方向に帯状に形成された基板であることを特徴とする請求項3に記載の帯電装置。

請求項5

前記非接触帯電部材は、前記感光体の長手方向の感光領域より長い基板であり、前記電子放出部は、前記感光体の長手方向の感光領域より長い領域に薄膜形成されたことを特徴とする請求項4に記載の帯電装置。

請求項6

請求項1から5のいずれか1項に記載の帯電装置と、前記感光体と、前記現像装置と、前記クリーニング装置とが一体的に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジ

請求項7

前記帯電装置は、前記感光体の表面から少なくとも5μm以上離間して設置され、かつ、前記感光体の表面との距離は最大でも5mm以下となるように設置されたことを特徴とする請求項6に記載のプロセスカートリッジ。

請求項8

前記帯電装置、前記感光体、前記現像装置及び前記クリーニング装置の各装置の一部若しくは全てが着脱可能となるように構成されたことを特徴とする請求項6又は7に記載のプロセスカートリッジ。

請求項9

画像形成装置に対して着脱可能となるように構成されたことを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。

請求項10

請求項1から5のいずれか1項に記載の帯電装置、あるいは請求項6から9のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジを搭載したことを特徴とする画像形成装置。

請求項11

請求項1から5のいずれか1項に記載の帯電装置は、前記感光体の表面から少なくとも5μm以上離間して設置され、かつ、前記感光体の表面との距離は最大でも5mm以下となるように設置されたことを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、帯電装置プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、特に電子放出特性の優れたSp3結合性窒化ホウ素を用いて高効率な帯電を非接触で行うことのできる帯電装置、該帯電装置を搭載したプロセスカートリッジ等に関するものである。

背景技術

0002

従来、複写機レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、被帯電体としての電子写真感光体静電記録誘電体等の像担持体に対して所要極性電位に一様に帯電処理除電処理も含む)を行う帯電装置として、接触帯電装置が多く用いられている。当該接触帯電装置は、ローラ型帯電ローラ)、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性帯電部材接触帯電部材接触帯電器)を像担持体に接触させ、この帯電部材に所定の帯電バイアス印加することによって像担持体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。

0003

また、接触帯電装置では、例えば特許文献1から4に記載されているように、回転帯電体としての導電性を有する弾性ローラ(以下、帯電ローラと称する)を像担持体としてのドラム形状感光ドラム加圧当接させて接触させ、その帯電ローラに帯電バイアスを印加することによって感光ドラムの帯電が行われる。

0004

しかしながら、上記の従来の接触帯電装置によると、帯電ローラの従動回転は、感光ドラム表面帯電ローラ表面との摩擦によって行われ、帯電ローラは端部でばね部材により加圧するように構成されるため、以下のような問題が発生してしまった。

0005

すなわち、帯電ローラは、両端部のばね部材により感光ドラムに対して加圧されているため、必然的に帯電ローラ両端部での加圧力が帯電ローラ中央部の加圧力よりも大きく、帯電ローラの長手方向でたわみが発生する。その場合、感光ドラムとのニップ部(接触部)において、帯電ローラの両端部はつぶれ量が大きく、反対に帯電ローラ両端部間の帯電ローラ中央部ではつぶれ量が小さい。つまり、帯電ローラ両端部と帯電ローラ中央部でつぶれ量に差が生じることから、帯電ローラ両端部と帯電ローラ中央部で回転半径が異なるという現象が発生してしまう。

0006

また、帯電ローラは両端部において、ばね部材により加圧されており、帯電ローラ端部の加圧力が大きいことから、帯電ローラは主に帯電ローラ端部で感光ドラムの回転に影響を受けて従動回転している。帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部は、同じ感光ドラムの表面スピード摩擦駆動を受けるが、回転半径が帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部では異なるため、帯電ローラ中央部表面の回転スピード(角速度)と、帯電ローラ端部表面の回転スピード(角速度)が異なってしまう。

