(57)【要約】 【課題】  オゾンの発生量を抑制しつつ、現像剤担持体上の現像剤を均一に帯電させることが可能な画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】  放電部材５１は、全体として、現像ローラ４０の長手方向に沿って延びる長方形状の平板形に形成された導電性部材であり、現像ローラ４０と対向する端面（下端面）には、当該現像ローラ４０に向けて突出した先端先細り状の複数の放電部位５２が一体的に形成されている。これら複数の放電部位５２は、上記現像ローラ４０の長手方向に沿って均等間隔ｄで配列されている。【選択図】  図３
2006145699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される感光体と、
現像剤を担持し、前記感光体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上に担持された現像剤を帯電させる現像剤帯電手段と、を備え、
前記現像剤帯電手段は、先端先細状に形成された放電部位を有する放電部材と、
前記放電部材にバイアスを印加して、前記放電部位と前記現像剤担持体上の現像剤との間でコロナ放電を発生させるコロナ放電発生手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記放電部位の先端は、前記現像剤担持体上に向けられ、
前記放電部位からの放電が前記現像剤担持体上の現像剤以外の部分との間で行われることを規制する放電規制手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記放電部位の先端は、前記現像剤担持体上に向けられ、かつ、前記現像剤担持体との間でのみコロナ放電可能に当該現像剤担持体に対して近接配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記放電部位は複数設けられ、これら複数の放電部位は均等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記放電部位は、その先端が前記現像剤担持体表面上における画像形成領域内に向けて配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体は、回転軸を中心に回動する現像ローラであって、
前記放電部位は前記現像ローラの回転軸方向に沿って複数並べて設けられ、
前記回転軸方向の両端に位置する放電部位は、その先端が前記現像ローラ表面上における画像形成領域内に向けて配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記バイアスは、少なくとも交流成分を含むことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
コロナ放電発生手段は、直流バイアスを発生する直流電源と、交流バイアスを発生する交流電源と、前記直流電源からの直流バイアスと前記交流電源からの交流バイアスとを合成する合成手段と、を備え、
前記バイアスは、前記合成手段にて合成された合成バイアスであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像剤の劣化に関する情報を取得する劣化情報取得手段と、
前記劣化情報取得手段にて取得された劣化情報に基づき前記コロナ放電発生手段によるバイアスを制御するバイアス制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記感光体、前記現像剤担持体及び前記現像剤帯電手段が複数組設けられ、
前記各感光体に対応して複数の転写手段と、
前記転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、を備え、
前記各現像剤担持体によって前記各感光体上に形成された現像剤像を、前記各転写手段によって被転写体に順次転写するタンデム方式の画像形成装置であって、
前記コロナ放電発生手段は、前記被転写体に現像剤像を転写する画像形成順位が下位の現像剤帯電手段よりも上位の現像剤帯電手段の方が絶対値の小さいバイアスを印加することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記転写バイアス印加手段は、前記画像形成順位が下位の転写手段よりも上位の転写手段の方が絶対値の小さい転写バイアスを印加することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記現像剤担持体及び前記現像剤帯電手段が複数組設けられ、
転写手段と、
前記転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、を備え、
前記各現像剤担持体によって前記感光体上に形成された現像剤像を、前記転写手段によって被転写体に順次転写する画像形成装置であって、
前記コロナ放電発生手段は、前記被転写体に現像剤像を転写する画像形成順位が下位の現像剤帯電手段よりも上位の現像剤帯電手段の方が絶対値の小さいバイアスを印加することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記転写バイアス印加手段は、前記画像形成順位が下位の現像剤の転写時よりも上位の転写時の方が絶対値の小さい転写バイアスを印加することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
静電潜像が形成される感光体と、
