(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電を受ける被放電部材の長手方向に沿って張架された細線からなる複数本の放電電極と、前記複数本の放電電極の各々の周囲を囲むように配置された対向電極とを備え、前記複数本の放電電極に高電圧を印加することによって放電するとともに、前記放電電極の張架方向と概ね直交する方向であって、前記被放電部材の表面に対して傾斜したエアーフローを作用させた状態で使用される放電装置において、前記放電電極とエアーフロー上流側の対向電極との電界強度をＥ（Ｕ）、前記放電電極とエアーフロー下流側の対向電極との電界強度をＥ（Ｌ）としたとき、Ｅ（Ｕ）＜Ｅ（Ｌ）となる位置に放電電極を配置したことを特徴とする放電装置。
【請求項２】
前記放電電極に印加した直流成分のバイアスをＶwire、前記対向電極に印加した直流成分のバイアスをＶshieldとし、前記放電電極と対向電極との距離をｄとしたとき、前記Ｅ（Ｕ）及びＥ（Ｌ）が共に、
【数１】
0003721949.tif 000005
を満足することを特徴とする請求項１記載の放電装置。
【請求項３】
前記放電電極に印加した直流成分に交流成分を重畳させたバイアスのうち、交流成分のバイアスをＶwire、前記対向電極に印加した直流成分のバイアスをＶshieldとし、前記放電電極と対向電極との距離をｄとしたとき、前記Ｅ（Ｕ）及びＥ（Ｌ）が共に、
【数２】
0003721949.tif 000006
を満足することを特徴とする請求項１記載の放電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像形成装置に使用されるスコロトロンやコロトロン等のコロナ放電を利用した放電装置に関し、特に、コロナ放電に伴って発生するイオン風の向きを制御するように構成した放電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の複写機やプリンター等の画像形成装置は、感光体ドラムの表面を所定の電位に一様に帯電した後、当該感光体ドラムの表面に画像露光を施して、画像情報に対応した静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器によって可視像化することにより、トナー像を形成し、当該トナー像を記録用紙上に転写・定着することにより、画像を形成するように構成されている。
【０００３】
かかる画像形成装置においては、感光体ドラムの表面を所定の電位に一様に帯電したり、当該感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を、記録用紙に転写する前に帯電して、トナー像の帯電量を制御したり、感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録用紙上に転写したり、あるいは感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録用紙上に転写した後に、当該感光体ドラムの表面をクリーニングする前に除電して、クリーニング性を向上させたりするために、コロナ放電を利用したスコロトロンやコロトロン等の放電装置が使用されている。
【０００４】
上記コロナ放電を利用したスコロトロンやコロトロン等の放電装置は、コロナ放電に伴ってオゾンや窒素酸化物などの放電生成物が発生し、これらのオゾンや窒素酸化物などの放電生成物は、感光体ドラムを劣化させるため、できるだけ感光体ドラムに接触しないようにする必要がある。
【０００５】
そのための手段としては、例えば、特開平１−２３７５６９号公報に開示されているように、被帯電部材と対向するように放電シールドを配設するとともに、この放電シールドによって囲まれる空間内に放電ワイヤを張設し、上記放電ワイヤに高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、コロナ放電によって被帯電部材を帯電させるコロナ放電装置において、上記放電ワイヤから被帯電部材に向かう電界よりも逆方向に向かう電界が大きくなるように設定するとともに、放電シールドの背面側に通気用の開口部を設けるように構成したものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記従来の放電装置の場合には、コロナ放電に伴ってオゾンや窒素酸化物などの放電生成物が、感光体ドラムに接触して、感光体ドラムが劣化するのを防止する効果が得られるものの、放電ワイヤから被帯電部材に向かう電界よりも逆方向に向かう電界が大きくなるように設定しているため、必然的に感光体ドラムの帯電効果等が低下してしまい、高速の画像形成装置には、対応することができないという問題点を有している。
