帯電装置及び電子写真装置
【課題】オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、高速機において感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることのできる帯電装置、電子写真装置を提供する。
【解決手段】スコロトロン帯電を用いた帯電装置４におけるメッシュ部材よりなるグリッド電極４３を、目開きの粗い粗領域５２と目開きが密の密領域５３とを有する構成とし、粗領域５２を感光体３の回転方向上流側に配し、粗領域５２にて感光体３の表面を設定帯電電位の近傍値まで帯電させ、その後、密領域５３にて設定帯電電位に均一に帯電させる。
【解決手段】スコロトロン帯電を用いた帯電装置４におけるメッシュ部材よりなるグリッド電極４３を、目開きの粗い粗領域５２と目開きが密の密領域５３とを有する構成とし、粗領域５２を感光体３の回転方向上流側に配し、粗領域５２にて感光体３の表面を設定帯電電位の近傍値まで帯電させ、その後、密領域５３にて設定帯電電位に均一に帯電させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に搭載され、静電潜像担持体である感光体の表面を帯電させる帯電装置、及び該帯電装置を備える電子写真装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置では、印字速度のさらなる高速化が図られている。電子写真装置よりなる画像形成装置では、高速印字に対応して感光体の周速度を上げる必要がある。この場合、対応としては、感光体の径を大きくして回転数を維持する手法と、回転数を上げて感光体の径を維持する手法とがあるが、装置の大型化を招来することから、前者は適切でない。
【０００３】
また、特に感光体の周速度の速い高速機においては、感光体の表面電位を所定電位（設定帯電電位）に安定して帯電させることが不可欠な技術となっている。これは、感光体の表面電位が不安定となると、表面電位の変化に応じて“下地カブリ”と呼ばれる現象の発生や、印字濃度の低下を招来するためである。また、表面電位が高すぎると、感光体の帯電電位の耐圧の関係から“感光体劣化”が促進されたりもする。
【０００４】
感光体の表面を帯電させる帯電装置としては、主に、帯電ローラや帯電ブラシ等を用いる接触帯電方式のものと、コロナ帯電に代表される非接触帯電方式のものとがある。
【０００５】
接触帯電方式は、感光体にローラやブラシ等の帯電部材を直接接触させて電子を付着させるため、帯電を効率よく行うことができ、帯電部材に印加する電圧が低くて済む。また、帯電電位の制御も容易であり、環境汚染の原因となるオゾンの発生も極めて少なく、エコロジー対策の点からも優れている。
【０００６】
他方、非接触帯電方式は、コロナ放電を用いて感光体表面を帯電させるので、高電圧を要し、オゾンの発生はあるが、感光体と直接接触しないので、感光体を傷つける惧れがない。また、接触帯電方式と比べて印加領域を広く確保できるので、帯電時間を長く取ることができ、高速機に向いている。
【０００７】
ここで、本発明の説明図である図５（ａ）を参照して、コロナ帯電を用いた非接触方式の帯電装置の構成を簡単に説明する。図５（ａ）に示すように、該帯電装置では、高電圧が印加されるチャージャー線４１を有している。チャージャー線４２は、チャージャーケース４２内に保持され、シールドされている。チャージャーケース４２は、感光体と対向する面が開放されており、該開放された面を介してチャージャー線４１が感光体と対向するように配される。チャージャー線４１は、感光体の回転方向と直交する方向を軸方向として配される。
【０００８】
このような構成では、印加領域はチャージャーケースの幅（感光体の回転方向の幅）によって決まる。チャージャーケースの幅は、内部に備えるチャージャー線の本数を増加させることで、大きくすることができる。
【０００９】
コロナ帯電には、コロトロン帯電とスコロトロン帯電とがある（例えば、特許文献１）。コロトロン帯電とスコロトロン帯電との違いは、グリッド電極の有無にある。図５（ａ９で示した帯電装置は、スコロトロン帯電を行うスコロトロン帯電器を用いており、チャージャー線４１と感光体との間に、バイアス電圧が印加されるメッシュ状のグリッド電極４３が配置されている。
【００１０】
グリッド電極が配置されないコロトロン帯電では、高圧電源を印加されたチャージャー線が振動するために感光体とチャージャー線との距離が印加工程中変化してしまい、感光体の回転方向と直交する方向において帯電電位にバラ付きが発生する。
【００１１】
これに対し、グリッド電極が配置されたスコロトロン帯電では、高圧電源を印加されたチャージャー線が振動しても、感光体とグリッド電極に印加されたバイアス電圧にてグリッド電極を通過する放電電流が吸い取られて帯電電位が規制され、感光体の表面電位は飽和して均一になる。
感光体の帯電電位となる上記飽和値は、グリッド電極に印加される電圧によって制御することができる。チャージャー線に高圧電源が印加されることで発生する放電電位をＡ、グリッド電極に印加されるバイアス電圧をＢとした場合、Ａ＞ＢではＢとなり、Ａ≦ＢではＢ未満となる。スコロトロン帯電はコロトロン帯電に比べて構造が複雑で帯電効率も劣るが、帯電電位の均一性に優れ、コロナ帯電においては主流となっている。
【００１２】
また、上記グリッド電極としては、ＳＵＳ等の導電性の薄板に、スリットや円形や多角形の開口を複数、エッチング等の手法にて形成したものが用いられている。従来、グリッド電極の目開きは、開口としてスリットを有するタイプのものであれば、スリット幅１．０ｍｍ〜１．４ｍｍ、スリットピッチが１．１６ｍｍ〜１．５６ｍｍ程度のものが多用されている。
【特許文献１】特開平１０−１４２９０４（公開日：１９９８年５月２９日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、高速印字の要求にしたがって感光体の周速度がさらに高速化されるなか、スコロトロン帯電器を用いた従来の帯電装置であっても、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることが困難になってきていることがわかった。
【００１４】
図１１に、スコロトロン帯電器を用いた従来の帯電装置を、電子写真装置である画像形成装置に搭載し、感光体の周速度を従来値よりも段階的に高めて、チャージャー線に流す電流（以下、ワイヤー電流とも記載）と感光体の表面電位（以下、ドラム表面電位とも記載）との関係を調べた結果を示す。ここでは、ワイヤー電流の上限を９００μＡまでとしている。これは、９００μＡを超えると、オゾン発生量が著しく増加するためである。
【００１５】
図１１では、横軸がワイヤー電流であり、縦軸がドラム表面電位とチャージャー線に印加される電圧（以下、ワイヤー電圧とも記載）とである。ここでは、グリッド電極に印加する電圧（グリッド電位）は、ドラム表面電位の目標電位である６５０Ｖとした。また、グリッド電極としては、ＳＵＳよりなる厚み０．１ｍｍの薄板に、スリット間を形成する電極線の幅を０．１５ｍｍ〜０．１７ｍｍとして、スリット幅１．２ｍｍ（スリットピッチ１．３５ｍｍ〜１．３７ｍｍ）の複数のスリットが形成されたものを使用した。また、チャージャー線には、Φ６０μのタングステンワイヤーを使用し、感光体の回転方向に並べて２本配置した。２本のチャージャー線の電極は共通とした。
【００１６】
図１１に示すように、周速度２４０ｍｍ/ｓｅｃであれば、ドラム表面電位はグリッド電位である−６５０Ｖに到達して飽和するが、周速度が４２０ｍｍ/ｓｅｃとなると、ドラム表面電位はグリッド電位に到達する前に上がらなくなり、さらに高速の６００ｍｍ/ｓｅｃともなれば、ドラム表面電位はグリッド電位により一層到達しなくなる。つまり、これより、ワイヤー電流とドラム表面電位との関係は、感光体の周速度に大きく影響され、周速度が速くなればなるほど、ドラム表面電位はグリッド電位に到達しなくなることがわかった。また、ワイヤー電流に対するドラム表面電位の曲線は、周速度に関わらず相似し、周速度が速くなるに従い、０Ｖ側へとシフトすることがわかった。
【００１７】
なお、チャージャー線に印加する電圧を非常に高くすることで、印加領域を広げることなく高速機において感光体を所定の電位に帯電させることも考えられる。しかしながら、このような対策ではオゾンの発生量が必然的に増加してしまい、エコロジーに反するものとなるため、好ましくない。
【００１８】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであって、その目的は、オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、高速機において感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることのできる帯電装置、電子写真装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願出願人は、上記目的を達成するべく、種々検討を行った結果、静電潜像担持体の表面を所望する帯電電位（所定電位）の近傍値まで粗く帯電しておき、その後に、所望する帯電電位に均一に帯電させるといった、複数段回の帯電を行うことで、オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、高速機において感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることのできることを見出し、本願発明を行うに至った。
【００２０】
本発明に係る帯電装置は、電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定電位に帯電させる帯電装置であって、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴としている。なお、上記所定電位とは、帯電装置が搭載される電子写真装置によって決まられる、静電潜像担持体の帯電電位であり設定帯電電位とも言う。
【００２１】
これによれば、粗帯電部が、静電潜像担持体の表面を所定電位の近傍値まで粗く帯電し、その後、調整帯電部が、静電潜像担持体の表面を所定電位に均一に帯電する。粗帯電部での帯電は、表面を所定電位の近傍値まで引き寄せることを目的としているので、電位の均一化や安定化を重視する必要がなく、短い帯電時間で目的を達成することができる。そして、調整帯電部での帯電は、既に所定電位近くにまで引き寄せられている表面電位を均一にし、所定電位に安定化するものであるので、表面電位を一から帯電させると共に、均一にし、安定化するものに比べて、短い帯電時間で目的を達成することができる。
【００２２】
このように、静電潜像担持体の表面電位を所定電位の近傍値に引き寄せる粗帯電と、該近傍値にまで引き寄せられた表面電位を均一にし、所定電位に安定化させる調整帯電とに機能を分離することで、静電潜像担持体の周速度がさらに高速化されたとしても、オゾンの発生量の増加及び搭載される電子写真装置の大型化を極力抑えた状態にて、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることが可能となる。
【００２３】
本発明に係る帯電装置においては、上記調整帯電部を、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えたスコロトロン帯電器より構成することもできる。
【００２４】
上述したように、スコロトロン帯電器は、帯電電位の均一性に優れ、帯電電位を安定化できるため、表面の電荷を均一にかつ所定電位に安定化することを目的としている調整帯電部として好適に用いることができる。
【００２５】
本発明に係る帯電装置においては、上記調整帯電部を、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触部材を備えた接触型の帯電器より構成することもできる。