現像剤を担持し、前記感光体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上に担持された現像剤を帯電させる現像剤帯電手段と、を備え、画像形成装置に対し着脱可能に構成されたプロセスカートリッジであって、
前記現像剤帯電手段は、先端先細状に形成された放電部位を有し、バイアスが印加されることで前記放電部位と前記現像剤担持体上の現像剤との間でコロナ放電を発生させる放電部材を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、特に、現像剤担持体上の現像剤を帯電する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばプリンタ等の画像形成装置は、感光ドラム表面上に画像情報に基づいてレーザ光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像に対して所定の現像バイアスが印加された現像ローラによってトナーを付着させて現像する。そして、感光ドラム上のトナー像が、転写バイアスが印加された転写ローラによって用紙に転写されるようになっている。
【０００３】
そして、従来から現像ローラ上のトナーを帯電させるために現像ローラ上に付着したトナーを帯電させる帯電器を設けた構成がある（下記特許文献１参照）。このような構成によれば、帯電器によって現像ローラ上のトナーを十分に帯電することができるため、トナーの帯電不良により感光ドラムの静電潜像以外にもトナーが付着する、いわゆるかぶりなどの画像品質低下を防止することができる。
【特許文献１】特開平１０−１４８９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１に開示されたものなど従来の構成では、上記帯電器として現像ローラの回転軸に沿って伸びる帯電ワイヤを備え、この帯電ワイヤに放電用電圧を印加してコロナ放電させるものを採用していた。このため、帯電ワイヤでコロナ放電させるために大きな放電開始電圧が必要となり、これに伴ってオゾン発生量が多くなるという問題がある。また、例えば空気中の紙粉やトナーの外添剤等の汚染物質が帯電ワイヤに付着することがあり、このような場合、帯電ワイヤ上において紙粉等が付着した部分について優先的にコロナ放電が発生し、現像ローラ上のトナーへの帯電が不均一になるという問題も生じる。また、上記帯電器は現像ローラ表面に近接配置されるため、この現像ローラ上のトナーの外添剤（例えばシリカ（SiO2＝微粒二酸化ケイ素））が帯電ワイヤに付着し易く、一旦付着した汚染物質を清掃することは困難である。また、この汚染物質が現像器内に混入してしまうおそれもある。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、オゾンの発生量を抑制しつつ、現像剤担持体上の現像剤を均一に帯電させることが可能な画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、現像剤を担持し、前記感光体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤を帯電させる現像剤帯電手段と、を備え、前記現像剤帯電手段は、先端先細状に形成された放電部位を有する放電部材と、前記放電部材にバイアスを印加して、前記放電部位と前記現像剤担持体上の現像剤との間でコロナ放電を発生させるコロナ放電発生手段と、を有することを特徴とする。
なお、「先端先細状に形成された放電部位」には、先端が全周に亘って先細状になっている針形状だけでなく、三角形状の平板形状など、一側面から見て先端先細状になっている形状であってもよい。
「画像形成装置」は、プリンタ（レーザプリンタ）などの印刷装置だけでなく、ファクシミリ装置や、プリンタ機能及びスキャナ機能等を備えた複合機であってもよい。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記放電部位の先端は、前記現像剤担持体上に向けられ、前記放電部位からの放電が前記現像剤担持体上の現像剤以外の部分との間で行われることを規制する放電規制手段を備えることを特徴とする。
なお、「放電規制手段」としては、例えば、現像剤担持体以外の導電性部材を放電部位に対して現像剤担持体よりも離間させた構成や、放電部位の周囲を現像剤担持体との対向部分を除いて絶縁部材で覆う構成などが含まれる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記放電部位の先端は、前記現像剤担持体上に向けられ、かつ、前記現像剤担持体との間でのみコロナ放電可能に当該現像剤担持体に対して近接配置されていることを特徴とする。
なお、請求項３の構成には、例えば、帯電器によく用いられる背面電極を設けない構成や、放電部位の先端を他の導電部材よりも現像剤担持体に最も接近させて配置した構成などが含まれる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記放電部位は複数設けられ、これら複数の放電部位は均等間隔で配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記放電部位は、その先端が前記現像剤担持体表面上における画像形成領域内に向けて配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体は、回転軸を中心に回動する現像ローラであって、前記放電部位は前記現像ローラの回転軸方向に沿って複数並べて設けられ、前記回転軸方向の両端に位置する放電部位は、その先端が前記現像ローラ表面上における画像形成領域内に向けて配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記バイアスは、少なくとも交流成分を含むことを特徴とする。