0007

その結果、この回転スピードの差が、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部との間で回転ムラを引き起こし、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部との間で、帯電ローラ表面のねじれが生じ、帯電ローラ端部と帯電ローラ中央部の間の帯電ローラ表面には、極微小しわが発生するという不具合が生じる。

0008

画像形成装置を長期間使用すると、上述したような帯電ローラ表面の極微小なしわ発生部分には、特に、感光ドラム表面に形成された静電潜像可視化する現像剤としてのトナーや、該トナーによって可視化された静電潜像のトナー像を記録する記録メディアとして用いられる記録用紙紙紛等の汚物が多く付着し、帯電ローラ表面が汚れてしまう。この結果、感光ドラム表面の均一な帯電が行えなくなり、帯電不良を引き起こすといった問題が発生する。これは、ひとえにこのような接触式の帯電装置という原理そのものに起因する問題である。
特開平9−101652号公報
特開2000−315002号公報
特開2000−356931号公報
特開2002−123062号公報

発明が解決しようとする課題

0009

上述した接触式帯電装置の原理そのものに起因する問題を解決しようとする場合、非接触式の帯電装置を採用することが有効となる。非接触式帯電装置としては、コロナ帯電器が従来から知られているが、このコロナ帯電器は高圧を印加する必要があるという短所を有するものであった。

0010

そこで、本発明は、高効率な帯電を安定して行うことができる非接触型帯電装置を提供するとともに、長期に渡って高画質作成が可能な画像形成装置を実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

かかる目的を達成するために、請求項1記載の発明は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された感光体の表面に露光し静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置により形成された静電潜像に帯電微粒子を付与し前記静電潜像を顕像化する現像装置と、前記現像装置により顕像化された帯電微粒子像を記録媒体転写する転写装置と、前記転写装置による転写後の前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置における非接触帯電部材を備えた帯電装置であって、前記非接触帯電部材は、窒化ホウ素含有薄膜により形成された電子放出部を有することを特徴とする。

0012

また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載の帯電装置において、前記窒化ホウ素は、Sp3結合性窒化ホウ素であることを特徴とする。

0013

また、請求項3記載の発明は、請求項2に記載の帯電装置において、前記電子放出部は、前記非接触帯電部材上に薄膜形成されたことを特徴とする。

0014

また、請求項4記載の発明は、請求項3に記載の帯電装置において、前記非接触帯電部材は、前記感光体の長手方向と平行する方向に帯状に形成された基板であることを特徴とする。

0015

また、請求項5記載の発明は、請求項4に記載の帯電装置において、前記非接触帯電部材は、前記感光体の長手方向の感光領域より長い基板であり、前記電子放出部は、前記感光体の長手方向の感光領域より長い領域に薄膜形成されたことを特徴とする。

0016

また、請求項6記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の帯電装置と、前記感光体と、前記現像装置と、前記クリーニング装置とが一体的に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジである。

0017

また、請求項7記載の発明は、請求項6に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記帯電装置は、前記感光体の表面から少なくとも5μm以上離間して設置され、かつ、前記感光体の表面との距離は最大でも5mm以下となるように設置されたことを特徴とする。

0018

また、請求項8記載の発明は、請求項6又は7に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記帯電装置、前記感光体、前記現像装置及び前記クリーニング装置の各装置の一部若しくは全てが着脱可能となるように構成されたことを特徴とする。

0019

また、請求項9記載の発明は、請求項6から8のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジにおいて、画像形成装置に対して着脱可能となるように構成されたことを特徴とする。

0020

また、請求項10記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の帯電装置、あるいは請求項6から9のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジを搭載したことを特徴とする画像形成装置である。

0021

また、請求項11記載の発明は、請求項10に記載の画像形成装置において、請求項1から5のいずれか1項に記載の帯電装置は、前記感光体の表面から少なくとも5μm以上離間して設置され、かつ、前記感光体の表面との距離は最大でも5mm以下となるように設置されたことを特徴とする。