【００２６】
接触型帯電器は、帯電電位の制御が容易で帯電電位を安定化できるため、表面の電荷を均一にかつ所定電位に安定化することを目的としている調整帯電部として好適に用いることができる。
【００２７】
本発明に係る帯電装置においては、上記粗帯電部と上記調整帯電部とは、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えた、１つのスコロトロン帯電器にて構成されており、該スコロトロン帯電器におけるグリッド電極が、目開きが粗の粗領域と目開きが密の密領域とを有し、粗領域が上記静電潜像担持体の回転方向上流側に配される構成とすることもできる。
【００２８】
ここで、粗領域は、メッシュ部材の目開きが密領域に比して大きい方の領域であり、密領域は、粗領域に比してメッシュの目開きが小さい方の領域である。つまり、粗領域は密領域と比較して、開口間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、開口の面積が大きいと共に、単位面積当たりに存在する開口の数が少なく、密領域は粗領域と比較して、開口間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、開口の面積が小さいと共に、単位面積当たりに存在する開口部の数が多くなる。但し、粗領域と密領域で必ずしも開口間を形成する電極線の幅が同じである必要はなく、粗領域とは、密領域に対して開口のサイズが大きくて目が粗い状態であり、密領域とは粗領域に対して開口のサイズが小さく目が細かい状態である。
【００２９】
グリッド電極をこのように粗領域と密領域とを有する構成とすることで、静電潜像担持体へと向かう放電電流の調整を各領域にて異ならせることが可能となり、静電潜像担持体の帯電制御を各領域に応じて行うことができる。
【００３０】
具体的には、回転方向上流側に配される粗領域では、メッシュの目開きがより大きいため、静電潜像担持体へと向かう放電電流の通過量を調整して、電位を均一にし、所定電位に安定させる作用は低いものの、放電電流の通過量が多いために、静電潜像担持体の表面に十分な電流を与えることができ、静電潜像担持体の表面を短期間にて所定電位近傍に粗く帯電させることができる。
【００３１】
一方、粗領域の下流側に配される密領域では、メッシュの目開きがより小さいために、放電電流の通過量は少なく、静電潜像担持体を短時間で帯電させることには向かないものの、放電電流の通過量を適切に制御して、既に粗く帯電されている状態にある静電潜像担持体の表面の電位を均一にし所定電位に安定させることができる。
【００３２】
つまり、これによれば、スコロトロン帯電器におけるグリッド電極を、目開きが粗の粗領域と、目開きが密の密領域とからなる構成とすることで、粗領域部分にて粗帯電部の機能を担わせ、密領域部分にて調整帯電部の機能を担わせることができる。しかも、粗帯電部と調整帯電部とを、１つのスコロトロン帯電器にて実現できるので、帯電の機能を分離した構成であっても、帯電装置の大型化を回避できる。
【００３３】
本発明の電子写真装置は、上記課題を解決するために、表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、上記帯電装置が、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴としている。
【００３４】
本発明の電子写真装置においては、上記調整帯電部は、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触部材を備えた接触型の帯電器より構成させることもできる。
【００３５】
本発明の電子写真装置においては、上記粗帯電部と上記調整帯電部とは、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えた、１つのスコロトロン帯電器にて構成されており、該スコロトロン帯電器におけるグリッド電極が、目開きが粗の粗領域と目開きが密の密領域とを有し、粗領域が上記静電潜像担持体の回転方向上流側に配される構成とすることができる。
【００３６】
既に帯電装置として説明したように、これにより、静電潜像担持体の周速度がさらに高速化されたとしても、オゾンの発生量の増加及び電子写真装置の大型化を極力抑えた状態にて、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る帯電装置は、以上のように、電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定電位に帯電させる帯電装置であって、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備える構成である。
【００３８】
また、本発明に係る電子写真装置は、以上のように、表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、上記帯電装置が、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備える構成である。
【００３９】
それゆえ、本発明の帯電装置、電子写真装置では、静電潜像担持体の周速度がさらに高速化されたとしても、オゾンの発生量の増加及び搭載される電子写真装置の大型化を極力抑えた状態にて、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施形態について図１ないし図１０に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４１】
まず、図３に基づいて、本実施の形態である帯電装置４を搭載する画像形成装置（電子写真装置）の全体構成を簡単に説明する。
【００４２】
本画像形成装置は、所定のシート（記録用紙）に、画像データに応じたモノクロ画像を形成するものである。本画像形成装置は、図３に示すように、露光ユニット１、現像装置２、ドラム状の感光体３、帯電装置４、クリーナユニット５、及び定着ユニット６等よりなる画像形成部７と、給紙部８と、排紙部９とを備えている。
【００４３】
帯電装置４は、静電潜像担持体である感光体３の表面を所定の電位に均一に帯電させるためのものである。本画像形成装置では、感光体３は周速度６００ｍｍ/ｓｅｃ以上で高速回転される。詳細については後述するが、該帯電装置４には、画像形成装置を大型化することなく高速回転される感光体３表面を均一に安定して帯電するための工夫が施されている。
【００４４】
露光ユニット１は、帯電装置４によって均一に帯電された感光体３の表面を入力された画像データに応じて露光し、該表面に画像データに応じた静電潜像を形成するものである。露光ユニット１として、ここではレーザ照射部１１および反射ミラー部１２を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）１３を用いる構成を例示したが、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる構成としてもよい。さらに、本画像形成装置では、高速印字処理に伴う照射タイミングの高速化を低減すべく、複数のレーザ光を利用する手法を採用している（具体的には２ビーム手法）。
【００４５】
現像装置２は、感光体３の表面に形成された静電潜像を黒トナーで顕像化するものである。クリーナユニット５は、画像転写後における感光体３の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。
【００４６】
転写機構１０は、上述のようにして感光体３の表面で顕像化された静電像（未定着トナー）を、自身が搬送するシート上に転写するものである。転写機構１０は、シートに対して静電像が有する電荷の逆極性の電界を印加する。例えば、静電像が（−）極性の電荷を有している時は、転写機構１０の印加極性は（＋）極性となる。
【００４７】
転写機構１０には、駆動ローラ１０１と従動ローラ１０２及び他のローラに巻回された転写ベルト１０３が配置されている。該転写ベルト１０３は、所定の抵抗値（１×１０９〜１×１０１３Ω・cmの範囲）を有する。
【００４８】
また、感光体３と転写ベルト１０３の接触部には駆動ローラ１０１及び従動ローラ１０２とは異なった導電性で転写電界を印加することが可能な導電性ローラ１０５が配置されている。該導電性ローラ１０５には、弾性が持たされており、これにより、感光体３と転写ベルト１０３とは、転写ニップと称される所定の幅を有する面で接触するようになり、搬送されるシートへの転写効率の向上を図っている。
【００４９】
さらに、転写ベルト１０３の転写領域の下流側における転写ベルト１０３の背面側には、搬送されるシートが転写領域で印加された電界を除電して次工程への搬送をスムーズに行わせるための除電ローラ１０６が配置されている。
【００５０】
その他、転写機構１０には、転写ベルト１０３のトナー汚れを除去するクリーニングユニット、及び転写ベルト１０３の除電を行う除電機構が配置されている。なお、該除電機構、及び前述の除電ローラ１０６としては、本画像形成装置を介して接地する。
【００５１】
転写機構１０でシート上に転写された静電像（未定着トナー）は、定着ユニット６に搬送されることで未定着トナーが溶融されシート上に定着される。
【００５２】
定着ユニット６は、加熱ローラ６１、加圧ローラ６２を備えており、加熱ローラ６１の外周部には、シート剥離爪、ローラ表面温度検出部材（サーミスター）、ローラ表面クリーニング部材が配置され、内周部には加熱ローラ表面を所定温度（定着設定温度：概ね１６０〜２００℃）とする熱源を有している。
【００５３】
他方、加圧ローラ６２は、ローラの両端部で前記加熱ローラ６１に対し所定圧量で加圧ローラ６２が圧接することが可能な加圧部材が配置され、さらに加圧ローラ６２の外周には加熱ローラの外周と同様にシート剥離爪、ローラ表面のクリーニング部材が配置されている。
【００５４】
このような定着ユニット６は、定着ニップ部と称される加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との圧接部６００において、搬送されるシート上の未定着トナーを加熱ローラ６１表面の温度での溶融と、圧接力でのシート上への投鋲作用で未定着トナーをシート上に定着する。
【００５５】
給紙部８は、画像形成に使用するシートを蓄積し、上記した画像形成部７へとシートを供給するものである。本画像形成装置では、高速印字処理を行うことを目的とするため、画像形成部の下方に、定型サイズを各々の給紙トレイに５００〜１５００枚収納可能な複数の給紙トレイを備えた多段給紙装置が配置されると共に、該多段給紙装置の側方には、複数の種類のシートを多量に収納可能な大容量給紙カセット８３が配置されている。また、画像形成部７の側壁に、主として不定型サイズの印字等に用いる手差し給紙トレイ８２が配置されている。
【００５６】
排紙部９は、本画像形成装置において手差しトレイ８２とは反対側の側面に配置されている。図３では、排紙部９が１段の排紙トレイ９１よりなる構成を例示しているが、排紙トレイ９１に代えて、排紙シートの後処理装置（ステープル、パンチ処理等々）、複数段排紙トレイをオプションとして配置することも可能である。
【００５７】
続いて、シート搬送工程について説明する。給紙部８にある複数の給紙トレイの中から印字要求に合致するシートを収容する給紙トレイが選択され、該選択された給紙トレイよりシートが給紙される。給紙されたシートは、図３に示す搬送路１５の中を、複数の搬送ローラ１６‥によって、転写機構１０の直前に配置されたレジストローラ３５まで搬送され、ここで一旦停止される。一旦停止したシートは、シートの先端と感光体３上の静電像を合致させるタイミングにてレジストローラ３５が再回転されることで、転写機構１０へと搬送され、静電像が転写される。その後、シートは、定着ユニット６に送られて静電像が固着され、その後、排紙部９の排紙トレイ９１に排出される。