なお、「少なくとも交流成分を含むバイアス」には、交流電圧又は交流電流（この場合、現像剤担持体上の現像剤を帯電させたい極性の振幅レベルが逆の極性の振幅レベルよりも大きい交流電圧・交流電流や、現像剤担持体上の現像剤を帯電させたい極性の時間間隔が逆の極性となる時間間隔よりも長い交流電圧・交流電流を印加する必要がある。）のみであっても、また、交流成分に直流成分を合成した電圧・電流であってもよい。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置において、コロナ放電発生手段は、直流バイアスを発生する直流電源と、交流バイアスを発生する交流電源と、前記直流電源からの直流バイアスと前記交流電源からの交流バイアスとを合成する合成手段と、を備え、前記バイアスは、前記合成手段にて合成された合成バイアスであることを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像剤の劣化に関する情報を取得する劣化情報取得手段と、前記劣化情報取得手段にて取得された劣化情報に基づき前記コロナ放電発生手段によるバイアスを制御するバイアス制御手段と、を備えることを特徴とする。
なお、「劣化情報」としては、例えば画像形成した被記録媒体の枚数や、現像剤担持体である現像ローラの回転回数、或いは、現像剤担持体上の現像剤の帯電量を直接測定（例えば現像剤担持体の表面電位を測定）し、その測定結果であってもよい。ここで、被記録媒体には、用紙などの紙製の被記憶媒体に限らず、ＯＨＰシートなどのプラスチック製の被記録媒体などであってもよい。
また、「バイアスを制御」する方法としては、電圧レベルを変更する構成、電流レベルを変更する構成、デューティ比を変更する構成などがある。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記感光体、前記現像剤担持体及び前記現像剤帯電手段が複数組設けられ、前記各感光体に対応して複数の転写手段と、前記転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、を備え、前記各現像剤担持体によって前記各感光体上に形成された現像剤像を、前記各転写手段によって被転写体に順次転写するタンデム方式の画像形成装置であって、前記コロナ放電発生手段は、前記被転写体に現像剤像を転写する画像形成順位が下位の現像剤帯電手段よりも上位の現像剤帯電手段の方が絶対値の小さいバイアスを印加することを特徴とする。
なお、「被転写体」には、用紙などの紙製のものに限らず、ＯＨＰシートなどのプラスチック製のものであってもよい。更には、中間転写体であってもよい。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記転写バイアス印加手段は、前記画像形成順位が下位の転写手段よりも上位の転写手段の方が絶対値の小さい転写バイアスを印加することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体及び前記現像剤帯電手段が複数組設けられ、転写手段と、前記転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、を備え、前記各現像剤担持体によって前記感光体上に形成された現像剤像を、前記転写手段によって被転写体に順次転写する画像形成装置であって、前記コロナ放電発生手段は、前記被転写体に現像剤像を転写する画像形成順位が下位の現像剤帯電手段よりも上位の現像剤帯電手段の方が絶対値の小さいバイアスを印加することを特徴とする。
なお、「被転写体」には、用紙などの紙製のものに限らず、ＯＨＰシートなどのプラスチック製のものであってもよい。更には、中間転写体であってもよい。
【００１８】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の画像形成装置において、前記転写バイアス印加手段は、前記画像形成順位が下位の現像剤の転写時よりも上位の転写時の方が絶対値の小さい転写バイアスを印加することを特徴とする。
【００１９】
請求項１４の発明に係るプロセスカートリッジは、静電潜像が形成される感光体と、現像剤を担持し、前記感光体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤を帯電させる現像剤帯電手段と、を備え、画像形成装置に対し着脱可能に構成されたプロセスカートリッジであって、前記現像剤帯電手段は、先端先細状に形成された放電部位を有し、バイアスが印加されることで前記放電部位と前記現像剤担持体上の現像剤との間でコロナ放電を発生させる放電部材を備えることを特徴とする。
なお、「バイアス」は、プロセスカートリッジ内に設けられた印加手段によって印加される構成であっても、プロセスカートリッジの外部に設けられた印加手段によって印加される構成であってもよい。
また、請求項１４の発明の現像剤帯電手段に対して、上記請求項２〜７のいずれかに記載の構成を適用したものであってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
＜請求項１，１４の発明＞
本発明によれば、コロナ放電を発生させる放電部位が先端先細状に形成されているから、帯電ワイヤを有する帯電器を用いた構成に比べて比較的に低いレベルのバイアス（放電開始電圧、放電開始電流）でコロナ放電させることができ、オゾンの発生量を抑制することができる。また、先端先細状の放電部位であれば、紙粉やシリカ（SiO2＝微粒二酸化ケイ素）等の汚染物質が多少付着しても突出した放電部位で優先的にコロナ放電がされるため、汚染物質の付着による影響を抑制することができる。