【０００７】
そこで、高速の画像形成装置であっても、感光体ドラムの表面を所定の電位に帯電することが可能なように、放電ワイヤーを感光体ドラムに近づけた場合には、感光体ドラムに向かう放電生成物が増加して、感光体ドラムの劣化が早まるばかりでなく、グリッド電極に放電生成物が付着することによる帯電むらも引き起こしやすくなるという新たな問題点が生じる。
【０００８】
このため、上記従来の放電装置では、その周囲にエアーフローを形成し、積極的に放電生成物を排気する方法が、一般に採られている。
【０００９】
しかしながら、上記の如く放電装置１００の周囲にエアーフローＡを形成し、積極的に放電生成物を排気するように構成した場合には、図１０に示すように、放電ワイヤー１０１が放電シールド１０２の水平方向に沿った中央部に位置すると、放電中には電気力線に沿って形成されるイオン風Ｉが、左右に均等に発生するため、エアーフローＡを一方向に向かうように形成すると、エアーフローＡがイオン風Ｉとぶつかり乱流をおこすため、排気効率が落ちるばかりでなく、乱流が発生する部分のグリッド電極１０３に付着する放電生成物にむらができ、帯電むらを加速してしまうという別の問題点が生じる。
【００１０】
さらに、上記放電装置１００において放電効率を高めるため、図１０に示すように、放電ワイヤ１０１を複数本設けた場合には、それぞれの放電ワイヤ１０１がそれぞれのシールド１０２の中央に配置されていると、各放電ワイヤ１０１のイオン風Ｉがぶつかり合い、それだけでグリッド電極１０３に放電生成物の付着むらが生じるという問題点を有している。
【００１１】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速の画像形成装置に対応することができ、しかも、エアーフローを利用して効率良く放電生成物を排気することができるとともに、グリッド電極等に付着する放電生成物にむらができ、帯電むらが発生するのを防止することが可能な放電装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、請求項１に記載された発明は、放電を受ける被放電部材の長手方向に沿って張架された細線からなる複数本の放電電極と、前記複数本の放電電極の各々の周囲を囲むように配置された対向電極とを備え、前記複数本の放電電極に高電圧を印加することによって放電するとともに、前記放電電極の張架方向と概ね直交する方向であって、前記被放電部材の表面に対して傾斜したエアーフローを作用させた状態で使用される放電装置において、前記放電電極とエアーフロー上流側の対向電極との電界強度をＥ（Ｕ）、前記放電電極とエアーフロー下流側の対向電極との電界強度をＥ（Ｌ）としたとき、Ｅ（Ｕ）＜Ｅ（Ｌ）となる位置に放電電極を配置したことを特徴とする放電装置である。
【００１４】
さらに、請求項２に記載された発明は、前記放電電極に印加した直流成分のバイアスをＶwire、前記対向電極に印加した直流成分のバイアスをＶshieldとし、前記放電電極と対向電極との距離をｄとしたとき、前記Ｅ（Ｕ）及びＥ（Ｌ）が共に、
【数３】
0003721949.tif 000002
を満足することを特徴とする請求項１記載の放電装置である。
【００１５】
又、請求項３に記載された発明は、前記放電電極に印加した直流成分に交流成分を重畳させたバイアスのうち、交流成分のバイアスをＶwire、前記対向電極に印加した直流成分のバイアスをＶshieldとし、前記放電電極と対向電極との距離をｄとしたとき、前記Ｅ（Ｕ）及びＥ（Ｌ）が共に、
【数４】
0003721949.tif 000003
を満足することを特徴とする請求項１記載の放電装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としての白黒専用の高速複写機を示すものである。
【００１８】