【００５８】
また、本画像形成装置では、定着ユニット６から排紙トレイ９１までの搬送経路を、コピーモード、プリンタモード、ＦＡＸモード等の動作モード、及び片面印字か両面印字かの印字モードによって異ならせるようになっている。
【００５９】
通常、コピーモードでは、ユーザが装置の近傍で操作を行うことから“フェースアップ排出”と呼ばれる印字面（画像形成面）を上に向けた排出が多く用いられている。一方、プリンタモード及びＦＡＸモードでは、ユーザが装置の近傍に居ない状態が多いことから、排出されるシートをページ順に揃えることのできる、印字面（画像形成面）を下に向けたフェースダウン排出が多く用いられている。
【００６０】
本画像形成装置では、定着ユニット６から排紙トレイ９１へと至る搬送路として、図４に示すように、複数の搬送路Ｉ〜ＶＩと、複数の分岐爪Ａ〜Ｅとが配置されている。位置が固定されている分岐爪Ｅを除き、分岐爪Ａ〜Ｄにはそれぞれに対応してソレノイド等からなる図示しない爪位置切換え手段が設けられており、該手段が図示しないのＣＰＵ等からなる制御装置にてオン・オフされることによって、シートを案内する搬送路を選択するようになっている。
【００６１】
(1)片面印字でフェースアップ排出
定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３０を通過する直前に、分岐爪Ａは、排紙ローラ３２へと繋がる搬送路Ｉを開放し、搬送路ＩＩを遮蔽する。これにより、搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されて搬送路Ｉを通過し、排紙ローラ３２を経て排紙トレイ９１上に排出される。
【００６２】
(2)片面印字でフェースダウンの排出
定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３０を通過する直前に、分岐爪Ａは搬送路ＩＩを開放し、搬送路Ｉを遮蔽する。さらに分岐爪Ｃは搬送路ＩＩＩを開放し、搬送路Ｖを遮蔽する。搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されることによって、搬送路ＩＩを通過し、シート先端の腰と搬送力とで分岐爪Ｂを移動し、搬送路ＩＩＩを開放した後に、分岐爪Ｃに案内されることで搬送路ＩＩＩに導かれる。シートの後端が分岐爪Ｅの位置に到達すると、シートの搬送が一旦停止し、分岐爪Ｃは搬送路ＩＶを開放し、搬送路Ｖを遮蔽する。この時に分岐爪Ｂは、図示してはいないが、分岐爪保持シャフトに配置される弾性部材（バネ等）によって自然に位置変位していて搬送路ＩＩを遮蔽する形態となる。このような状態になった後に、反転搬送ローラ３３が逆回転することでシートの再搬送が行われ、前記分岐爪Ｅの位置に滞留する後端から搬送路ＩＶを通過した後に排紙ローラ３２を経て排紙トレイ９１に排出される。
【００６３】
(3)両面印字の印字手法での排出
第１面（表面）印字が終了し、定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３１を通過する直前に、分岐爪Ａは搬送路ＩＩを開放し、搬送路Ｉを遮蔽する。更に分岐爪Ｃは搬送路Ｖを開放し、搬送路ＩＩＩを遮蔽する。また、分岐爪Ｄは搬送路ＩＶを開放する。搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されることによって、搬送路ＩＩを通過し、シート先端の腰と、搬送力で分岐爪Ｂを移動した後に、分岐爪Ｃに案内されることで搬送路Ｖ、並びに搬送路ＩＶに導かれる。シートの後端が搬送路ＩＶに到達すると、シートの搬送が一旦停止する。（第１面のスイッチバックの完了）その後、分岐爪Ｄが搬送路Ｖを遮蔽し、分岐爪Ｅへの搬送路が開放されると、スイッチバックローラ３４が逆回転することでシートの再搬送が行われ、前記搬送路ＩＶの位置に滞留する後端から分岐爪Ｅを介して搬送路ＩＩＩを通過したシートは、前記印字処理工程（転写機構）の直前に配置されるレジストローラ３５まで搬送される。その後に、第２面（裏面）印字が終了し、定着ユニット６を通過したシートは、前記(1)の片面印字でフェースアップの排出と同様の処理がなされて排紙トレイ９１上に排出される。
【００６４】
次に、本実施の形態である帯電装置４について詳細に説明する。本願出願人は、オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、高速機において感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることを目的として、種々検討を行った結果、感光体の表面を所望する設定帯電電位（所定電位）の近傍値まで粗く帯電しておき、その後に、設定帯電電位に均一に帯電させるといった、機能を分けた帯電を行うことで、該目的を達成し得ることを見出し、本願発明を行うに至った。
【００６５】
図５（ａ）（ｂ）に、本実施の形態である帯電装置４の構成を示す。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００６６】
帯電装置４は、チャージャー線４１と、チャージャーケース４２と、グリッド電極４３とを備えている。チャージャー線４１は、電極４４より高電圧が印加されるワイヤー部材であり、チャージャーケース４２内部において、ホルダー部材４６・４６にて保持されている。ここでは、チャージャー線４１は２本配置されており、２本のチャージャー線４１・４１に、電極４４より同じ電圧は印加される。なお、チャージャー４１は、１本或いは３本以上であってもよく、また、各チャージャー線４１・４１に対して異なる電圧を印加することもできる。
【００６７】
チャージャーケース４２は、チャージャー線４１の軸方向を長手方向とし、感光体と対向配置される面が開放された導電性の箱型部材である。チャージャーケース４２には、電極４５よりチャージャー線４１とは異なる電圧が印加されるようになっている。
【００６８】
グリッド電極４３は、上記チャージャーケース４２における開放された面に配置され、チャージャー線４１とは異なるバイアス電圧が印加されるようになっている。ここでは、グリッド電極４３に対しても、電極４５よりチャージャーケース４２と同じ電圧が印加される。なお、グリッド電極４３とチャージャーケース４２とが絶縁されていて、それぞれに異なる電圧が印加されてもよい。
【００６９】
上記グリッド電極４３は、複数の開口を有する導電性のメッシュ部材である。開口の形状としては、図１（ａ）に示すスリット５０や、図２（ａ）に示す多角形の開口５１等がある。そして、グリッド電極４３は、目開きが互いに異なる粗領域５２と密領域５３の２つの領域を有している。
【００７０】
グリッド電極４３の目開きは、スリットタイプであればスリット幅及びスリットピッチにて規定され、多角形の開口を有するタイプであれば、外接する円の径とピッチで規定される。図１（ｂ）に、図１（ａ）に示すグリッド電極４３におけるスリット幅ＳＷ及びスリットピッチＳＰを示す。スリット幅ＳＷとは、１つのスリット５０の幅（スリットの長手方向と直交する方向の寸法）を表すものであり、スリットピッチＳＰとは、スリットの長手方向と直交する方向に隣り合う２つのスリット５０・５０の各中心線（スリットの長手方向に伸びる中心線）の間隔を表すものである。また、図５（ｂ）に、図５（ａ）示すグリッド電極４３における開口に外接する外接円の径ＨＷ及び、外接円のピッチＨＰを示している。外接円のピッチＨＰは、隣り合う２つの開口５１・５１の各外接円の中心点の間隔を表すものである。
【００７１】
つまり、目開きが粗とは、目開きが密である場合と比較して、スリット５０・５１間、或いは開口５１・５１間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、スリット５０或いは開口５１の面積が大きく、かつ、単位面積当たりに存在するスリット５０或いは開口５１の数が少ない状態である。目開きが密とは、目開きが粗である場合と比較して、スリット５０・５１間、或いは開口５１・５１間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、スリット５０或いは開口５１の面積が小さく、かつ、単位面積当たりに存在するスリット５０或いは開口５１の多い状態である。但し、粗領域５２と密領域５３で必ずしもスリット５０・５１間、或いは開口５１・５１間を形成する電極の幅が同じである必要はなく、粗領域５２とは、密領域５３に対して開口のサイズが大きくて目が粗い状態であり、密領域５３とは粗領域５２に対して開口のサイズが小さく目が細かい状態である。
【００７２】
そして、このような粗領域５２と密領域５３とでは、チャージャー線４１より放電される電流量が同じであっても、感光体３へと向かう放電電流の調整を各領域にて異ならせることが可能となり、感光体３の帯電制御を各領域に応じて行うことができる。
【００７３】
ここで、グリッド電極４３における目開きの違いにて、感光体３の帯電状態がどのように異なってくるかを、図６、図７を用いて説明する。
【００７４】
図６に、グリッド電極４３の目開きを異ならせた場合の、チャージャー線４１に電圧を印加した際に感光体３表面に流れるドラム電流の強度分布を示す。ここでは、スリット幅が０．６ｍｍ、１．２ｍｍ、２．４ｍｍの３種類のグリッド電極（シングルパターン）４３’を用いている。
【００７５】
図６において横軸をなす感光体上の長さとは、帯電装置４の中心部（各チャージャー線間の中央部）に対応する感光体上の点を０．０ｍｍとして、感光体３の回転方向下流側や上流側への距離を表したものであり、感光体３の回転方向下流側から上流側に向かって−３０．０ｍｍ〜３０．０ｍｍとなっている。図６の縦軸はドラム電流である。
【００７６】
ドラム電流とは、チャージャー線４１がコロナ放電することによって感光体３表面が帯電し、感光体３表面に流れる電流のことである。ドラム電流の値は、感光体表面電位の分布に応じた値となり、ドラム電流の分布と感光体表面電位の分布とが対応する。つまり、感光体表面電位が大きい部分ではドラム電流の値が大きくなり、感光体表面電位の小さい部分ではドラム電流の値が小さくなる。
【００７７】
また、このドラム電流の強度の分布を感光体３上の長さに対応する部分に模式的に投影したものを図７に示す。図７には、ドラム電流の強度分布５４が模式的に記されている。
【００７８】
図７に示すように、ドラム電流、つまり、感光体表面電位は、チャージャー線に対峙する部位（正確には、チャージャー線と感光体の中心軸とを結ぶ直線上の部分）において最も大きくなるガウス分布状に分布し、各直線間は小さくなる。
【００７９】
そして、図６に示すように、グリッド電極４３’の目開きが変わると、分布の状態は変わらないものの、ドラム電流のレベルが変化し、目開きが粗くなるほど（スリット幅が広がるほど）、ドラム電流のレベルが大きくなる。つまり、これより、グリッド電極４３’の目開きを変えることで、チャージャー線４１から放電される電流量は同じであっても、感光体表面を異なった状態に帯電させることができることがわかる。
【００８０】
目開きが粗くなると、感光体３へと向かう放電電流の通過量を調整して、電位を均一にし、所定電位に安定させる作用は低くなるが、放電電流の通過量が多いために、感光体３表面に十分な電流を与えることができ、感光体３表面を短期間にて帯電させることができる。
【００８１】
反対に、目開きが細かい場合は、放電電流の通過量は少なく、感光体３を短時間で帯電させることには向かないものの、放電電流の通過量を適切に制御して、感光体３の表面の電位を均一に、かつ、設定帯電電位に安定させることができる。
【００８２】
そして、上記帯電装置４は、図８に示すように、感光体３に対し、感光体３の回転方向（矢印Ｘ）と直交する方向を長手方向とし、グリッド電極４３における粗領域５２が感光体３の回転方向上流側に位置し、密領域５３が回転方向下流側に位置するように配設される。
【００８３】