【００２１】
＜請求項２，３の発明＞
例えば、放電部材の背後に背面電極を設けて、この放電部材と背面電極との間でコロナ放電をさせ、そこから漏れたイオンを現像剤担持体上の現像剤に供給する構成がある。しかしながら、この構成では、放電電流のほどんどが背面電極に流れ込むため、現像剤担持体上の現像剤を効率よく帯電させることができないという問題がある。また、現像剤担持体上の現像剤への帯電に真に寄与したイオン量を把握することが困難であり、当該現像剤の帯電量が適正な値になるようにバイアスを制御することができないという問題があった。
これに対して、請求項２の発明では、放電規制手段によって放電部位と現像剤担持体上の現像剤との間でコロナ放電をさせる構成とした。また、請求項３の構成では、放電部位先端と現像剤担持体との間でのみコロナ放電が発生するように両者を近接配置した構成とした。従って、現像剤を効率よく帯電できる他、コロナ放電発生手段、放電部材及び現像剤担持体を含む閉回路に流れる電流を検知することにより、現像剤への帯電に真に寄与したイオン量を把握することができ、これに基づき適正な帯電制御を行うことができる。
【００２２】
＜請求項４の発明＞
本発明によれば、複数の放電部位は互いに均等間隔で配置されているから、現像剤担持体上の現像剤を均一に帯電することができる。
【００２３】
＜請求項５，６の発明＞
通常、放電部位でのコロナ放電は放射状に発生するため、請求項５，６の発明のように、放電部位の先端を現像剤担持体（現像ローラ）表面における画像形成領域の内側に向けて配置すれば、不要な放電を防止でき、効率よく帯電を行うことができる。
【００２４】
＜請求項７，８の発明＞
例えば、放電部材に直流のバイアスを印加する場合、このバイアスレベルが低いと、現像剤担持体上の現像剤において各放電部位間に対応する部分が帯電されず、この帯電不足によりかぶりなどが発生し得る。一方、単に、直流のバイアスレベルを高くすると、今度は現像剤担持体上の現像剤が過剰帯電され結局かぶりが発生する。
そこで、請求項７の構成では、放電部材に少なくとも交流成分を含むバイアスを印加する構成とした。印加するバイアスに交流成分を加えることによって、ある範囲に対して局所的に電荷が供給され、帯電結果にムラが生じてしまうことを良好に防止できる。一方、請求項８のように構成すれば、交流バイアスの振幅範囲を直流バイアスの印加によって容易にシフトさせることが可能となるため、目標とする現像剤の帯電極性に合致したバイアスを印加しやすいというメリットがある。
【００２５】
＜請求項９の発明＞
画像形成動作が繰り返されると、それに連れて現像剤は劣化し帯電性能が低下する。そこで、本発明では、その劣化情報を取得し、この劣化情報に応じたバイアスを放電部材に印加することで、現像剤の劣化に影響されることなく安定した帯電を確保することができる。
【００２６】
＜請求項１０，１１の発明＞
本発明の画像形成装置は、複数組の感光体、現像剤担持体及び現像剤帯電手段によって被転写体に順次画像形成するタンデム方式のものである。このものでは、画像形成順位が上位側の組によって被転写体に転写された現像剤が下位側の組によって画像形成される度に帯電量が多くなる、いわゆるチャージアップ現象で、被転写体に転写された現像剤が下位の組の感光体に逆転写したり、下位の組の現像剤が被転写体に転写しにくくなったりすることがある。
これを回避する方法としては、請求項１０の構成では、画像形成順位が下位の現像剤帯電手段よりも上位の現像剤帯電手段の方が絶対値の小さいバイアスを印加する構成とした。更に請求項１１の構成では、画像形成順位が下位の転写手段よりも上位の転写手段の方が絶対値の小さい転写バイアスを印加する構成とした。これにより、チャージアップ現象をより確実に抑制できる。しかも、この構成の下、上記各発明を適用することにより、現像剤帯電手段へのバイアス制御を適切に行うことができる。
【００２７】
＜請求項１２，１３の発明＞
本発明の画像形成装置は、複数組の現像剤担持体及び現像剤帯電手段によって感光体を順次現像し、被転写体に画像形成する転写体方式のものである。このものでも、やはり上記タンデム方式のものと同様にチャージアップ現象が発生する。
これを回避する方法としては、請求項１２の構成では、画像形成順位が下位の現像剤帯電手段よりも上位の現像剤帯電手段の方が絶対値の小さいバイアスを印加する構成とした。更に請求項１３の構成では、前記画像形成順位が下位の現像剤の転写時よりも上位の転写時の方が絶対値の小さい転写バイアスを印加する構成とした。これにより、チャージアップ現象をより確実に抑制できる。しかも、この構成の下、上記各発明を適用することにより、現像剤帯電手段へのバイアス制御を適切に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図６を参照しつつ説明する。
１．レーザプリンタの構成
図１は、本実施形態の画像形成装置としてのレーザプリンタ１の概略構成を示す側断面図である。このレーザプリンタ１は、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応する４つの感光体ドラム３１を備えたダイレクトタンデム型のカラーレーザプリンタである。なお、以下の説明において、図１における右側を前方とする。
【００２９】
（１）給紙トレイ