発明の効果

0022

本発明によれば、高効率な帯電を安定して行うことができる非接触型帯電装置が提供されるとともに、長期に渡って高画質作成が可能な画像形成装置が実現される。

発明を実施するための最良の形態

0023

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。第1の実施形態として帯電装置、第2の実施形態としてプロセスカートリッジ、第3の実施形態として画像形成装置について説明する。

0024

<実施形態1>
図1は、本実施形態の帯電装置と感光ドラムの概略構成及び位置関係を示した図で、カールソンプロセス原理電子写真プロセス)利用の画像形成装置におけるものである。

0025

被帯電体としての像担持体である感光ドラム1は、アルミニウムニッケル等を素材として円筒状に形成されるとともに、その軸方向の両端部に備えるドラム軸1a及び1bがドラム支持部材3a及び3bに軸受4a及び4bを介して回転自在に支持されている。感光ドラム1の表面には、OPC(Organic Photo Conductor)、アモルファスSe、アモルファスSi等の感光材料を形成することにより、感光層が感光ドラム1の長手方向全周にわたって形成される。そして、感光ドラム1の表面に静電潜像、トナー像が形成される。

0026

また、感光ドラム1はモータ等の駆動源Mによってドラム軸1a及び1bを中心に矢印方向R1に回転駆動され、帯電装置2は高圧電源5に接続されている。まず、感光ドラム1の表面は、該表面に近接させた帯電装置2によって一様に帯電される。帯電装置2は、詳細は後述するが、帯状の基板上に窒化ホウ素を薄膜形成したものである。また、帯電装置2は、感光ドラム1の軸方向(長手方向)への均一な帯電を可能とすべく、その帯電可能領域を感光ドラム1の長手方向よりもやや大きめカバーするように構成される。より厳密には、帯電可能領域は、感光領域よりもやや長めに形成されている。

0027

図2は、本実施形態の帯電装置を用いたカールソンプロセス原理(電子写真プロセス)利用の画像形成装置の一例を示した概略構成図である。

0028

感光ドラム1の画像形成領域内において、レーザスキャナ16から出力される、画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザビーム6による走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ブレード11によりトナー層厚規制された現像スリーブ7によって現像、可視化されてトナー像となる。このトナー像は、転写ローラ8によって記録用紙等の記録材としての記録メディア9に転写される。

0029

トナー像が転写された記録メディア9は、感光ドラム1面から分離されて定着装置17へと搬送され、加熱定着ローラ18とこれに圧接された加圧ローラ19との間の定着ニップ部に導入搬送されて、該加熱定着ローラ18からの熱と定着ニップ部の加圧力とにより、トナー像は記録メディア9上に定着される。トナー像が定着された記録メディア9は画像形成装置本体外部に排出される。

0030

一方、トナー像転写後の感光ドラム1は、該感光ドラム上に残存する転写残りトナークリーニングブレード10によって除去され、次の画像形成に準備する。

0031

本実施形態の帯電装置は、基板上に窒化ホウ素薄膜を感光ドラムの軸方向(長手方向)に帯状に形成したものである。この窒化ホウ素薄膜は、ある特殊な条件において形成すると、空気中における電子放出特性に優れるということを本願発明者は知見した。したがって、この材料によって形成した薄膜帯状形状としたものは、電子写真作像プロセスの非接触帯電装置として好適に利用できる。中でも最も好ましい材料として本実施形態では、Sp3−bonded 5H−BNを使用している。以下、この材料について説明する。

0032

上記材料は、非接触帯電装置に最適な材料として優れた電子放出特性を示すものを探索中に本願発明者が見出したものである。そして、特定の条件下で製作した窒化ホウ素の中には、これを膜状に生成した場合、電界電子放出特性に優れた表面形状を呈してなるものが生成できることを見出したのである。