このような構成の帯電装置４においては、感光体３を帯電させるに際し、チャージャー線４１・４１に４ＫＶ〜６ＫＶ程度の電圧が印加されると共に、グリッド電極４３に所望の感光体３の帯電電位に応じたバイアス電圧が印加される。一方、感光体３は、帯電装置４にその表面を対峙するよう回転駆動され、帯電装置４と対峙する印加領域を通過することで、表面が予め定められている設定帯電電位（所定電位）に帯電されることとなる。
【００８４】
上述したように、グリッド電極４３には、粗領域５２と密領域５３とが設けられ、粗領域５２が感光体３の回転方向上流側に位置し、密領域５３が回転方向下流側に位置するように配設されている。そのため、感光体３の表面は、最初に通過する粗領域５２と対峙する間に、設定帯電電位の近傍値まで引き寄せられる（粗帯電）。その後、感光体３の表面は、次に通過する密領域５３と対峙する間に、粗帯電済みの表面電位が、グリッド電位に安定して均一に帯電させるスコロトロン帯電本来の帯電能力によって、上記設定帯電電位に均一に帯電され、安定化することとなる（調整帯電）。
【００８５】
このように、感光体３の表面電位を設定帯電電位の近傍値に引き寄せる粗帯電と、該近傍値にまで引き寄せられた表面電位を均一にし、設定帯電電位に安定化させる調整帯電とに帯電機能を分離し、複数段階で帯電させることで、感光体３の周速度がさらに高速化され、本実施形態のように６００ｍｍ/ｓｅｃであったとしても、オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることが可能となる。
【００８６】
なお、グリッド電極４３における粗領域５２及び密領域５３の目開きは、搭載される画像形成装置の感光体の周速度に併せて、適宜設定すればよいものであって、一義的に定まるものではない。たとえ、同一の周速度に対応させるものであっても、グリッド電極４３の材質や厚みに応じて変化するものである。
【００８７】
また、グリッド電極における粗領域５２と密領域５３との境界位置は、図６に示したように、チャージャー線４１が複数本配置されていて、ドラム電流に谷がある場合は、この谷に対応するように配置することが好ましい。ドラム電流が小さい谷の部分は、感光体を帯電させる能力は弱いので、粗領域５２と密領域５３との境界が多少すれても、感光体への帯電状態に与える影響をすくなくでき、帯電の制御が容易になる。
【００８８】
また、チャージャー線が１本の場合は、密領域５３を粗領域５２よりも広くし、ドラム電流のピークの部分が密領域５３に入るようにすることで、より安定した帯電を行うことが可能になる。これは、粗領域５２の帯電能力は、目開きを粗くすることで、上げることができるが、密領域５３の調整帯電の能力は、目開きを粗くしても上がるののではなく、時間が必要となるためである。
【００８９】
さらに、グリッド電極４３における密領域５３と粗領域５２とは、２つの領域である必要はなく、感光体３の回転方向上流側から下流側にかけて、目開きが複数段階で粗から密に変化するものであってもよい。
【００９０】
また、グリッド電極を粗領域と密領域とを設けて１つのスコロトロン帯電器にて粗帯電部と調整帯電部とを実現する構成では、帯電の機能を分離した構成であっても、帯電装置の大型化を回避できるという効果もある。
【００９１】
なお、粗帯電部と調整帯電部とは、別々の帯電器を用いて構成してもよく、帯電方式も適宜組み合わせて設定すればよい。例えば、図１０に示すように、粗帯電部をコロトロン帯電器６０にて構成し、調整帯電部を接触帯電方式（図では、帯電ローラを用いている）の帯電器６１を用いて行う帯電装置６３としてもよい。接触型帯電方式は、帯電電位の制御が容易で帯電電位を安定化できるため、表面の電荷を均一にかつ所定電位に安定化することを目的としている調整帯電部として好適に用いることができる。もちろん、粗帯電部を接触帯電方式を用いて構成してもよい。
【００９２】
また、コロトロン帯電は、帯電電位の制御に適していないので、調整帯電部には不向きであるが、帯電能力が高く、短い時間で感光体３の表面電位を引き上げることができ、粗帯電部には適している。したがって、粗帯電部をコロトロン帯電とする場合、調整帯電部にはスコロトロン帯電を用い、図１１に示すよう帯電装置６２のように、１つのスコロトロン帯電器における感光体３の回転方向下流側にあたる部分にのみグリッド電極４３’’を配置する構成としてもよい。
【実施例】
【００９３】
本実施例では、グリッド電極４３として、粗領域５２のスリット幅が２．４ｍｍ（スリットピッチが２．５５ｍｍ〜２．５７ｍｍ）であり、密領域５３のスリット幅が１．４ｍｍ（スリットピッチが１．５５ｍｍ〜１．５７ｍｍ）のものを用いた。
【００９４】
また、感光体３の周速度を６００ｍｍ/ｓｅｃとし、グリッド電極４３に印加する電圧（グリッド電位）は、ドラム表面電位の設定帯電電位（目標電位）である６５０Ｖとした。また、チャージャー線４１・４１には、Φ６０μのタングステンワイヤーを使用し、電極は共通とした。この条件にて、ワイヤー電流を３００μＡ〜９００μＡまで変化させ、ドラム表面電位を測定した。
【００９５】
また、比較例として、スリット幅及びスリットピッチが全領域において均一であるシングルパターンのグリッド電極を用い、グリッド電極の目開きが異なる以外は、実施例と同じ条件にて同様にドラム表面電位を測定した。比較例１のスリット幅は１．４ｍｍ（スリットピッチは１．５５ｍｍ〜１．５７ｍｍ）、比較例２のスリット幅は１．８ｍｍである。
【００９６】
図９に、測定結果を示す。なお、図９においては、横軸がワイヤー電流であり、縦軸がドラム表面電位である。図９に示すように、実施例及び比較例ともに、ワイヤー電流が大きくなるにつれてドラム表面電位は上昇する。そして、実施例では、ワイヤー電流が９００μＡに近づくにつれて、ドラム表面電位は６５０Ｖに近づき、９００μＡにて６５０Ｖに到達する。つまり、実施例においては、設定帯電電位又はそれに近い電位を得ることができると共に、ワイヤー電流を高電流とした場合においても設定帯電電位を超えることがない。すなわち、高速機においても感光体３の安定帯電が実現されていることが分かる。
【００９７】
これに対し、比較例１では、ワイヤー電流として９００μＡの高電流を流した場合においても、ドラム表面電位は６１５Ｖまでしか上昇せず、設定帯電電位に到達しなかった。すなわち、感光体３を安定に帯電させることはできなかった。また、比較例２では、ワイヤー電流が７００μＡとなった時点でドラム表面電位が６５３Ｖとなり、グリッド電位を超えてしまい、安定した帯電制御を行うことができなかった。
【００９８】
本発明は上述した実施形態、及び実施例に何ら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。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】（ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、スコロトロン帯電を用いた帯電装置に備えられたグリッド電極における目開きを説明する図面である。
【図２】（ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、スコロトロン帯電を用いた帯電装置に備えられた他のグリッド電極における目開きを説明する図面である。
【図３】本実施の一形態である帯電装置が搭載された画像形成装置の構成を示す面図である。
【図４】図３の画像形成装置における、定着ユニットから排紙トレイへと至る搬送路の構成を説明する図面である。
【図５】（ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、上記スコロトロン帯電を用いた帯電装置の構成を示す図面である。
【図６】上記スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、グリッド電極のスリット幅を可変させた場合の、感光体上の長さとドラム電流との関係を示す図面である。
【図７】本発明の実施の一形態を示すものであり、ドラム電流の分布を感光体上の長さに対応する部分に模式的に投影した図面である。
【図８】上記スコロトロン帯電を用いた帯電装置と感光体との配置関係を示す図面である。
【図９】上記スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、グリッド電極のスリット幅を可変させて感光体を帯電させた場合の結果を示す図面である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を示すものであり、粗帯電部がスコロトロン帯電器よりなり、調整帯電部が接触帯電方式の帯電器よりなる構成を示す図面である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、コロトロン帯電による粗帯電部と、スコロトロン帯電による調整帯電部とが、１つのスコロトロン帯電にて実現されている構成を示す図面である。
【図１２】スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、感光体の周速度を可変させた場合の、ワイヤー電流とドラム表面電位及びワイヤー電圧の関係を示す図面である。
【符号の説明】
【０１００】
３ 感光体（静電潜像担持体）
４ 帯電装置
４１ チャージャー線
４２ チャージャーケース（シールド電極）
４３ グリッド電極
５０ スリット（開口）
５１ 多角形の開口
５２ 粗領域（粗帯電部）
５３ 密領域（調整帯電部）
６２ 帯電装置
６３ 帯電装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に搭載され、静電潜像担持体である感光体の表面を帯電させる帯電装置、及び該帯電装置を備える電子写真装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置では、印字速度のさらなる高速化が図られている。電子写真装置よりなる画像形成装置では、高速印字に対応して感光体の周速度を上げる必要がある。この場合、対応としては、感光体の径を大きくして回転数を維持する手法と、回転数を上げて感光体の径を維持する手法とがあるが、装置の大型化を招来することから、前者は適切でない。
【０００３】
また、特に感光体の周速度の速い高速機においては、感光体の表面電位を所定電位（設定帯電電位）に安定して帯電させることが不可欠な技術となっている。これは、感光体の表面電位が不安定となると、表面電位の変化に応じて“下地カブリ”と呼ばれる現象の発生や、印字濃度の低下を招来するためである。また、表面電位が高すぎると、感光体の帯電電位の耐圧の関係から“感光体劣化”が促進されたりもする。
【０００４】
感光体の表面を帯電させる帯電装置としては、主に、帯電ローラや帯電ブラシ等を用いる接触帯電方式のものと、コロナ帯電に代表される非接触帯電方式のものとがある。
【０００５】
接触帯電方式は、感光体にローラやブラシ等の帯電部材を直接接触させて電子を付着させるため、帯電を効率よく行うことができ、帯電部材に印加する電圧が低くて済む。また、帯電電位の制御も容易であり、環境汚染の原因となるオゾンの発生も極めて少なく、エコロジー対策の点からも優れている。
【０００６】
他方、非接触帯電方式は、コロナ放電を用いて感光体表面を帯電させるので、高電圧を要し、オゾンの発生はあるが、感光体と直接接触しないので、感光体を傷つける惧れがない。また、接触帯電方式と比べて印加領域を広く確保できるので、帯電時間を長く取ることができ、高速機に向いている。
【０００７】
ここで、本発明の説明図である図５（ａ）を参照して、コロナ帯電を用いた非接触方式の帯電装置の構成を簡単に説明する。図５（ａ）に示すように、該帯電装置では、高電圧が印加されるチャージャー線４１を有している。チャージャー線４２は、チャージャーケース４２内に保持され、シールドされている。チャージャーケース４２は、感光体と対向する面が開放されており、該開放された面を介してチャージャー線４１が感光体と対向するように配される。チャージャー線４１は、感光体の回転方向と直交する方向を軸方向として配される。