レーザプリンタ１は、装置本体としての本体ケーシング２の下部に前方へ引き出し可能に装着された給紙トレイ３を備えている。給紙トレイ３は、薄皿状をなし、その内側に画像を形成するための用紙４（被転写体、被記録媒体）を積載可能となっている。また、給紙トレイ３の底面には、用紙４の前端側を持ち上げるように傾動可能な用紙押圧板（図示せず）が設けられている。給紙トレイ３の前端上方位置には、前後に並んだピックアップローラ５及び給紙ローラ６と、バネ７の付勢により給紙ローラ６に圧接する分離パッド８が設けられ、さらに給紙ローラ６の斜め前上方には一対の紙粉取りローラ１０が設けられている。
【００３０】
給紙トレイ３の最上位にある用紙４は、用紙押圧板の付勢力によってピックアップローラ５に向かって押圧され、ピックアップローラ５の回転によって、給紙ローラ６と分離パッド８との間に向けて搬送開始される。そして、その用紙４は、給紙ローラ６の回転によって、給紙ローラ６と分離パッド８との間に挟まれたときに１枚ごとに捌かれて斜め前上方へと送られ、その１枚の用紙は、一対の紙粉取りローラ１０によって紙粉が取り除かれた後、紙粉取りローラ１０の斜め後上方位置に配された一対のレジストローラ１２に搬送される。また、本体ケーシング２の前面には、用紙４を手差しで給紙するための給紙口１３が設けられている。ここから給紙された用紙４は、手差し用給紙ローラ１４によって同じくレジストローラ１２に搬送される。レジストローラ１２では、用紙４の斜行を補正した上でその用紙４を搬送ベルト１６上に送る。
【００３１】
（２）搬送ベルト
搬送ベルト１６は、前後に離間して配置された一対のベルト支持ローラ１７Ａ，１７Ｂ間に、後端下がりに傾斜した姿勢で張架されており、後側のベルト支持ローラ１７Ａが回転駆動されることにより循環移動する。搬送ベルト１６の内側には、後述のプロセスカートリッジ２３に設けられた各感光体ドラム３１と対向配置される４つの転写ローラ１８が前後方向に一定間隔で並んで設けられ、各感光体ドラム３１と対応する転写ローラ１８との間に搬送ベルト１６を挟んだ状態となっている。また、搬送ベルト１６の下側には、搬送ベルト１６上に付着した残留トナーを清掃するためのクリーニングローラ１９が設けられている。レジストローラ１２から送り出された用紙４は、搬送ベルト１６の上面に静電吸着され、搬送ベルト１６の循環移動に伴って後方へ搬送される。
【００３２】
（３）画像形成部
搬送ベルト１６の上方には、搬送ベルト１６上を搬送される用紙４に対し画像を形成するための画像形成部２１が設けられている。この画像形成部２１は、マゼンタ，イエロー，シアン，ブラックの各色に対応した、露光手段としてのスキャナ部２２及びプロセスカートリッジ２３を計４組備えて構成されており、これらのスキャナ部２２及びプロセスカートリッジ２３が前後に交互に並んで配置されている。
【００３３】
（ａ）スキャナ部
スキャナ部２２は、図示しないレーザダイオードが発生したレーザ光Ｌを所定面に沿って順次方向を変えるように反射するポリゴンミラー２４と、そのポリゴンミラー２５に反射されたレーザ光Ｌをプロセスカートリッジ２３の感光体ドラム３１に向けて折り返す折返しミラー２６と、そのレーザ光Ｌの光路に設けられたｆθレンズ２７とを、スキャナケース２８内に収納して構成されている。各スキャナケース２８は、外形が板状をなしており、それぞれ上端側が前側へ向かうように傾斜した姿勢で取り付けられている。
【００３４】
（ｂ）プロセスカートリッジ
プロセスカートリッジ２３は、枠状のカートリッジフレーム３０の下部に、感光体ドラム３１及びスコロトロン型帯電器３２を備え、カートリッジフレーム３０の上側に現像手段としての現像カートリッジ３４を備えて構成されている。
【００３５】
感光体ドラム３１は、円筒形状をなし、最表層がポリカーボネートなどからなる正帯電性の感光層により形成されるドラム本体３１Ａと、このドラム本体３１Ａの軸心において、ドラム本体３１Ａの長手方向に沿って延びる金属製のドラム軸３１Ｂとを備えている。感光体ドラム３１は、ドラム軸３１Ｂがカートリッジフレーム３０に支持されることでドラム軸３１Ｂを中心に回転自在に設けられている。また、感光体ドラム３１は、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動される。
【００３６】
スコロトロン型帯電器３２は、感光体ドラム３１の後側斜め上方において、感光体ドラム３１と接触しないように所定間隔を隔てて、感光体ドラム３１と対向配置されている。このスコロトロン型帯電器３２は、タングステン等の帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させることにより、感光体ドラム３１の表面を一様に正極性に帯電させる。
【００３７】
現像カートリッジ３４は、カートリッジフレーム３０に対して着脱可能に装着されている。この現像カートリッジ３４は、下側に開口部３６を有する箱形のケース３７を備えている。ケース３７は、前面側に平坦面３７Ａを備えており、現像カートリッジ３４は、この平坦面３７Ａが上端側が前側に向かうように傾斜した姿勢で本体ケーシング２内に装着され、またこの平坦面３７Ａとほぼ平行方向に着脱される。ケース３７内の上部には各色のトナー（現像剤）が充填されるトナー収容室３８が形成されている。トナー収容室３８内にはアジテータ（図示せず）が設けられ、このアジテータが図示しないモータからの動力の入力により回転駆動されることで内部のトナーが撹拌される。トナー収容室３８の下側には、供給ローラ３９、現像ローラ４０、層厚規制ブレード４１および現像剤帯電器５０等が設けられている。なお、上記トナーは、正帯電体の非磁性１成分現像剤であり、懸濁重合あるいは乳化重合によって製造されており、略球形をなし、流動性が極めて良好である。
【００３８】