0033

すなわち、窒化ホウ素を気相からの反応によって基板上に生成堆積する場合、基板近傍エネルギの高い紫外光照射すると基板上に窒化ホウ素が膜状に形成され、かつ、膜表面上には先端がった状態を呈した形状の窒化ホウ素が適宜間隔を置いて光方向に自己組織的に生成、成長すること、そして、その得られてなる膜は、これに電界をかけると容易に電子を放出し、しかもこれまでのこの種材料から考えると、極めて高い大電流密度を保ちながら、材料の劣化、損傷、脱落のない極めて安定した状態、性能を維持し得る、格段に優れた電子放出材料であることを確認、知見したものである。

0034

当該材料が、電界電子放出特性に優れた表面形状が気相からの反応によって自己造形的に形成されるためには、紫外光の照射が不可欠である。このことは、後述の材料生成の詳細な条件で明らかにするが、その理由については現段階では必ずしも定かではない。しかし、次のように考えることができる。

0035

自己組織化による表面形態形成は、いわゆる「チューリング構造」として把握され、前駆体物質表面拡散表面化学反応とが競合するある種の条件において出現する。ここでは、紫外光照射がその両者の光化学的促進に関わり、初期核規則的な分布に影響していると考えられる。紫外光照射により表面での成長反応が促進されるが、これは光強度に反応速度が比例することを意味する。初期核が半球形であると仮定すると、頂点付近では光強度が大きく、成長が促進されるのに対して、周縁部分では光強度が弱まり成長が遅れる。これが先端の尖った表面形成物の形成要因の一つであると考えられる。何れにしても紫外光照射が極めて重要な働きをなしており、これが重要なポイントであることは否定できない。

0036

以下にこの材料の生成方法についてより詳細に説明する。図7に示す構造のCVD(Chemical Vapor Deposition)反応容器は、本実施形態の帯電装置に好適に使用される電子放出特性の優れたSp3結合性窒化ホウ素膜体(Sp3−bonded 5H−BN)を得る気相反応を実施するのに用いられたものである。

0037

図7において、反応容器45は、反応ガス及びその希釈ガスを導入するためのガス導入口46と、導入された反応ガス等を容器外排気するためのガス流出口47とを備え、真空ポンプに接続され、大気圧以下に減圧維持されている。反応容器45内のガス流路には窒化ホウ素が析出する基板50が設定され、基板50に面した反応容器45の壁体の一部には光学窓48が取り付けられ、この窓を介して基板にエキシマ紫外レーザ(図中の矢印)が照射される。

0038

反応容器45に導入された反応ガスは、基板50の表面において照射される紫外光によって励起され、反応ガス中窒素源ホウ素源とが気相反応し、基板上に、一般式:BNで示され、5H型多形構造を有してなるSp3結合性窒化ホウ素(Sp3−bonded 5H−BN)が生成し、析出し、膜状に成長する。

0039

その場合の反応容器45内の圧力は、0.001〜760Torrの広い範囲において実施可能である。また、反応空間に設置された基板50の温度は、室温〜1300℃の広い範囲で実施可能であるが、目的とする反応生成物をより高純度で得るためには、圧力は低く、また高温度で実施した方が好ましい。

0040

なお、基板表面ないしその近傍空間領域に対して紫外光を照射して励起する際、プラズマを併せて照射するのも良い方法である。図7において、プラズマトーチ49は、この態様を示すものであり、反応ガス及びプラズマが基板に向けて照射されるよう、反応ガス導入口46と、プラズマトーチ49とが基板50に向けて一体に設定されている。

0041

以下、さらに具体的な条件に基づいて説明する。ただし、以下に開示する条件は、あくまでも本発明に好適に適用されるSp3結合性窒化ホウ素膜体(Sp3−bonded 5H−BN)を理解するための一助として開示するものであって、この条件のみによって本発明が限定されるものではないことはいうまでもない。

0042

生成条件例1]
アルゴン流量2SLM及び水素流量50sccmの混合希釈ガス流中に、ジボラン流量10sccm及びアンモニア流量20sccmを導入し、同時にポンプにより排気することで圧力30Torrに保った雰囲気中にて、加熱により800℃に保持したシリコン基板上に、エキシマレーザ紫外光を照射した(図7参照)。このようにして、60分の合成時間により所望の薄膜を得た。薄膜生成物X線回折法により同定した結果、この試料結晶系は六方晶であり、Sp3結合による5H型多形構造で、格子定数は、a=2.52Å、c=10.5Åであった。