【０００８】
このような構成では、印加領域はチャージャーケースの幅（感光体の回転方向の幅）によって決まる。チャージャーケースの幅は、内部に備えるチャージャー線の本数を増加させることで、大きくすることができる。
【０００９】
コロナ帯電には、コロトロン帯電とスコロトロン帯電とがある（例えば、特許文献１）。コロトロン帯電とスコロトロン帯電との違いは、グリッド電極の有無にある。図５（ａ９で示した帯電装置は、スコロトロン帯電を行うスコロトロン帯電器を用いており、チャージャー線４１と感光体との間に、バイアス電圧が印加されるメッシュ状のグリッド電極４３が配置されている。
【００１０】
グリッド電極が配置されないコロトロン帯電では、高圧電源を印加されたチャージャー線が振動するために感光体とチャージャー線との距離が印加工程中変化してしまい、感光体の回転方向と直交する方向において帯電電位にバラ付きが発生する。
【００１１】
これに対し、グリッド電極が配置されたスコロトロン帯電では、高圧電源を印加されたチャージャー線が振動しても、感光体とグリッド電極に印加されたバイアス電圧にてグリッド電極を通過する放電電流が吸い取られて帯電電位が規制され、感光体の表面電位は飽和して均一になる。
感光体の帯電電位となる上記飽和値は、グリッド電極に印加される電圧によって制御することができる。チャージャー線に高圧電源が印加されることで発生する放電電位をＡ、グリッド電極に印加されるバイアス電圧をＢとした場合、Ａ＞ＢではＢとなり、Ａ≦ＢではＢ未満となる。スコロトロン帯電はコロトロン帯電に比べて構造が複雑で帯電効率も劣るが、帯電電位の均一性に優れ、コロナ帯電においては主流となっている。
【００１２】
また、上記グリッド電極としては、ＳＵＳ等の導電性の薄板に、スリットや円形や多角形の開口を複数、エッチング等の手法にて形成したものが用いられている。従来、グリッド電極の目開きは、開口としてスリットを有するタイプのものであれば、スリット幅１．０ｍｍ〜１．４ｍｍ、スリットピッチが１．１６ｍｍ〜１．５６ｍｍ程度のものが多用されている。
【特許文献１】特開平１０−１４２９０４（公開日：１９９８年５月２９日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、高速印字の要求にしたがって感光体の周速度がさらに高速化されるなか、スコロトロン帯電器を用いた従来の帯電装置であっても、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることが困難になってきていることがわかった。
【００１４】
図１１に、スコロトロン帯電器を用いた従来の帯電装置を、電子写真装置である画像形成装置に搭載し、感光体の周速度を従来値よりも段階的に高めて、チャージャー線に流す電流（以下、ワイヤー電流とも記載）と感光体の表面電位（以下、ドラム表面電位とも記載）との関係を調べた結果を示す。ここでは、ワイヤー電流の上限を９００μＡまでとしている。これは、９００μＡを超えると、オゾン発生量が著しく増加するためである。
【００１５】
図１１では、横軸がワイヤー電流であり、縦軸がドラム表面電位とチャージャー線に印加される電圧（以下、ワイヤー電圧とも記載）とである。ここでは、グリッド電極に印加する電圧（グリッド電位）は、ドラム表面電位の目標電位である６５０Ｖとした。また、グリッド電極としては、ＳＵＳよりなる厚み０．１ｍｍの薄板に、スリット間を形成する電極線の幅を０．１５ｍｍ〜０．１７ｍｍとして、スリット幅１．２ｍｍ（スリットピッチ１．３５ｍｍ〜１．３７ｍｍ）の複数のスリットが形成されたものを使用した。また、チャージャー線には、Φ６０μのタングステンワイヤーを使用し、感光体の回転方向に並べて２本配置した。２本のチャージャー線の電極は共通とした。
【００１６】
図１１に示すように、周速度２４０ｍｍ/ｓｅｃであれば、ドラム表面電位はグリッド電位である−６５０Ｖに到達して飽和するが、周速度が４２０ｍｍ/ｓｅｃとなると、ドラム表面電位はグリッド電位に到達する前に上がらなくなり、さらに高速の６００ｍｍ/ｓｅｃともなれば、ドラム表面電位はグリッド電位により一層到達しなくなる。つまり、これより、ワイヤー電流とドラム表面電位との関係は、感光体の周速度に大きく影響され、周速度が速くなればなるほど、ドラム表面電位はグリッド電位に到達しなくなることがわかった。また、ワイヤー電流に対するドラム表面電位の曲線は、周速度に関わらず相似し、周速度が速くなるに従い、０Ｖ側へとシフトすることがわかった。
【００１７】
なお、チャージャー線に印加する電圧を非常に高くすることで、印加領域を広げることなく高速機において感光体を所定の電位に帯電させることも考えられる。しかしながら、このような対策ではオゾンの発生量が必然的に増加してしまい、エコロジーに反するものとなるため、好ましくない。
【００１８】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであって、その目的は、オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、高速機において感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることのできる帯電装置、電子写真装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願出願人は、上記目的を達成するべく、種々検討を行った結果、静電潜像担持体の表面を所望する帯電電位（所定電位）の近傍値まで粗く帯電しておき、その後に、所望する帯電電位に均一に帯電させるといった、複数段回の帯電を行うことで、オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、高速機において感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることのできることを見出し、本願発明を行うに至った。
【００２０】
本発明に係る帯電装置は、電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定電位に帯電させる帯電装置であって、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴としている。なお、上記所定電位とは、帯電装置が搭載される電子写真装置によって決まられる、静電潜像担持体の帯電電位であり設定帯電電位とも言う。
【００２１】
これによれば、粗帯電部が、静電潜像担持体の表面を所定電位の近傍値まで粗く帯電し、その後、調整帯電部が、静電潜像担持体の表面を所定電位に均一に帯電する。粗帯電部での帯電は、表面を所定電位の近傍値まで引き寄せることを目的としているので、電位の均一化や安定化を重視する必要がなく、短い帯電時間で目的を達成することができる。そして、調整帯電部での帯電は、既に所定電位近くにまで引き寄せられている表面電位を均一にし、所定電位に安定化するものであるので、表面電位を一から帯電させると共に、均一にし、安定化するものに比べて、短い帯電時間で目的を達成することができる。
【００２２】
このように、静電潜像担持体の表面電位を所定電位の近傍値に引き寄せる粗帯電と、該近傍値にまで引き寄せられた表面電位を均一にし、所定電位に安定化させる調整帯電とに機能を分離することで、静電潜像担持体の周速度がさらに高速化されたとしても、オゾンの発生量の増加及び搭載される電子写真装置の大型化を極力抑えた状態にて、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることが可能となる。
【００２３】
本発明に係る帯電装置においては、上記調整帯電部を、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えたスコロトロン帯電器より構成することもできる。
【００２４】
上述したように、スコロトロン帯電器は、帯電電位の均一性に優れ、帯電電位を安定化できるため、表面の電荷を均一にかつ所定電位に安定化することを目的としている調整帯電部として好適に用いることができる。
【００２５】
本発明に係る帯電装置においては、上記調整帯電部を、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触部材を備えた接触型の帯電器より構成することもできる。
【００２６】
接触型帯電器は、帯電電位の制御が容易で帯電電位を安定化できるため、表面の電荷を均一にかつ所定電位に安定化することを目的としている調整帯電部として好適に用いることができる。
【００２７】
本発明に係る帯電装置においては、上記粗帯電部と上記調整帯電部とは、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えた、１つのスコロトロン帯電器にて構成されており、該スコロトロン帯電器におけるグリッド電極が、目開きが粗の粗領域と目開きが密の密領域とを有し、粗領域が上記静電潜像担持体の回転方向上流側に配される構成とすることもできる。
【００２８】
ここで、粗領域は、メッシュ部材の目開きが密領域に比して大きい方の領域であり、密領域は、粗領域に比してメッシュの目開きが小さい方の領域である。つまり、粗領域は密領域と比較して、開口間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、開口の面積が大きいと共に、単位面積当たりに存在する開口の数が少なく、密領域は粗領域と比較して、開口間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、開口の面積が小さいと共に、単位面積当たりに存在する開口部の数が多くなる。但し、粗領域と密領域で必ずしも開口間を形成する電極線の幅が同じである必要はなく、粗領域とは、密領域に対して開口のサイズが大きくて目が粗い状態であり、密領域とは粗領域に対して開口のサイズが小さく目が細かい状態である。
【００２９】
グリッド電極をこのように粗領域と密領域とを有する構成とすることで、静電潜像担持体へと向かう放電電流の調整を各領域にて異ならせることが可能となり、静電潜像担持体の帯電制御を各領域に応じて行うことができる。
【００３０】
具体的には、回転方向上流側に配される粗領域では、メッシュの目開きがより大きいため、静電潜像担持体へと向かう放電電流の通過量を調整して、電位を均一にし、所定電位に安定させる作用は低いものの、放電電流の通過量が多いために、静電潜像担持体の表面に十分な電流を与えることができ、静電潜像担持体の表面を短期間にて所定電位近傍に粗く帯電させることができる。
【００３１】
一方、粗領域の下流側に配される密領域では、メッシュの目開きがより小さいために、放電電流の通過量は少なく、静電潜像担持体を短時間で帯電させることには向かないものの、放電電流の通過量を適切に制御して、既に粗く帯電されている状態にある静電潜像担持体の表面の電位を均一にし所定電位に安定させることができる。
【００３２】
つまり、これによれば、スコロトロン帯電器におけるグリッド電極を、目開きが粗の粗領域と、目開きが密の密領域とからなる構成とすることで、粗領域部分にて粗帯電部の機能を担わせ、密領域部分にて調整帯電部の機能を担わせることができる。しかも、粗帯電部と調整帯電部とを、１つのスコロトロン帯電器にて実現できるので、帯電の機能を分離した構成であっても、帯電装置の大型化を回避できる。
【００３３】
本発明の電子写真装置は、上記課題を解決するために、表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、上記帯電装置が、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴としている。
【００３４】
本発明の電子写真装置においては、上記調整帯電部は、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触部材を備えた接触型の帯電器より構成させることもできる。