供給ローラ３９は、ケース３７に回転可能に支持されており、金属製のローラ軸を、導電性の発泡材料からなるローラ本体で被覆することにより構成されている。また、この供給ローラ３９は、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動される。
【００３９】
現像ローラ４０は、供給ローラ３９の斜め後下方において、供給ローラ３９と互いに圧縮されるように接触した状態で、ケース３７に回転可能に支持されている。また、現像ローラ４０は、現像カートリッジ３４がカートリッジフレーム３０に装着された状態において、感光体ドラム３１に対向して接触する。この現像ローラ４０は、金属製のローラ軸４０Ａ（本発明の「回転軸」に相当）を、導電性のゴム材料からなるローラ本体４０Ｂで被覆することにより構成されている。また、現像ローラ４０は、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動される。
【００４０】
層厚規制ブレード４１は、リン青銅またはステンレス鋼等で形成された薄い板状の板バネ４１Ａの先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる押圧部４１Ｂを備えている。この層厚規制ブレード４１は、現像ローラ４０の上方においてケース３７に支持されて、押圧部４１Ｂが板バネ４１Ａの弾性力によって現像ローラ４０に圧接されている。
【００４１】
トナー収容室３８から放出されたトナーは、供給ローラ３９の回転により現像ローラ４０に供給され、このとき、供給ローラ３９と現像ローラ４０との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ４０上に供給されたトナーは、現像ローラ４０の回転に伴って、層厚規制ブレード４１の押圧部４１Ｂと現像ローラ４０との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ４０上に担持される。
【００４２】
感光体ドラム３１の表面は、その回転に伴って、まず、スコロトロン型帯電器３２により一様に正帯電された後、スキャナ部２２からのレーザ光Ｌの高速走査により露光され、用紙４に形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
【００４３】
次いで、現像ローラ４０の回転により、現像ローラ４０上に担持されかつ正帯電されているトナーが、感光体ドラム３１に対向して接触するときに、感光体ドラム３１の表面上に形成されている静電潜像に供給される。これにより、感光体ドラム３１の静電潜像は、可視像化され、感光体ドラム３１の表面には、反転現像によるトナー像が担持される。
【００４４】
その後、感光体ドラム３１の表面上に担持されたトナー像は、搬送ベルト１６によって搬送される用紙４が、感光体ドラム３１と転写ローラ１８との間の転写位置を通る間に、転写ローラ１８に印加される転写バイアス電圧（−Ｖ５〜−Ｖ８）によって、用紙４に転写される。トナー像が転写された用紙４は、次いで定着器４３に搬送される。
【００４５】
（４）定着器
定着器４３は、図１に示すように、本体ケーシング２内における搬送ベルト１６の後方に配置されている。この定着器４３は、互いに対向配置された加熱ローラ４４及び加圧ローラ４５等から構成され、用紙４上に転写されたトナー像を紙面に熱定着させる。そして、熱定着された用紙４は、Ｕターン状に折り返しつつ本体ケーシング２の上部に設けられた排紙ローラ４６へ搬送される。本体ケーシング２の上面には、ヒンジ部４７Ａを中心に開閉可能なカバー４７が設けられ、そのカバー４７の上面が排紙ローラ４６から排出された画像形成後の用紙４が積載される排紙トレイ４８になっている。また、このカバー４７を開放することにより、図２に示すように、本体ケーシング２内のプロセスカートリッジ２３が交換可能となる。
【００４６】
（５）現像剤帯電器
図３は、放電部材５１と現像ローラ４０とを示した斜視図である。また、図４は、現像剤帯電器５０の放電部材５１と現像ローラ４０とを示した模式図である。
【００４７】
さて、本実施形態では、図１に示すように、各プロセスカートリッジ２３において、層厚規制ブレード４１の後方に現像剤帯電器５０が設けられている。この現像剤帯電器５０は、現像ローラ４０の表面上に担持されたトナーを十分に帯電させることで、トナーの帯電不良により感光ドラム３１上の静電潜像以外にもトナーが付着する、いわゆるかぶりなどの画像品質低下を防止するためのものである。
【００４８】
現像剤帯電器５０は、正極性の放電バイアス電圧Ｖ１〜Ｖ４が印加される放電部材５１を備えて構成されている。また、現像剤帯電器５０は、通常のコロトロン帯電器等と異なり、背面電極を有しておらず、放電部材５１と現像ローラ４０との間でのみ優先的にコロナ放電をさせる構成となっている。
【００４９】
より具体的には、放電部材５１は、図３，４に示すように、全体として、現像ローラ４０の長手方向（ローラ軸４０Ａ方向）に沿って延びる長方形状の平板形に形成された導電性部材であり、現像ローラ４０と対向する端面（下端面）には、当該現像ローラ４０に向けて突出した先端先細り状の複数の放電部位５２が一体的に形成されている。これら複数の放電部位５２は、上記現像ローラ４０の長手方向に沿って均等間隔ｄで配列されている。なお、この間隔ｄは、コロナ放電時に隣合う放電部位５２同士の放電が干渉しない間隔に調整されている。
【００５０】
また、図４に示すように、これらのうち、現像ローラ４０の長手方向における両端に位置する放電部材５２Ａ，５２Ａは、その先端が、現像ローラ４０の長手方向における各端部よりも内側に対向するように設計されている。即ち、現像ローラ４０のローラ本体４０Ｂが本発明の「画像形成領域」に相当する。これは、各放電部位５２におけるコロナ放電は放射状に広がるため、両端に位置する放電部位５２Ａからの放電が現像ローラ４０のローラ本体４０Ｂ以外の部分、例えば現像ローラ４０のローラ軸４０Ａとの間で生じることによる不要な放電を防止して帯電効率を高めるためのである。