0043

走査型電子顕微鏡像によって観察した結果、この薄膜は電界集中の生じやすい先端の尖った円錐状の突起構造物(0.001μm〜数μmの長さ)に覆われた特異な表面形状が自己造形的に形成されていることが観察された。

0044

また、この薄膜の電界電子放出特性を調べるため、径1mmの円柱状の金属電極を表面から30μm離して真空中で薄膜−電極間電圧印可し、電子放出量を測定した結果、電界強度15−20(V/μm)において、電流密度の増大が見られ、20(V/μm)において、測定用高圧電源の限界電流値(1.3A/cm2相当)にて飽和していることが明らかとなった。

0045

また、この時の電流値時間変化を調べたところ、約15分の間、電流値に多少の揺動が認められたが、ほぼ平均的な電流値が維持され、材料劣化による電流値の減少は見られず、安定な材料であることが確認された。さらに、この評価を空気中において行ってもほぼ同等の特性を示した。

0046

[比較例1]
比較のため、紫外光の照射以外は生成条件例1の条件と同様の条件で同時に作製した薄膜で、紫外光の照射されなかった部分の電界電子放出特性を調べた。その結果、電子放出開始の閾値電界強度が42(V/μm)となり、紫外光照射を行って作製した生成条件例1の場合の15(V/μm)に比べて大幅に高くなっていることがわかった。また、この部分は、走査型電子顕微鏡で観察したところ、電界電子放出による薄膜の損傷、剥離が見られた。一方、紫外光照射下で成長した突起状表面形状を示す部分には、電界電子放出実験の後、このような損傷は見出されなかった。

0047

[生成条件例2]
アルゴン流量2SLM、水素流量50sccmの混合希釈ガス流中にジボラン流量10sccm及び、アンモニア流量20sccmを導入し、同時にポンプにより排気することで圧力30Torrに保った雰囲気中にて、出力800w、周波数13.56MHzのRFプラズマを発生し、加熱により900℃に保持したシリコン基板上に、エキシマレーザ紫外光を照射した(図7参照)。このようにして、60分の合成時間により薄膜生成物を得た。この生成物を生成条件例1と同様の方法で同定した結果、結晶系は六方晶であり、Sp3結合による5H型多形構造で、格子定数は、a=2.5Å、c=10.4Åであった。

0048

走査型電子顕微鏡像によって観察した結果、この薄膜は電界集中の生じやすい先端の尖った円錐状の突起構造物(0.001μm〜数μmの長さ)に覆われた特異な表面形状が自己造形的に形成されていることが観察された。

0049

この薄膜の電界電子放出特性を調べるため、径1mmの円柱状の金属電極を表面から40μm離して真空中で薄膜−電極間に電圧を印可し、電子放出量を測定した。その結果は、電界強度18−22(V/μm)において、電流密度の増大が見られ、22(V/μm)において、測定用高圧電源の限界電流値(1.3A/cm2相当)にて飽和していることが明らかとなった。また、空気中評価も同様な結果が得られた。すなわち、生成条件例1と同様、安定な材料が得られたことが確認された。

0050

以上のように形成されるSp3結合性窒化ホウ素膜体(Sp3−bonded 5H−BN)は、前述したように感光体領域以上をカバーするようにSi基板上に成膜されるが、基板としてSiを使用した場合、1枚の基板で紙幅に相当する感光体領域(例えば、210mm〜300mmあるいはそれ以上)をカバーすることはコスト的に不利である。その場合は、短い短冊状のSi基板上に成膜された上記材料をつなぎ合わせて帯状の帯電領域を形成する。あるいは、Si以外のガラス基板等、1枚基板で上記領域をカバーできるような基板を使用する。