【００３５】
本発明の電子写真装置においては、上記粗帯電部と上記調整帯電部とは、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えた、１つのスコロトロン帯電器にて構成されており、該スコロトロン帯電器におけるグリッド電極が、目開きが粗の粗領域と目開きが密の密領域とを有し、粗領域が上記静電潜像担持体の回転方向上流側に配される構成とすることができる。
【００３６】
既に帯電装置として説明したように、これにより、静電潜像担持体の周速度がさらに高速化されたとしても、オゾンの発生量の増加及び電子写真装置の大型化を極力抑えた状態にて、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る帯電装置は、以上のように、電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定電位に帯電させる帯電装置であって、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備える構成である。
【００３８】
また、本発明に係る電子写真装置は、以上のように、表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、上記帯電装置が、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備える構成である。
【００３９】
それゆえ、本発明の帯電装置、電子写真装置では、静電潜像担持体の周速度がさらに高速化されたとしても、オゾンの発生量の増加及び搭載される電子写真装置の大型化を極力抑えた状態にて、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施形態について図１ないし図１０に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４１】
まず、図３に基づいて、本実施の形態である帯電装置４を搭載する画像形成装置（電子写真装置）の全体構成を簡単に説明する。
【００４２】
本画像形成装置は、所定のシート（記録用紙）に、画像データに応じたモノクロ画像を形成するものである。本画像形成装置は、図３に示すように、露光ユニット１、現像装置２、ドラム状の感光体３、帯電装置４、クリーナユニット５、及び定着ユニット６等よりなる画像形成部７と、給紙部８と、排紙部９とを備えている。
【００４３】
帯電装置４は、静電潜像担持体である感光体３の表面を所定の電位に均一に帯電させるためのものである。本画像形成装置では、感光体３は周速度６００ｍｍ/ｓｅｃ以上で高速回転される。詳細については後述するが、該帯電装置４には、画像形成装置を大型化することなく高速回転される感光体３表面を均一に安定して帯電するための工夫が施されている。
【００４４】
露光ユニット１は、帯電装置４によって均一に帯電された感光体３の表面を入力された画像データに応じて露光し、該表面に画像データに応じた静電潜像を形成するものである。露光ユニット１として、ここではレーザ照射部１１および反射ミラー部１２を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）１３を用いる構成を例示したが、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる構成としてもよい。さらに、本画像形成装置では、高速印字処理に伴う照射タイミングの高速化を低減すべく、複数のレーザ光を利用する手法を採用している（具体的には２ビーム手法）。
【００４５】
現像装置２は、感光体３の表面に形成された静電潜像を黒トナーで顕像化するものである。クリーナユニット５は、画像転写後における感光体３の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。
【００４６】
転写機構１０は、上述のようにして感光体３の表面で顕像化された静電像（未定着トナー）を、自身が搬送するシート上に転写するものである。転写機構１０は、シートに対して静電像が有する電荷の逆極性の電界を印加する。例えば、静電像が（−）極性の電荷を有している時は、転写機構１０の印加極性は（＋）極性となる。
【００４７】
転写機構１０には、駆動ローラ１０１と従動ローラ１０２及び他のローラに巻回された転写ベルト１０３が配置されている。該転写ベルト１０３は、所定の抵抗値（１×１０９〜１×１０１３Ω・cmの範囲）を有する。
【００４８】
また、感光体３と転写ベルト１０３の接触部には駆動ローラ１０１及び従動ローラ１０２とは異なった導電性で転写電界を印加することが可能な導電性ローラ１０５が配置されている。該導電性ローラ１０５には、弾性が持たされており、これにより、感光体３と転写ベルト１０３とは、転写ニップと称される所定の幅を有する面で接触するようになり、搬送されるシートへの転写効率の向上を図っている。
【００４９】
さらに、転写ベルト１０３の転写領域の下流側における転写ベルト１０３の背面側には、搬送されるシートが転写領域で印加された電界を除電して次工程への搬送をスムーズに行わせるための除電ローラ１０６が配置されている。
【００５０】
その他、転写機構１０には、転写ベルト１０３のトナー汚れを除去するクリーニングユニット、及び転写ベルト１０３の除電を行う除電機構が配置されている。なお、該除電機構、及び前述の除電ローラ１０６としては、本画像形成装置を介して接地する。
【００５１】
転写機構１０でシート上に転写された静電像（未定着トナー）は、定着ユニット６に搬送されることで未定着トナーが溶融されシート上に定着される。
【００５２】
定着ユニット６は、加熱ローラ６１、加圧ローラ６２を備えており、加熱ローラ６１の外周部には、シート剥離爪、ローラ表面温度検出部材（サーミスター）、ローラ表面クリーニング部材が配置され、内周部には加熱ローラ表面を所定温度（定着設定温度：概ね１６０〜２００℃）とする熱源を有している。
【００５３】
他方、加圧ローラ６２は、ローラの両端部で前記加熱ローラ６１に対し所定圧量で加圧ローラ６２が圧接することが可能な加圧部材が配置され、さらに加圧ローラ６２の外周には加熱ローラの外周と同様にシート剥離爪、ローラ表面のクリーニング部材が配置されている。
【００５４】
このような定着ユニット６は、定着ニップ部と称される加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との圧接部６００において、搬送されるシート上の未定着トナーを加熱ローラ６１表面の温度での溶融と、圧接力でのシート上への投鋲作用で未定着トナーをシート上に定着する。
【００５５】
給紙部８は、画像形成に使用するシートを蓄積し、上記した画像形成部７へとシートを供給するものである。本画像形成装置では、高速印字処理を行うことを目的とするため、画像形成部の下方に、定型サイズを各々の給紙トレイに５００〜１５００枚収納可能な複数の給紙トレイを備えた多段給紙装置が配置されると共に、該多段給紙装置の側方には、複数の種類のシートを多量に収納可能な大容量給紙カセット８３が配置されている。また、画像形成部７の側壁に、主として不定型サイズの印字等に用いる手差し給紙トレイ８２が配置されている。
【００５６】
排紙部９は、本画像形成装置において手差しトレイ８２とは反対側の側面に配置されている。図３では、排紙部９が１段の排紙トレイ９１よりなる構成を例示しているが、排紙トレイ９１に代えて、排紙シートの後処理装置（ステープル、パンチ処理等々）、複数段排紙トレイをオプションとして配置することも可能である。
【００５７】
続いて、シート搬送工程について説明する。給紙部８にある複数の給紙トレイの中から印字要求に合致するシートを収容する給紙トレイが選択され、該選択された給紙トレイよりシートが給紙される。給紙されたシートは、図３に示す搬送路１５の中を、複数の搬送ローラ１６‥によって、転写機構１０の直前に配置されたレジストローラ３５まで搬送され、ここで一旦停止される。一旦停止したシートは、シートの先端と感光体３上の静電像を合致させるタイミングにてレジストローラ３５が再回転されることで、転写機構１０へと搬送され、静電像が転写される。その後、シートは、定着ユニット６に送られて静電像が固着され、その後、排紙部９の排紙トレイ９１に排出される。
【００５８】
また、本画像形成装置では、定着ユニット６から排紙トレイ９１までの搬送経路を、コピーモード、プリンタモード、ＦＡＸモード等の動作モード、及び片面印字か両面印字かの印字モードによって異ならせるようになっている。
【００５９】
通常、コピーモードでは、ユーザが装置の近傍で操作を行うことから“フェースアップ排出”と呼ばれる印字面（画像形成面）を上に向けた排出が多く用いられている。一方、プリンタモード及びＦＡＸモードでは、ユーザが装置の近傍に居ない状態が多いことから、排出されるシートをページ順に揃えることのできる、印字面（画像形成面）を下に向けたフェースダウン排出が多く用いられている。
【００６０】
本画像形成装置では、定着ユニット６から排紙トレイ９１へと至る搬送路として、図４に示すように、複数の搬送路Ｉ〜ＶＩと、複数の分岐爪Ａ〜Ｅとが配置されている。位置が固定されている分岐爪Ｅを除き、分岐爪Ａ〜Ｄにはそれぞれに対応してソレノイド等からなる図示しない爪位置切換え手段が設けられており、該手段が図示しないのＣＰＵ等からなる制御装置にてオン・オフされることによって、シートを案内する搬送路を選択するようになっている。
【００６１】
(1)片面印字でフェースアップ排出
定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３０を通過する直前に、分岐爪Ａは、排紙ローラ３２へと繋がる搬送路Ｉを開放し、搬送路ＩＩを遮蔽する。これにより、搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されて搬送路Ｉを通過し、排紙ローラ３２を経て排紙トレイ９１上に排出される。
【００６２】
(2)片面印字でフェースダウンの排出
定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３０を通過する直前に、分岐爪Ａは搬送路ＩＩを開放し、搬送路Ｉを遮蔽する。さらに分岐爪Ｃは搬送路ＩＩＩを開放し、搬送路Ｖを遮蔽する。搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されることによって、搬送路ＩＩを通過し、シート先端の腰と搬送力とで分岐爪Ｂを移動し、搬送路ＩＩＩを開放した後に、分岐爪Ｃに案内されることで搬送路ＩＩＩに導かれる。シートの後端が分岐爪Ｅの位置に到達すると、シートの搬送が一旦停止し、分岐爪Ｃは搬送路ＩＶを開放し、搬送路Ｖを遮蔽する。この時に分岐爪Ｂは、図示してはいないが、分岐爪保持シャフトに配置される弾性部材（バネ等）によって自然に位置変位していて搬送路ＩＩを遮蔽する形態となる。このような状態になった後に、反転搬送ローラ３３が逆回転することでシートの再搬送が行われ、前記分岐爪Ｅの位置に滞留する後端から搬送路ＩＶを通過した後に排紙ローラ３２を経て排紙トレイ９１に排出される。
【００６３】
(3)両面印字の印字手法での排出
第１面（表面）印字が終了し、定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３１を通過する直前に、分岐爪Ａは搬送路ＩＩを開放し、搬送路Ｉを遮蔽する。更に分岐爪Ｃは搬送路Ｖを開放し、搬送路ＩＩＩを遮蔽する。また、分岐爪Ｄは搬送路ＩＶを開放する。搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されることによって、搬送路ＩＩを通過し、シート先端の腰と、搬送力で分岐爪Ｂを移動した後に、分岐爪Ｃに案内されることで搬送路Ｖ、並びに搬送路ＩＶに導かれる。シートの後端が搬送路ＩＶに到達すると、シートの搬送が一旦停止する。（第１面のスイッチバックの完了）その後、分岐爪Ｄが搬送路Ｖを遮蔽し、分岐爪Ｅへの搬送路が開放されると、スイッチバックローラ３４が逆回転することでシートの再搬送が行われ、前記搬送路ＩＶの位置に滞留する後端から分岐爪Ｅを介して搬送路ＩＩＩを通過したシートは、前記印字処理工程（転写機構）の直前に配置されるレジストローラ３５まで搬送される。その後に、第２面（裏面）印字が終了し、定着ユニット６を通過したシートは、前記(1)の片面印字でフェースアップの排出と同様の処理がなされて排紙トレイ９１上に排出される。