【００５１】
（６）バイアス印加のための回路構成
図５は、各現像剤帯電器５０に放電バイアス電圧（Ｖ１〜Ｖ４）、各転写ローラに転写バイアス電圧（−Ｖ５〜−Ｖ８）をそれぞれ印加するための電気的構成を示した回路図である。各放電部材５１は、交流電圧源６０からの交流バイアス電圧を、直流電圧源６１の直流バイアス電圧分だけオフセットした合成バイアス電圧が印加される。交流電圧源６０は、放電バイアス制御回路６２から与えられるＰＷＭ（Pulse Width Modulation。パルス幅変調）信号Ｓ１〜Ｓ４に応じたデューティ比の交流波電圧信号を出力する。
【００５２】
ここで、放電バイアス制御回路６２は、例えば直流電圧源６１と放電部材５１との間に接続された電流検出手段としてのシャント抵抗６３の負荷電圧レベルを検知してフィードバックするようになっている。前述したように、本実施形態では、放電部材５１と現像ローラ４０との間でのみコロナ放電を行う構成なので、上記シャント抵抗６３の負荷電圧レベルは、現像剤帯電器５０から現像ローラ４０への単位時間当たりにおける帯電量にほぼ一致或いは比例する。従って、放電バイアス制御回路６２は、このシャント抵抗６３の負荷電圧レベルに基づき現像剤帯電器５０から現像ローラ４０への単位時間当たりの帯電量を正確に把握することができ、これが帯電目標量になるように交流電圧源６０に与えるＰＷＭ信号Ｓ１〜Ｓ４のデューティ比を適宜変更するよう動作するのである。
【００５３】
図５中、転写バイアス印加回路６４は、各転写ローラ１８に負極性の転写バイアス電圧を印加するものである。ここで、上流側（同図で右側。本発明でいう「画像形成順位が上位」に相当。）のプロセスカートリッジ２３によって用紙４に転写されたトナーの帯電量は、下流側のプロセスカートリッジ２３でのトナー転写が行われる度に増大する（チャージアップ現象）。そして、いわゆるチャージアップ現象で、用紙４上において帯電量が多くなったトナーが下流側のプロセスカートリッジ２３の感光体ドラム３１に逆転写したり、当該プロセスカートリッジ２３からのトナーが用紙４に転写されにくくなったりする。
そこで、本実施形態では、最上流側の転写ローラ１８に−Ｖ５の転写バイアス電圧を印加し、その下流側（同図で左側）の転写ローラ１８に−Ｖ６（｜−Ｖ６｜＞｜−Ｖ５｜）の転写バイアス電圧を印加する。また、その更に下流側の転写ローラ１８に−Ｖ７（｜−Ｖ７｜＞｜−Ｖ６｜）の転写バイアス電圧を印加し、最下流側の転写ローラ１８に−Ｖ８（｜−Ｖ８｜＞｜−Ｖ７｜）の転写バイアス電圧を印加する。
【００５４】
そして、これに対応して、各放電部材５１による帯電量も上流側のものよりも下流側のものの方が大きくなるように上記帯電目標値が設定されている。具体的には、最上流の現像剤帯電器５０にＶ１の放電バイアス電圧を印加し、その下流側の現像剤帯電器５０にＶ２（Ｖ２＞Ｖ１）の放電バイアス電圧を印加する。更に下流側の現像剤帯電器５０にＶ３（Ｖ３＞Ｖ２）の放電バイアス電圧を印加し、最下流側の現像剤帯電器５０にＶ４（Ｖ４＞Ｖ３）の放電バイアス電圧を印加する。
帯電量の調整は、例えば、放電バイアス制御回路６２からのＰＷＭ信号Ｓ１〜Ｓ４のデューティ比を互いに変えることで実現できる。また、交流電圧源６０からの交流バイアス電圧の振幅レベル、直流電圧源６１の直流バイアス電圧のレベルを互いに変えることでも実現できる。
【００５５】
（７）トナー劣化に対する制御
図６は、画像形成を行った用紙４の印刷枚数と、トナーの帯電性能の劣化度合いとの関係を示した関係図である。トナーは、供給ローラ３９と現像ローラ４０との間、現像ローラ４０と層厚規制ブレード４１との間における摩擦帯電などによって劣化し、徐々に帯電性能が低下していく。例えば、図６（Ａ）に示すように、所定の限界枚数、例えば６０００枚印刷した頃から、帯電性能低下によるかぶりが発生するおそれがある。従って、現像カートリッジ３４にまだトナーが残っているにもかかわらず新品のトナーに交換する必要が生じ得る。
【００５６】
そこで、図６（Ｂ）に示すように、この摩擦帯電による帯電性能低下分を補うように、現像剤帯電器５０による帯電量を調整することが望ましい。即ち、本実施形態では、放電バイアス制御回路６２は、搬送ベルト１６によって搬送される用紙４を検知する検出センサ６５からの検出信号Ｓ５をカウントし、このカウント数に応じて、例えばＰＷＭ信号Ｓ１〜Ｓ４のデューティ比を大きくしていき、各現像剤帯電器５０による帯電量を経時的に増加させるようにしている。これにより、トナーが劣化してもかぶりを防止できる。
【００５７】
これに対して、図６（Ｃ）に示すように制御するのがより望ましい。要するに、トナーの帯電性能の低下は、摩擦帯電が主な原因である。そこで、供給ローラ３９と現像ローラ４０との間、現像ローラ４０と層厚規制ブレード４１との間のうち少なくともいずれか一方の押圧力（ニップ力）を当初から軽減させておいて、その軽減した分を各現像剤帯電器５０による帯電で補うようにするのである。このような構成であれば、例えば上記６０００枚を超えてもトナーの劣化を抑制でき、高品質の画像形成を長期に亘って維持することができる。
【００５８】
２．本実施形態の効果
（１）本実施形態によれば、コロナ放電を発生させる放電部位５２が先端先細状に形成されているから、帯電ワイヤを有する帯電器を用いた構成に比べて比較的に低いレベルの放電バイアス電圧でコロナ放電させることができ、オゾンの発生量を抑制することができる。また、先端先細状の放電部位５２であれば、紙粉やシリカ等の汚染物質が多少付着しても突出した放電部位５２で優先的にコロナ放電がされるため、汚染物質の付着による影響を抑制することができる。しかも、複数の放電部位５２は互いに均等間隔ｄで配置されているから、現像ローラ４０上のトナーを均一に帯電することができる。