0051

本実施形態の帯電装置は、感光ドラムの表面から、少なくとも5μm以上離間して帯電を行う。これは、これ以上近づけると機械的精度の観点から、両者の間(感光ドラム表面と帯電装置の上記材料で形成されたパターン面との間)を精度よく平行に維持できず、均一帯電が困難となるからである。一方で、両者の間は最大でも5mm以下とされる。これは、5mmを超えて離間させると帯電効率の面から実用的ではなくなるためである。

0052

以上述べたとおり、Sp3結合性窒化ホウ素膜体(Sp3−bonded 5H−BN)は、電界電子放出特性に優れた表面形状、すなわち、先端の尖った状態を呈した形状が自己造形的に形成されてなる特異な構成を有してなる薄膜として形成できるため、電子写真感光体の非接触型帯電装置として高効率な帯電を非接触で行うことができ、従来の接触式帯電装置で問題となっていた原理そのものに起因する問題を解決できるとともに、長期にわたって高画質作成が可能な電子写真装置を実現することが可能である。

0053

<実施形態2>
本実施形態は、実施形態1の帯電装置を搭載したプロセスカートリッジである。

0054

図3は、本実施形態のプロセスカートリッジの概略構成を示した図である。なお、本実施形態でも実施形態1と同一機能の装置等には同じ符号を付している。

0055

プロセスカートリッジ20は、感光ドラム1、帯電装置2、現像スリーブ7、現像ブレード11及びクリーニングブレード10から構成される。帯電装置2は、感光ドラム1に近接して配置され感光ドラム1の表面への帯電を行う。そして、不図示の露光部により感光ドラム1へ画像情報に対応するレーザビーム6が露光され静電潜像が形成され、現像スリーブ7は、感光ドラム1上に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像し、現像ブレード11は、現像スリーブ7上のトナーを均一な厚みにコーティングする。また、感光ドラム1と現像スリーブ7とはそれぞれ矢印方向R1、矢印方向R3に回転する。クリーニングブレード10は、感光ドラム1上の転写残トナー等をクリーニングする。

0056

なお、本実施形態のプロセスカートリッジ20は、感光ドラム1、帯電装置2、現像スリーブ7、現像ブレード11、クリーニングブレード10を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。

0057

また、感光ドラム1、帯電装置2、現像スリーブ7、現像ブレード11、クリーニングブレード10の一部若しくは全てが、プロセスカートリッジ20から着脱可能とするように構成してもよい。このように構成することで、メンテナンス性が向上する。

0058

図4は、本実施形態のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した画像形成装置の概略構成を示した図である。

0059

帯電された感光ドラム1は、画像情報に対応したレーザビーム6によって静電潜像が書き込まれ、現像スリーブ7によって現像されることにより、トナー像(可視像)となる。感光ドラム1上のトナー像は、転写ローラ8によって記録メディア9上に転写され、その後定着装置17によって記録メディア9上に定着される。トナー像が定着された記録メディア9は画像形成装置本体外部に排出される。一方、転写後の感光ドラム1は、転写残トナー等がクリーニングブレード10によって除去され、次の画像形成に準備する。

0060

なお、以上は、レーザビームスポットによるデジタル露光によって行われるデジタル画像形成装置の原理的な説明であるが、実施形態1の帯電装置が適用される画像形成装置は、必ずしもこのようなデジタル画像形成装置のみに適用されるのではなく、従来のようなアナログ複写機で行われていたようなアナログ式ライン露光あるいは全面一括露光の画像形成装置においても適用される。

0061

<実施形態3>
本実施形態は、実施形態1の帯電装置を搭載した画像形成装置であるが、実施形態2のプロセスカートリッジを搭載するように構成することも可能である。

0062

図5は、本実施形態の画像形成装置における画像形成部の概略構成を示した図で、ここでは潜像担持体としての感光体をタンデム配列した乾式2成分現像方式フルカラー作像装置の画像形成部を示している。