図２において、１は複写機の本体を示すものであり、この複写機本体１の上部には、原稿２を１枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置３と、当該自動原稿搬送装置３によって搬送される原稿２の画像を読み取る原稿読取装置４が配設されている。この原稿読取装置４は、プラテンガラス５上に載置された原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー７及びハーフレートミラー８、９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光して、この画像読取素子１１によって原稿２の反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。
【００１９】
上記原稿読取装置４によって読み取られた原稿２の反射光像は、白黒の原稿反射率データとして画像処理装置１２に送られ、この画像処理装置１２では、原稿２の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、ガンマ補正、枠消し、移動編集等の所定の画像処理が施される。
【００２０】
そして、上記の如く画像処理装置１２で所定の画像処理が施された画像データは、原稿階調データとしてＲＯＳ１３（Ｒａｓｔｅｒ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｃａｎｎｅｒ）に送られ、このＲＯＳ１３では、原稿階調データに応じてレーザー光による画像露光が行われる。なお、上記高速複写機は、プリンターとしても機能するように構成されており、当該高速複写機がプリンターとして機能する場合には、画像処理装置１２にパーソナルコンピュータ等のホストコンピュータから画像データが入力され、当該画像処理装置１２で所定の画像処理が施された後、ＲＯＳ１３に原稿階調データとして出力されるようになっている。
【００２１】
上記複写機本体１の内部には、白黒のトナー像を形成可能な画像形成手段Ａが配設されている。この画像形成手段Ａは、主として、静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム１７と、前記感光体ドラム１７上に形成された静電潜像を現像して白黒のトナー像を形成可能な現像手段としての現像装置１８とから構成されている。
【００２２】
上記ＲＯＳ１３は、図２に示すように、図示しない半導体レーザーを原稿階調データに応じて変調し、この半導体レーザーからレーザー光ＬＢを階調データに応じて出射する。この半導体レーザーから出射されたレーザー光ＬＢは、回転多面鏡１４によって偏向走査され、ｆ・θレンズ１５及び反射ミラー１６を介して像担持体としての感光体ドラム１７上に走査露光される。
【００２３】
上記ＲＯＳ１３によってレーザー光ＬＢが走査露光される感光体ドラム１７は、図示しない駆動手段によって矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。この実施の形態では、高速の白黒専用の複写機となっており、感光体ドラム１７の回転速度（周速）であるプロセススピードは、例えば、４３０ｍｍ／ｓというように、大幅に高速に設定されている。この感光体ドラム１７の表面は、本発明に係る放電装置のの一実施の形態としての一次帯電用のスコロトロン１９によって、予め所定の極性（例えば、マイナス極性）及び電位に帯電された後、原稿階調データに応じてレーザー光ＬＢが走査露光されることによって静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１７上に形成された静電潜像は、白黒の現像装置１８によって、例えば、感光体ドラム１７の帯電極性と同極性のマイナス極性に帯電したトナーによって反転現像され、白黒のトナー像となる。尚、上記感光体ドラム１７上に形成されたトナー像は、必要に応じて転写前帯電器２０によってマイナス極性等の帯電を受け、電荷量が調整されるようになっている。
【００２４】
上記感光体ドラム１７上に形成された白黒のトナー像は、当該感光体ドラム１７の下部に配置された中間転写体としての中間転写ベルト２１上に、第１の転写手段としての一次転写ロール２２によって転写される。この中間転写ベルト２１は、駆動ロール２３、従動ロール２４ａ、従動ロール２４ｂ、テンションロール２４ｃ、従動ロール２４ｄ及び二次転写手段の一部を構成する対向ロールとしてのバックアップロール２５によって、感光体ドラム１７の周速と同一の移動速度で矢印方向に沿って回動可能に支持されている。