【００５９】
（２）また、現像剤帯電器５０は、背面電極を設けず放電部位５２と現像ローラ４０との間でのみコロナ放電させる構成である。従って、トナーを効率よく帯電できる他、放電部位５２及び現像ローラ４０を含む回路上のシャント抵抗６３の負荷電圧に基づき実際のコロナ放電による帯電量を正確に把握することができる。
【００６０】
（３）放電部材５１に直流バイアス電圧のみを印加する場合、この直流バイアス電圧レベルが小さすぎると、図４（Ａ）に示すように、各放電部位５２からの放電が十分に広がらず、帯電されない部分が生じてしまう。一方、直流バイアス電圧レベルを大きくすると、同図（Ｂ）に示すように、電荷が過剰に供給され、トナー層の表面電位が上昇し、結局かぶりが発生してしまう。これに対して、本実施形態のように、交流バイアス電圧を放電部材５１に与えることで、同図（Ｃ）に示すように、現像ローラ４０の外周面全体を一様に帯電することができる。
【００６１】
（４）また、図６（Ｂ）（Ｃ）に示すように、画像形成した用紙４の印刷枚数（劣化情報）の増加に伴って、現像剤帯電器５０による帯電量を増加させる構成とした。従って、現像剤帯電器５０による帯電量をトナーの劣化状態に応じて必要最小限に抑えることが可能となる。
【００６２】
（５）更に、本実施形態では、下流側の現像剤帯電器５０よりも上流側の現像剤帯電器５０の方が絶対値の小さい放電バイアス電圧を印加するとともに、下流側の転写ローラ１８よりも上流側の転写ローラ１８の方が絶対値の小さい転写バイアス電圧を印加する構成とした。つまり、上流側では転写ローラ１８への転写バイアス電圧の絶対値を下流側よりも小さくすることで、これに対応して現像剤帯電器５０による帯電量を下流側よりも少なくしている。従って、上流側で用紙４に転写されたトナーは帯電量が少なく、下流側において順次転写されても逆転写したり、下流側のトナーの転写を阻止するほどの帯電量になることを抑制できる。
【００６３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のカラーレーザプリンタ１としたが、４色以外であってもよく、例えば６色等のレーザプリンタや単色のレーザプリンタなどであってもよい。
【００６４】
（２）上記実施形態において、放電部材５２を、現像ローラ４０との対向側以外の周囲を絶縁部材（放電規制手段）で覆うようにしてもよい。このようにすれば、放電部材５２と現像ローラ４０との間のみでのコロナ放電をより確実なものとすることができる。
【００６５】
（３）上記実施形態では、トナーは正帯電体を用いたが、負帯電体であってもよい。この場合、放電バイアス電圧を負極性とし、転写バイアス電圧を正極性とする必要がある。
【００６６】
（４）また、上記実施形態では、交流バイアス電圧に直流バイアス電圧を合成した合成バイアスを放電部材５１に印加する構成であったが、交流バイアス電圧をそのまま放電部材５１に印加する構成であってもよい。この場合、現像ローラ４０上のトナーを帯電させたい極性と同じ極性のデューティ比を５０％超にすればよい。
【００６７】
（５）上記実施形態では、タンデム方式のレーザプリンタ１を例に挙げて説明したが、これに限らず、共通の感光体に対して複数のプロセスカートリッジにより順次現像し、この感光体に形成された現像剤像を被転写体（中間転写体や用紙）に転写する、転写体方式のものであってもよい。この場合、転写バイアス印加回路によって順次実行される各色のトナー（正帯電体）の転写タイミングで時系列的に転写手段への転写バイアス電圧を変えることで実現できる。つまり、最初の転写タイミングよりも次の転写タイミングでの転写バイアス電圧の絶対値を大きくし、更に次の転写タイミングでの転写バイアス電圧の絶対値をより大きくしていくのである。この構成においても、トナーは負帯電体であってもよい。この場合、放電バイアス電圧を負極性とし、転写バイアス電圧を正極性とする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を示した側断面図
【図２】プロセスカートリッジを取り出したときのレーザプリンタを示す側断面図
【図３】放電部材と現像ローラとを示した斜視図
【図４】現像剤帯電器の放電部材と現像ローラとを示した模式図
【図５】各現像剤帯電器に放電バイアス電圧、各転写ローラに転写バイアス電圧をそれぞれ印加するための電気的構成を示した回路図
【図６】用紙の印刷枚数と、トナーの帯電性能の劣化度合いとの関係を示した関係図
【符号の説明】
【００６９】
１…レーザプリンタ（画像形成装置）
４…用紙（被転写体、被記録媒体）
１８…転写ローラ（転写手段）
２３…プロセスカートリッジ
３１…感光ドラム（感光体）
４０…現像ローラ（現像剤担持体）
４０Ａ…ローラ軸（回転軸）
５０…現像剤帯電器（現像剤帯電手段）
５１…放電部材
５２…放電部位
６０…交流電圧源（交流電源）
６１…直流電圧源（直流電源、合成手段）
６２…放電バイアス制御回路（バイアス制御手段）
６４…転写バイアス印加回路（転写バイアス印加手段）
６５…検出センサ（劣化情報取得手段）
【図１】
2006145699.tif 000003
【図２】
2006145699.tif 000004
【図３】
2006145699.tif 000005
【図４】
2006145699.tif 000006
【図５】
2006145699.tif 000007
【図６】
2006145699.tif 000008