0063

画像形成部101では、無端状のベルトからなる中間転写ベルト105の上方に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)用の複数の作像部106が並置されている。各々の作像部106では、各色毎に設けられたドラム状の感光体161の外周に沿って、帯電装置162、露光部165、現像装置163、感光体クリーニング装置164等が配置されている。なお、図5では、各部の符号の後ろに色を表すY、M、C、Kを付けて各色の作像部を区別している。

0064

帯電装置162は、感光体161の表面に近接して帯電処理を行い、露光部165では、画像情報を感光体161の表面に露光装置107からのレーザ光が照射される。現像装置163は、感光体161の表面に露光されて形成された静電潜像を、帯電微粒子色材であるトナーを付与することにより可視化、顕像化し、感光体クリーニング装置164は、転写後に感光体161の表面に残留したトナーを除去回収する。

0065

図6は、本実施形態の画像形成装置全体の概略構成を示した図である。

0066

4連タンデム型カラー画像形成装置MFP(Multi Function Peripheral)のほぼ中央に画像形成部101が配置され、画像形成部101のすぐ下方には給紙部102が配置され、給紙部102には各段に給紙トレイ121が設けられている。また、画像形成部101の上方には、原稿を読み取る読取部103が配設されている。画像形成部101の用紙搬送方向下流側(図示左側)には排紙収納部である排紙トレイ104が設けられ、排紙された画像形成済みの記録紙が積載される。

0067

作像プロセスとしては、中間転写ベルト105上に各色毎の画像が作像され、中間転写ベルト105上に4色が重畳されて1つのカラー画像が形成される。まず、最初にイエロー(Y)の作像部106でイエロー(Y)のトナーを現像し、1次転写装置166により中間転写ベルト105上に転写する。次に、マゼンタ(M)の作像部106でマゼンタ(M)のトナーを現像し、中間転写ベルト105上に転写する。続いて、シアン(C)の作像部106でシアン(C)のトナーを現像し、中間転写ベルト105上に転写し、最後にブラック(K)のトナーを現像し、中間転写ベルト105上に転写して、4色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。

0068

そして、中間転写ベルト105上に転写された4色のトナー像は、2次転写装置151により給紙部102から給紙されてきた記録紙120上で転写され、定着装置108によって定着された後、排紙ローラ141によって排紙トレイ104に排紙され、あるいは両面装置109に搬送される。両面印刷時は、搬送経路分岐部191で分岐され、両面装置109を経由して、記録紙120は反転される。なお、符号192は両面装置109からの反転排紙経路である。そして、レジストローラ123で用紙のスキュー補正され、表面への画像形成動作と同様にして裏面への画像形成動作が行われる。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト105の表面に残留したトナーは中間転写ベルトクリーニング装置152によって除去回収される。

0069

給紙部102は、給紙トレイ121に未使用の記録紙120が収容されており、最上位の記録紙120がピックアップローラ125に当接する位置まで、一端が給紙トレイ121の底部に揺動可能に支持された底板124の他端を上昇させる。そして、給紙ローラ126の回転により、最上位の記録紙120は、ピックアップローラ125によって給紙トレイ121から引き出され、給紙ローラ126によって縦搬送路127を介してレジストローラ123側へと搬送される。

0070

レジストローラ123は、記録紙120の搬送を一時止め、中間転写ベルト105上のトナー像と記録紙120の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって記録紙120を送り出す。レジストローラ123は、前記縦搬送路127からの記録紙120の他に、手差しトレイ184から搬送されてくる記録紙120に対しても同様に機能する。なお、図6中、符号181は分岐爪、符号182はジャム紙排紙トレイであり、縦搬送路127の下流側でジャムが生じたときに分岐爪181が作動して排紙トレイ182に用紙を導出する機能を有する。

0071

読取部103では、コンタクトガラス131上に載置される原稿(不図示)の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源ミラーを搭載した第1走行体132及び第2走行体133が往復移動する。第1走行体132及び第2133により走査された画像情報は、レンズ134によって後方に設置されているCCD(Charge Coupled Device)135の結像面集光され、CCD135によって画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。