【００２５】
上記中間転写ベルト２１には、感光体ドラム１７上に形成された白黒のトナー像が、一次転写ロール２２によって転写される。この中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像は、所定のタイミングで二次転写位置へと搬送される転写部材としての転写用紙２６上に、中間転写ベルト２１を支持するバックアップロール２５と、当該バックアップロール２５に圧接する二次転写手段の一部を構成する二次転写ロール２７の圧接力及び静電気力によって転写される。上記転写用紙２６は、図２に示すように、電子写真複写機本体１内の下部に配置された複数の転写用紙収容部材としての給紙カセット２８、２９、３０、３１の何れかから、所定のサイズのものがフィードロール２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａによって給紙される。給紙された転写用紙２６は、複数の搬送ロール３２及びレジストロール３３によって、所定のタイミングで中間転写ベルト２１の二次転写位置まで搬送される。そして、上記転写用紙２６には、上述したように、二次転写手段としてのバックアップロール２５と二次転写ロール２７とによって、中間転写ベルト２１上から白黒のトナー像が転写されるようになっている。
【００２６】
また、上記中間転写ベルト２１上から白黒のトナー像が転写された転写用紙２６は、中間転写ベルト２１から分離された後、バキューム搬送ベルト３４によって本願発明に係る定着装置３５へと搬送され、この定着装置３５によって熱及び圧力でトナー像が転写用紙２６上に定着され、片面複写の場合には、そのまま排紙トレイ３６上に排出されて画像の複写工程が終了する。
【００２７】
一方、両面複写の場合には、第１面（表面）に白黒の画像が形成された転写用紙２６を、そのまま排紙トレイ３６上に排出せずに、図示しない反転ゲートによって下向きに搬送方向が変更され、３つのロールが圧接されたトリロール３７及び反転ロール３８によって、反転通路３９へと一旦搬送される。そして、上記転写用紙２６は、今度は逆転する反転ロール３８によって両面用通路４０へと搬送され、この両面用通路４０に設けられた搬送ロール４１によってレジストロール３３まで一旦搬送されて停止する。転写用紙２６は、中間転写ベルト２１上のトナー像と同期して、再度レジストロール３３によって搬送が開始され、当該転写用紙２６の第２面（裏面）に対してトナー像の転写・定着工程が行われた後、排出トレイ３６上に排出されるようになっている。
【００２８】
この実施の形態では、転写工程が終了した後の感光体ドラム１７の表面から残留トナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置４２が設けられている。また、上記中間転写ベルト２１の駆動ロール２３の近傍には、転写工程が終了した後の中間転写ベルト３２の表面から残留トナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置４３が設けられている。
【００２９】
なお、図２中、４４は手差しトレイを示している。
【００３０】
図３は上記複写機の画像形成手段Ａを示す構成図である。
【００３１】
この複写機では、上述したように、感光体ドラム１７の表面が一次帯電用のスコロトロン１９によって所定の電位に一様に帯電された後、当該感光体ドラム１７の表面には、ＲＯＳ１３によって白黒の画像が露光され、静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１７の表面に形成された静電潜像は、現像装置１８によって現像され、当該感光体ドラム１７の表面には、白黒のトナー像Ｔが形成される。
【００３２】