【００６４】
次に、本実施の形態である帯電装置４について詳細に説明する。本願出願人は、オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、高速機において感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることを目的として、種々検討を行った結果、感光体の表面を所望する設定帯電電位（所定電位）の近傍値まで粗く帯電しておき、その後に、設定帯電電位に均一に帯電させるといった、機能を分けた帯電を行うことで、該目的を達成し得ることを見出し、本願発明を行うに至った。
【００６５】
図５（ａ）（ｂ）に、本実施の形態である帯電装置４の構成を示す。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００６６】
帯電装置４は、チャージャー線４１と、チャージャーケース４２と、グリッド電極４３とを備えている。チャージャー線４１は、電極４４より高電圧が印加されるワイヤー部材であり、チャージャーケース４２内部において、ホルダー部材４６・４６にて保持されている。ここでは、チャージャー線４１は２本配置されており、２本のチャージャー線４１・４１に、電極４４より同じ電圧は印加される。なお、チャージャー４１は、１本或いは３本以上であってもよく、また、各チャージャー線４１・４１に対して異なる電圧を印加することもできる。
【００６７】
チャージャーケース４２は、チャージャー線４１の軸方向を長手方向とし、感光体と対向配置される面が開放された導電性の箱型部材である。チャージャーケース４２には、電極４５よりチャージャー線４１とは異なる電圧が印加されるようになっている。
【００６８】
グリッド電極４３は、上記チャージャーケース４２における開放された面に配置され、チャージャー線４１とは異なるバイアス電圧が印加されるようになっている。ここでは、グリッド電極４３に対しても、電極４５よりチャージャーケース４２と同じ電圧が印加される。なお、グリッド電極４３とチャージャーケース４２とが絶縁されていて、それぞれに異なる電圧が印加されてもよい。
【００６９】
上記グリッド電極４３は、複数の開口を有する導電性のメッシュ部材である。開口の形状としては、図１（ａ）に示すスリット５０や、図２（ａ）に示す多角形の開口５１等がある。そして、グリッド電極４３は、目開きが互いに異なる粗領域５２と密領域５３の２つの領域を有している。
【００７０】
グリッド電極４３の目開きは、スリットタイプであればスリット幅及びスリットピッチにて規定され、多角形の開口を有するタイプであれば、外接する円の径とピッチで規定される。図１（ｂ）に、図１（ａ）に示すグリッド電極４３におけるスリット幅ＳＷ及びスリットピッチＳＰを示す。スリット幅ＳＷとは、１つのスリット５０の幅（スリットの長手方向と直交する方向の寸法）を表すものであり、スリットピッチＳＰとは、スリットの長手方向と直交する方向に隣り合う２つのスリット５０・５０の各中心線（スリットの長手方向に伸びる中心線）の間隔を表すものである。また、図５（ｂ）に、図５（ａ）示すグリッド電極４３における開口に外接する外接円の径ＨＷ及び、外接円のピッチＨＰを示している。外接円のピッチＨＰは、隣り合う２つの開口５１・５１の各外接円の中心点の間隔を表すものである。
【００７１】
つまり、目開きが粗とは、目開きが密である場合と比較して、スリット５０・５１間、或いは開口５１・５１間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、スリット５０或いは開口５１の面積が大きく、かつ、単位面積当たりに存在するスリット５０或いは開口５１の数が少ない状態である。目開きが密とは、目開きが粗である場合と比較して、スリット５０・５１間、或いは開口５１・５１間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、スリット５０或いは開口５１の面積が小さく、かつ、単位面積当たりに存在するスリット５０或いは開口５１の多い状態である。但し、粗領域５２と密領域５３で必ずしもスリット５０・５１間、或いは開口５１・５１間を形成する電極の幅が同じである必要はなく、粗領域５２とは、密領域５３に対して開口のサイズが大きくて目が粗い状態であり、密領域５３とは粗領域５２に対して開口のサイズが小さく目が細かい状態である。
【００７２】
そして、このような粗領域５２と密領域５３とでは、チャージャー線４１より放電される電流量が同じであっても、感光体３へと向かう放電電流の調整を各領域にて異ならせることが可能となり、感光体３の帯電制御を各領域に応じて行うことができる。
【００７３】
ここで、グリッド電極４３における目開きの違いにて、感光体３の帯電状態がどのように異なってくるかを、図６、図７を用いて説明する。
【００７４】
図６に、グリッド電極４３の目開きを異ならせた場合の、チャージャー線４１に電圧を印加した際に感光体３表面に流れるドラム電流の強度分布を示す。ここでは、スリット幅が０．６ｍｍ、１．２ｍｍ、２．４ｍｍの３種類のグリッド電極（シングルパターン）４３’を用いている。
【００７５】
図６において横軸をなす感光体上の長さとは、帯電装置４の中心部（各チャージャー線間の中央部）に対応する感光体上の点を０．０ｍｍとして、感光体３の回転方向下流側や上流側への距離を表したものであり、感光体３の回転方向下流側から上流側に向かって−３０．０ｍｍ〜３０．０ｍｍとなっている。図６の縦軸はドラム電流である。
【００７６】
ドラム電流とは、チャージャー線４１がコロナ放電することによって感光体３表面が帯電し、感光体３表面に流れる電流のことである。ドラム電流の値は、感光体表面電位の分布に応じた値となり、ドラム電流の分布と感光体表面電位の分布とが対応する。つまり、感光体表面電位が大きい部分ではドラム電流の値が大きくなり、感光体表面電位の小さい部分ではドラム電流の値が小さくなる。
【００７７】
また、このドラム電流の強度の分布を感光体３上の長さに対応する部分に模式的に投影したものを図７に示す。図７には、ドラム電流の強度分布５４が模式的に記されている。
【００７８】
図７に示すように、ドラム電流、つまり、感光体表面電位は、チャージャー線に対峙する部位（正確には、チャージャー線と感光体の中心軸とを結ぶ直線上の部分）において最も大きくなるガウス分布状に分布し、各直線間は小さくなる。
【００７９】
そして、図６に示すように、グリッド電極４３’の目開きが変わると、分布の状態は変わらないものの、ドラム電流のレベルが変化し、目開きが粗くなるほど（スリット幅が広がるほど）、ドラム電流のレベルが大きくなる。つまり、これより、グリッド電極４３’の目開きを変えることで、チャージャー線４１から放電される電流量は同じであっても、感光体表面を異なった状態に帯電させることができることがわかる。
【００８０】
目開きが粗くなると、感光体３へと向かう放電電流の通過量を調整して、電位を均一にし、所定電位に安定させる作用は低くなるが、放電電流の通過量が多いために、感光体３表面に十分な電流を与えることができ、感光体３表面を短期間にて帯電させることができる。
【００８１】
反対に、目開きが細かい場合は、放電電流の通過量は少なく、感光体３を短時間で帯電させることには向かないものの、放電電流の通過量を適切に制御して、感光体３の表面の電位を均一に、かつ、設定帯電電位に安定させることができる。
【００８２】
そして、上記帯電装置４は、図８に示すように、感光体３に対し、感光体３の回転方向（矢印Ｘ）と直交する方向を長手方向とし、グリッド電極４３における粗領域５２が感光体３の回転方向上流側に位置し、密領域５３が回転方向下流側に位置するように配設される。
【００８３】
このような構成の帯電装置４においては、感光体３を帯電させるに際し、チャージャー線４１・４１に４ＫＶ〜６ＫＶ程度の電圧が印加されると共に、グリッド電極４３に所望の感光体３の帯電電位に応じたバイアス電圧が印加される。一方、感光体３は、帯電装置４にその表面を対峙するよう回転駆動され、帯電装置４と対峙する印加領域を通過することで、表面が予め定められている設定帯電電位（所定電位）に帯電されることとなる。
【００８４】
上述したように、グリッド電極４３には、粗領域５２と密領域５３とが設けられ、粗領域５２が感光体３の回転方向上流側に位置し、密領域５３が回転方向下流側に位置するように配設されている。そのため、感光体３の表面は、最初に通過する粗領域５２と対峙する間に、設定帯電電位の近傍値まで引き寄せられる（粗帯電）。その後、感光体３の表面は、次に通過する密領域５３と対峙する間に、粗帯電済みの表面電位が、グリッド電位に安定して均一に帯電させるスコロトロン帯電本来の帯電能力によって、上記設定帯電電位に均一に帯電され、安定化することとなる（調整帯電）。
【００８５】
このように、感光体３の表面電位を設定帯電電位の近傍値に引き寄せる粗帯電と、該近傍値にまで引き寄せられた表面電位を均一にし、設定帯電電位に安定化させる調整帯電とに帯電機能を分離し、複数段階で帯電させることで、感光体３の周速度がさらに高速化され、本実施形態のように６００ｍｍ/ｓｅｃであったとしても、オゾンの発生量の増加及び画像形成装置の大型化を極力抑えた状態にて、感光体を所定の電位に均一に安定して帯電させることが可能となる。
【００８６】
なお、グリッド電極４３における粗領域５２及び密領域５３の目開きは、搭載される画像形成装置の感光体の周速度に併せて、適宜設定すればよいものであって、一義的に定まるものではない。たとえ、同一の周速度に対応させるものであっても、グリッド電極４３の材質や厚みに応じて変化するものである。
【００８７】
また、グリッド電極における粗領域５２と密領域５３との境界位置は、図６に示したように、チャージャー線４１が複数本配置されていて、ドラム電流に谷がある場合は、この谷に対応するように配置することが好ましい。ドラム電流が小さい谷の部分は、感光体を帯電させる能力は弱いので、粗領域５２と密領域５３との境界が多少すれても、感光体への帯電状態に与える影響をすくなくでき、帯電の制御が容易になる。
【００８８】
また、チャージャー線が１本の場合は、密領域５３を粗領域５２よりも広くし、ドラム電流のピークの部分が密領域５３に入るようにすることで、より安定した帯電を行うことが可能になる。これは、粗領域５２の帯電能力は、目開きを粗くすることで、上げることができるが、密領域５３の調整帯電の能力は、目開きを粗くしても上がるののではなく、時間が必要となるためである。
【００８９】
さらに、グリッド電極４３における密領域５３と粗領域５２とは、２つの領域である必要はなく、感光体３の回転方向上流側から下流側にかけて、目開きが複数段階で粗から密に変化するものであってもよい。
【００９０】
また、グリッド電極を粗領域と密領域とを設けて１つのスコロトロン帯電器にて粗帯電部と調整帯電部とを実現する構成では、帯電の機能を分離した構成であっても、帯電装置の大型化を回避できるという効果もある。
【００９１】
なお、粗帯電部と調整帯電部とは、別々の帯電器を用いて構成してもよく、帯電方式も適宜組み合わせて設定すればよい。例えば、図１０に示すように、粗帯電部をコロトロン帯電器６０にて構成し、調整帯電部を接触帯電方式（図では、帯電ローラを用いている）の帯電器６１を用いて行う帯電装置６３としてもよい。接触型帯電方式は、帯電電位の制御が容易で帯電電位を安定化できるため、表面の電荷を均一にかつ所定電位に安定化することを目的としている調整帯電部として好適に用いることができる。もちろん、粗帯電部を接触帯電方式を用いて構成してもよい。