0072

ここで読取密度であるが、本実施形態のフルカラー画像形成装置においては必要に応じて、300dpi、600dpi、1200dpiの密度で読み取ることができ、読取密度を選択する。また、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色フィルターによってフィルタリングされた後、CCD135によって画像信号として読み込まれ、カラー画像データとして取り込まれる。

0073

そして、画像処理された信号に基づいて、露光装置107内のレーザダイオード(不図示)の発光により感光体161の表面に光書込みが行われ、静電潜像が形成される。レーザダイオードからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体161(それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)用の感光体)に至る。また、読取部103の上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送するADF(Auto Document Feeder)136が取り付けられている。

0074

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

0075

上記の実施形態によれば、感光体と、感光体表面に帯電する帯電装置と、帯電された表面に露光し静電潜像を形成するための露光装置と、静電潜像に帯電微粒子を付与し静電潜像を顕像化する現像装置と、顕像化した帯電微粒子像を被記録体に転写する転写装置と、転写された帯電微粒子像を被記録体に定着させる定着装置と、転写後の感光体表面をクリーニングするクリーニング装置と、各装置領域に被記録体を搬送する搬送手段とからなる画像形成装置において、帯電装置は、窒化ホウ素含有薄膜によって形成された電子放出部を有するようにしたので、新規非接触帯電による画像形成装置が実現される。

0076

また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置において、感光体と帯電装置と現像装置とクリーニング装置とを一体的なカートリッジとしたので、画像形成装置の構成が単純なユニット構成により実現される。

0077

また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置において、カートリッジを着脱可能としたので、メンテナンス性の向上が実現される。

0078

また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置において、窒化ホウ素は、Sp3結合性窒化ホウ素であるようにしたので、従来にはない高効率な帯電を非接触で行うことが可能となる。

0079

また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置において、帯電装置の帯電領域は、感光体の長手方向の感光領域より長い領域をカバーするようにしたので、感光領域の長手方向全域に渡って余裕のある帯電及びそれによる均一性を確保することができ、高画質な画像形成装置が実現される。

0080

また、上記の実施形態によれば、このような画像形成装置に使用するプロセスカートリッジにおいて、感光体と帯電装置と現像装置とクリーニング装置とを一体的に構成するようにしたので、画像形成装置の構成が単純なユニット構成により実現される。

0081

また、上記の実施形態によれば、このようなプロセスカートリッジにおいて、前記感光体と帯電装置と現像装置とクリーニング装置のいずれかを着脱可能としたので、プロセスカートリッジのメンテナンス性の向上が実現される。

0082

また、上記の実施形態によれば、このようなプロセスカートリッジにおいて、窒化ホウ素は、Sp3結合性窒化ホウ素であるようにしたので、従来にはない高効率な帯電を非接触で行うことが可能となる。

0083

また、上記の実施形態によれば、このようなプロセスカートリッジにおいて、帯電装置の帯電領域は、感光体の長手方向の感光領域より長い領域をカバーするようにしたので、感光領域の長手方向全域に渡って余裕のある帯電及びそれによる均一性を確保することができ、高画質な画像形成装置が実現される。

図面の簡単な説明

0084

本発明の実施形態に係る帯電装置と感光ドラムの概略構成及び位置関係を示した図である。
本発明の実施形態に係る帯電装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。
本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの概略構成図である。
本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジを装着した画像形成装置の概略構成図である。
本発明の実施形態に係る画像形成装置における画像形成部の概略構成図である。
本発明の実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図である。
本発明の実施形態に係る帯電装置の非接触帯電部材の作製方法を説明するための図である。

符号の説明

0085

1感光ドラム
1a,1bドラム軸
2帯電装置
3a,3bドラム支持部材
4a,3b軸受
5高圧電源
6レーザビーム
7現像スリーブ
8転写ローラ
9記録メディア
10クリーニングブレード
11現像ブレード
16レーザスキャナ
17定着装置
18加熱定着ローラ
19加圧ローラ
20プロセスカートリッジ
45反応容器
46ガス導入口
47ガス流出口
48光学窓
49プラズマトーチ
50 基板

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