上記感光体ドラム１７上に形成された白黒のトナー像Ｔは、感光体ドラム１７と中間転写ベルト２１とが接触する一次転写位置において、感光体ドラム１７上から中間転写ベルト２１の表面に転写される。この一次転写位置には、中間転写ベルト２１の裏面側に半導電性の一次転写用のバイアスロール２２が配設されており、中間転写ベルト２１は、一次転写用のバイアスロール２２によって感光体ドラム１７の表面に接触するようになっている。一次転写用のバイアスロール２２には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、感光体ドラム１７上に形成されたトナー像Ｔは、中間転写ベルト２１上に圧接力及び静電気力によって転写される。
【００３３】
このようにして中間転写ベルト２１に一次転写された未定着トナー像Ｔは、中間転写ベルト２１の回転に伴って、転写用紙２６の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送される。
【００３４】
そして、この転写用紙２６は、前述したように、所定の給紙カセット２８、２９、３０、３１からフィードロール２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａによって給紙され、搬送ロール３２によってレジストロール３３まで搬送され、レジストロール３３によって所定のタイミングで、二次転写ロール２７と中間転写ベルト２１とのニップ部間に給送される。
【００３５】
また、二次転写位置における中間転写ベルト２１の裏面側には、二次転写ロール２７の対向電極をなすバックアップロール２５が配設されている。二次転写位置では、所定のタイミングで半導電性の二次転写ロール２７が中間転写ベルト２１に圧接し、当該バックアップロール２５にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加することにより、中間転写ベルト２１上に転写された未定着トナー像Ｔは、前記二次転写位置において転写用紙２６上に静電的に二次転写される。
【００３６】
この実施の形態では、図３に示すように、二次転写ロール２７にトナーの帯電極性と同極性の電圧を直接印加するのではなく、当該二次転写ロール２７に中間転写ベルト２１を介して圧接するバックアップロール２５に、バイアスロール４５によって転写バイアス電圧印加手段としての図示しない転写バイアス用高圧電源から、トナーの帯電極性と同極性の電圧を印加するように構成されている。しかし、二次転写ロール２７にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を直接印加するように構成しても勿論よい。
【００３７】
そして、未定着トナー像Ｔが転写された転写用紙２６は、中間転写ベルト２１から剥離され、バキューム搬送ベルト３４によって定着装置３５に送り込まれ、未定着トナー像Ｔの定着処理がなされる。
【００３８】
上記中間転写ベルト２１は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン等の合成樹脂又は各種のゴムに、カーボンブラック等の導電化剤を適当量分散させて、その体積抵抗率が１０6 〜１０14Ω・ｃｍとなるように調整したフィルム状のベルトによって形成されている。この中間転写ベルト２１の厚さは、例えば、０．１ｍｍに設定される。なお、上記中間転写ベルト２１の周長は、感光体ドラム１７の周長の整数倍（例えば、３倍）に設定されている。
【００３９】
また、上記二次転写ロール２７は、必要に応じて、中間転写ベルト２１と接離可能に配設されており、画像形成動作を開始する場合に、二次転写ロール２７が中間転写ベルト２１に圧接するように構成されている。
【００４０】
さらに、上記二次転写ロール２７は、カーボンを分散したウレタンゴムのチューブからなる表面層と、カーボンを分散した発泡ウレタンゴムからなる内部層とを備えており、当該二次転写ロール２７の表面には、フッ素コートが施されている。この二次転写ロール２７は、その体積抵抗率が１０3 〜１０10Ω・ｃｍに設定され、ロール径がφ２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば３０°（アスカＣ）に設定される。
【００４１】
一方、上記バックアップロール２５は、カーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブからなる表面層と、ＥＰＤＭのゴムからなる内部層とを備えており、その表面抵抗率が１０7 〜１０10Ω／□で、ロール径がφ２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカＣ）に設定される。