【００９２】
また、コロトロン帯電は、帯電電位の制御に適していないので、調整帯電部には不向きであるが、帯電能力が高く、短い時間で感光体３の表面電位を引き上げることができ、粗帯電部には適している。したがって、粗帯電部をコロトロン帯電とする場合、調整帯電部にはスコロトロン帯電を用い、図１１に示すよう帯電装置６２のように、１つのスコロトロン帯電器における感光体３の回転方向下流側にあたる部分にのみグリッド電極４３’’を配置する構成としてもよい。
【実施例】
【００９３】
本実施例では、グリッド電極４３として、粗領域５２のスリット幅が２．４ｍｍ（スリットピッチが２．５５ｍｍ〜２．５７ｍｍ）であり、密領域５３のスリット幅が１．４ｍｍ（スリットピッチが１．５５ｍｍ〜１．５７ｍｍ）のものを用いた。
【００９４】
また、感光体３の周速度を６００ｍｍ/ｓｅｃとし、グリッド電極４３に印加する電圧（グリッド電位）は、ドラム表面電位の設定帯電電位（目標電位）である６５０Ｖとした。また、チャージャー線４１・４１には、Φ６０μのタングステンワイヤーを使用し、電極は共通とした。この条件にて、ワイヤー電流を３００μＡ〜９００μＡまで変化させ、ドラム表面電位を測定した。
【００９５】
また、比較例として、スリット幅及びスリットピッチが全領域において均一であるシングルパターンのグリッド電極を用い、グリッド電極の目開きが異なる以外は、実施例と同じ条件にて同様にドラム表面電位を測定した。比較例１のスリット幅は１．４ｍｍ（スリットピッチは１．５５ｍｍ〜１．５７ｍｍ）、比較例２のスリット幅は１．８ｍｍである。
【００９６】
図９に、測定結果を示す。なお、図９においては、横軸がワイヤー電流であり、縦軸がドラム表面電位である。図９に示すように、実施例及び比較例ともに、ワイヤー電流が大きくなるにつれてドラム表面電位は上昇する。そして、実施例では、ワイヤー電流が９００μＡに近づくにつれて、ドラム表面電位は６５０Ｖに近づき、９００μＡにて６５０Ｖに到達する。つまり、実施例においては、設定帯電電位又はそれに近い電位を得ることができると共に、ワイヤー電流を高電流とした場合においても設定帯電電位を超えることがない。すなわち、高速機においても感光体３の安定帯電が実現されていることが分かる。
【００９７】
これに対し、比較例１では、ワイヤー電流として９００μＡの高電流を流した場合においても、ドラム表面電位は６１５Ｖまでしか上昇せず、設定帯電電位に到達しなかった。すなわち、感光体３を安定に帯電させることはできなかった。また、比較例２では、ワイヤー電流が７００μＡとなった時点でドラム表面電位が６５３Ｖとなり、グリッド電位を超えてしまい、安定した帯電制御を行うことができなかった。
【００９８】
本発明は上述した実施形態、及び実施例に何ら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。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】（ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、スコロトロン帯電を用いた帯電装置に備えられたグリッド電極における目開きを説明する図面である。
【図２】（ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、スコロトロン帯電を用いた帯電装置に備えられた他のグリッド電極における目開きを説明する図面である。
【図３】本実施の一形態である帯電装置が搭載された画像形成装置の構成を示す面図である。
【図４】図３の画像形成装置における、定着ユニットから排紙トレイへと至る搬送路の構成を説明する図面である。
【図５】（ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、上記スコロトロン帯電を用いた帯電装置の構成を示す図面である。
【図６】上記スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、グリッド電極のスリット幅を可変させた場合の、感光体上の長さとドラム電流との関係を示す図面である。
【図７】本発明の実施の一形態を示すものであり、ドラム電流の分布を感光体上の長さに対応する部分に模式的に投影した図面である。
【図８】上記スコロトロン帯電を用いた帯電装置と感光体との配置関係を示す図面である。
【図９】上記スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、グリッド電極のスリット幅を可変させて感光体を帯電させた場合の結果を示す図面である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を示すものであり、粗帯電部がスコロトロン帯電器よりなり、調整帯電部が接触帯電方式の帯電器よりなる構成を示す図面である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、コロトロン帯電による粗帯電部と、スコロトロン帯電による調整帯電部とが、１つのスコロトロン帯電にて実現されている構成を示す図面である。
【図１２】スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、感光体の周速度を可変させた場合の、ワイヤー電流とドラム表面電位及びワイヤー電圧の関係を示す図面である。
【符号の説明】
【０１００】
３ 感光体（静電潜像担持体）
４ 帯電装置
４１ チャージャー線
４２ チャージャーケース（シールド電極）
４３ グリッド電極
５０ スリット（開口）
５１ 多角形の開口
５２ 粗領域（粗帯電部）
５３ 密領域（調整帯電部）
６２ 帯電装置
６３ 帯電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定電位に帯電させる帯電装置であって、
上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、
該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
上記調整帯電部は、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えたスコロトロン帯電器より構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。
【請求項３】
上記調整帯電部は、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触部材を備えた接触型の帯電器より構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。
【請求項４】
上記粗帯電部と上記調整帯電部とは、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えた、１つのスコロトロン帯電器にて構成されており、
該スコロトロン帯電器におけるグリッド電極が、目開きが粗の粗領域と目開きが密の密領域とを有し、粗領域が上記静電潜像担持体の回転方向上流側に配されることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項５】
表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、
上記帯電装置が、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴とする電子写真装置。
【請求項６】
上記調整帯電部は、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触部材を備えた接触型の帯電器より構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電子写真装置。
【請求項７】
上記粗帯電部と上記調整帯電部とは、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えた、１つのスコロトロン帯電器にて構成されており、
該スコロトロン帯電器におけるグリッド電極が、目開きが粗の粗領域と目開きが密の密領域とを有し、粗領域が上記静電潜像担持体の回転方向上流側に配されていることを特徴とする請求項５に記載の電子写真装置。
【請求項１】
電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定電位に帯電させる帯電装置であって、
上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、
該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
上記調整帯電部は、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えたスコロトロン帯電器より構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。
【請求項３】
上記調整帯電部は、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触部材を備えた接触型の帯電器より構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。
【請求項４】
上記粗帯電部と上記調整帯電部とは、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えた、１つのスコロトロン帯電器にて構成されており、
該スコロトロン帯電器におけるグリッド電極が、目開きが粗の粗領域と目開きが密の密領域とを有し、粗領域が上記静電潜像担持体の回転方向上流側に配されることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項５】
表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、
上記帯電装置が、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴とする電子写真装置。
【請求項６】
上記調整帯電部は、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触部材を備えた接触型の帯電器より構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電子写真装置。
【請求項７】
上記粗帯電部と上記調整帯電部とは、静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加されるワイヤーと、該ワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ部材よりなるグリッド電極とを備えた、１つのスコロトロン帯電器にて構成されており、
該スコロトロン帯電器におけるグリッド電極が、目開きが粗の粗領域と目開きが密の密領域とを有し、粗領域が上記静電潜像担持体の回転方向上流側に配されていることを特徴とする請求項５に記載の電子写真装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１２１５７２（Ｐ２００７−１２１５７２Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１１９３７（Ｐ２００５−３１１９３７）
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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