【００４２】
図１はこの実施の形態１に係る放電装置としてのスコロトロンを示すものである。
【００４３】
このスコロトロン１９は、図１に示すように、所定の太さのタングステンワイヤー等の細線からなる２本の放電電極５０、５１と、当該放電電極５０、５１の各々の周囲に配置された対向電極５２とを備えるように構成されている。上記スコロトロン１９は、ステンレスやアルミニウム等の金属によって、細長い断面矩形状に形成された対向電極としての放電シールド５２を備えており、この放電シールド５２の内部は、幅方向の中央部が仕切り壁５３によって２つに仕切られている。そして、上記放電シールド５２の２つに仕切られた内部には、放電電極としての放電ワイヤ５０、５１がそれぞれ張架されている。
【００４４】
また、上記放電シールド５２の被放電部材としての感光体ドラム１７側の側面は、全面が開口５４されているとともに、当該放電シールド５２の背面側には、エアーフローＡを放電シールド５２の内部に導入するための開口部５５、５６が、約１／２程度の開口幅で中央部に開口されている。
【００４５】
この実施の形態では、感光体ドラム１７の回転方向に沿ったエアーフローＡを形成するため、当該感光体ドラム１７の回転方向上流側から下流側に向けて、斜めにエアーフローＡが、図示しないブロワー等によって形成するように設定されている。
【００４６】
また、上記スコロトロン１９の放電シールド５２の内部には、感光体ドラム１７側の開口部５４近傍の端部に、放電電極としてのタングステンワイヤー等の細線からなる放電ワイヤー５０、５１が張設されている。これらの放電ワイヤー５０、５１は、放電シールド５２内の感光体ドラム１７側の開口部５４近傍の端部において、幅方向の中央部よりも、感光体ドラム１７の回転方向下流側の側壁に近い位置に配置されている。つまり、この実施の形態では、放電ワイヤー５０、５１が、感光体ドラム１７の回転方向下流側の側壁５３、５２ａ、即ちエアーフローＡの下流側の側壁５３、５２ａに近い位置に配置されている。上記放電ワイヤ５０、５１と感光体ドラム１７の回転方向下流側の側壁５３、５２ａとの距離は、例えば、いずれもａ（ｍｍ）に設定される。
【００４７】
さらに、上記放電シールド５２の感光体ドラム１７側の開口部５４近傍には、メッシュ状のグリッド電極５７が配置されている。
【００４８】
上記スコロトロン１９の放電ワイヤ５０、５１には、図１に示すように、例えば、−５ｋＶ程度の直流の高電圧が、直流高圧電源５８によって印加されているとともに、放電シールド５２は、グランドに接地されている。また、上記スコロトロン１９のグリッド電極５７には、感光体ドラム１７の帯電電位と略等しい直流の電圧が、直流電源５９によって印加されている。
【００４９】
このように、上記放電ワイヤ５０、５１に直流高圧電源５８によって例えば−５ｋＶ程度の直流の高電圧を印加することにより、当該放電ワイヤ５０、５１から放電シールド５２に向かって電界Ｅが形成される。
【００５０】
この実施の形態では、上記放電ワイヤ５０、５１とエアーフローＡ上流側の放電シールド５３、５２ａとの電界強度をＥ（Ｕ）、当該放電ワイヤ５０、５１とエアーフローＡ下流側の放電シールド５３、５２ａとの電界強度をＥ（Ｌ）としたとき、Ｅ（Ｕ）＜Ｅ（Ｌ）となる位置に放電ワイヤ５０、５１が張架されている。
【００５１】
また、上記のごとく、放電ワイヤ５０、５１をエアーフローＡ下流側の放電シールド５３、５２ａに近い位置に配置することにより、当該放電ワイヤ５０、５１とエアーフローＡ下流側の放電シールド５３、５２ａとの電界強度Ｅ（Ｌ）は、大きくなるが、当該電界強度Ｅ（Ｌ）が過大となると、火花放電が生じる可能性が高くなる。
【００５２】
そこで、この実施の形態では、上記放電ワイヤ５０、５１に印加した直流成分のバイアス電圧をＶwire、放電シールド５２に印加した直流成分のバイアス電圧をＶshieldとし、放電ワイヤ５０、５１と放電シールド５２との距離をｄとしたとき、電界強度Ｅ（Ｕ）、Ｅ（Ｌ）共に、
【数５】
0003721949.tif 000004
を満足するように設定されている。
【００５３】
ここで、０．８（ＫＶ／ｍｍ）というパラメータは、スコロトロン１９において、火花放電が生じるのを確実に防止することが可能な安全率を見込んだ値である。
【００５４】
以上の構成において、この実施の形態に係る放電装置では、次のようにして、高速の画像形成装置に対応することができ、しかも、エアーフローを利用して効率良く放電生成物を排気することができるとともに、グリッド電極等に付着する放電生成物にむらができ、帯電むらが発生するのを防止することが可能となっている。
【００５５】
すなわち、この実施の形態に係るスコロトロンでは、図２及び図３に示すように、例えば、周速４３０ｍｍ／ｓで回転する感光体ドラム１７の表面を、所定の電位に帯電する際に、図１に示すように、放電ワイヤ５０、５１に所定の高電圧（例えば、−５ＫＶ）を印加することにより、コロナ放電を生成させ、当該コロナ放電に伴って発生するイオンによって、感光体ドラム１７の表面を帯電する。また、上記スコロトロン１９では、放電シールド５２の開口部５４にグリッド電極５７が設けられているため、感光体ドラム１７の帯電電位がグリッド電極５７に印加される電圧に略等しくなると、コロナ放電に伴って発生するイオンが、感光体ドラム１７側に向かわずに、グリッド電極５７に流れ込み、感光体ドラム１７の表面は、所定の電位に一様に帯電される。
【００５６】
その際、上記スコロトロン１９では、コロナ放電に伴って、オゾンや窒素酸化物などの放電生成物が発生するが、当該スコロトロン１９には、その背面側から感光体ドラム１７の回転方向下流側に向けてエアーフローＡが形成されているため、オゾンや窒素酸化物などの放電生成物は、エアーフローＡによって感光体ドラム１７の回転方向下流側に向けて排気される。
【００５７】
また、上記スコロトロン１９では、放電ワイヤ５０、５１がエアーフローＡの下流側の放電シールド５２の側壁５３、５２ａに近い位置に配置されているため、放電ワイヤ５０、５１とエアーフローＡ上流側の放電シールド５２との電界強度をＥ（Ｕ）、当該放電ワイヤ５０、５１とエアーフローＡ下流側の放電シールド５２との電界強度をＥ（Ｌ）としたとき、Ｅ（Ｕ）＜Ｅ（Ｌ）となる。そのため、上記放電ワイヤ５０、５１のコロナ放電に伴って発生するイオン風Ｉは、電界強度Ｅ（Ｕ）及びＥ（Ｌ）の分布に従って流れるため、図１に示すように、エアーフローＡ下流側の放電シールド５３、５２ａに向けて形成されるイオン風Ｉの方が、エアーフロー上流側の放電シールドに向けて形成されるイオン風Ｉよりも強くなる。
【００５８】
その結果、上記スコロトロン１９では、図１に示すように、エアーフローＡ下流側の放電シールド５３、５２ａ近傍において、エアーフローＡとイオン風Ｉが同一の方向を向き、しかも強いイオン風Ｉによって効率良く、オゾンや窒素酸化物などの放電生成物が排気される。また、上記エアーフローＡ上流側の放電シールド５２ｂ近傍においては、エアーフローＡとイオン風Ｉが逆方向となるが、エアーフローＡ上流側の放電シールド５２ｂに向けて形成されるイオン風Ｉは、弱いため、エアーフローＡとイオン風Ｉとの間で乱流が発生し難く、やはり、エアーフローＡによって効率良く、オゾンや窒素酸化物などの放電生成物を排気することができる。
【００５９】
このように、イオン風Ｉ自体が方向性及び強度分布を持つので、エアーフローＡの向きと合わせることで、少ない風量でも効率的に排気することができ、かつ乱流によるむらも抑えることができる。そのため、高速の画像形成装置に対応することができ、しかも、エアーフローＡを利用して効率良く放電生成物を排気することができるとともに、グリッド電極５７等に付着する放電生成物にむらができ、帯電むらが発生するのを防止することが可能となっている。また、イオン風自体が方向性を持つので、エアーフローＡの向きと合わせることで、少ない風量でも効率的に排気することができ、装置のブロワー等の送風又は排気ファンを小型化することができる。
【００６０】
実験例
本発明者は、上記スコロトロン１９の効果を確認するために、図１及び図４に示すように、放電ワイヤ５０、５１から放電シールド５２までの距離ａを変化させたスコロトロン１９を試作し、感光体ドラム１７の回転方向に沿った位置のオゾン濃度を測定する実験を行った。
【００６１】
図５は上記実験結果を示すものであり、図中、タイプ１は、ａ＝７．７ｍｍに設定した場合を、タイプ２は、ａ＝６．５ｍｍに設定した場合を、それぞれ示している。尚、放電シールドの１つの開口幅は、１５．４ｍｍに設定されている。
【００６２】
この図５から明らかなように、本発明に係るスコロトロン１９の場合には、感光体ドラム１７の回転方向に沿った位置のオゾン濃度を、特に当該感光体ドラム１７の回転方向上流側のクリーニングブレード４２側やスコロトロン１９の入口側等のオゾン濃度を、大幅に低下させることができることがわかる。また、スコロトロン１９の出口側等においても、オゾン濃度を従来に比べて低下させることができる。
【００６３】
なお、図６はスコロトロンの放電ワイヤーに高電圧を印加することによって形成される電界を、コンピュータのシミュレーションによって求めた結果を示すものである。
【００６４】
また、上記の実施の形態では、図１に示すように、放電ワイヤ５０、５１を放電シールド５２の開口部５４寄りの端部に配置することにより、放電ワイヤ５０、５１の生じるコロナ放電のうち、略１／２のコロナ放電が感光体ドラム１７側に向かうため、当該感光体ドラム１７を効率良く帯電することができ、高速化に対応することが可能となる。
【００６５】
さらに、上記の実施の形態では、図７に示すように、中央部の仕切り壁５３の先端５３ａを、放電シールド５２の開口部５４端縁よりもわずか（例えば、０．５ｍｍ程度）に突出するように形成することにより、２本の放電ワイヤ５０，５１に生じるコロナ放電が互いに干渉するのを防止することができる。
【００６６】
なお、前記実施の形態では、２本の放電ワイヤ５０，５１を有するスコロトロン１９について説明したが、放電ワイヤー５０は、図８に示すように、１本であっても、３本以上であっても良いことは勿論である。また、グリッド電極を有するスコロトロンに限らず、グリッド電極を有しないコロトロンであっても勿論良い。
【００６７】
また、前記実施の形態では、２本の放電ワイヤ５０、５１の位置をずらす際に、当該２本の放電ワイヤ５０、５１と放電シールドの側壁５３、５２ａとの距離ａを共に等しく設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９に示すように、２本の放電ワイヤ５０、５１と放電シールドの側壁５３、５２ａとの距離ａ、ｂを異ならせても良い。この場合、例えば、距離ｂ＞ａなる関係を満たすように設定することにより、上流側に位置する放電ワイヤ５０に生じるイオン風Ｉが強くなるようにしても良い。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、高速の画像形成装置に対応することができ、しかも、エアーフローを利用して効率良く放電生成物を排気することができるとともに、グリッド電極等に付着する放電生成物にむらができ、帯電むらが発生するのを防止することが可能な放電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はこの発明に係る放電装置の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】  図２はこの発明の実施の形態１に係る放電装置を適用した画像形成装置を示す構成図である。
【図３】  図３はこの発明の実施の形態１に係る放電装置を適用した画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。
【図４】  図４はこの発明の実施の形態１に係る放電装置の実験例を示す説明図である。
【図５】  図５は実験結果を示すグラフである。
【図６】  図６（ａ）〜（ｄ）は電界の強度分布を示す模式図である。
【図７】  図７はこの発明の実施の形態１に係る放電装置の変形例を示す説明図である。
【図８】  図８はこの発明に係る放電装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図９】  図９はこの発明に係る放電装置の更に他の実施の形態を示す構成図である。
【図１０】  図１０（ａ）（ｂ）は従来の放電装置をそれぞれ示す構成図である。
【符号の説明】
１７：感光体ドラム (被放電部材）、１９：スコロトロン (放電装置）、５０、５１：放電ワイヤ、５２：放電シールド、ａ：放電ワイヤから放電シールドまでの距離、Ａ：エアーフロー、Ｉ：イオン風。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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