(57)【要約】【課題】  電子写真方式の画像形成装置において、放電電極とグリッド電極とを含む帯電装置の放電により感光体表面を帯電させるに際し、グリッド電極にトナーなどが付着することによって感光体の表面電位が不安定になるのを防止する。【解決手段】  感光体ドラム２３と、信号光５０を照射する光走査ユニットと、現像ローラ２６ａと、転写ローラ２８ａと、クリーニングユニット２９とを含む電子写真プロセス部２１を有する画像形成装置１において、帯電装置２４のグリッド電極５４の表面電位を検知するグリッド表面電位検知手段５６と、グリッド表面電位検知手段５６から出力される検知結果に応じてグリッド電極５４に印加する電圧を制御することによって、感光体２３の表面電位を、長期間にわたって画像形成に適した範囲内に安定的に保持する。【選択図】      図２
2006221082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電により感光体表面に電圧を印加して該表面を帯電させる電極と、
感光体を臨む面に開口部を有し、その内部に電極を収容するシールドケースと、
電極と感光体との間に設けられて感光体表面の帯電電位を制御するグリッド電極と、
グリッド電極の表面状態を検知するグリッド表面検知手段と、
グリッド表面検知手段から出力されるグリッド電極の表面電位に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御する表面電位制御手段とを含むこと特徴とする帯電装置。
【請求項２】
グリッド表面検知手段は、
グリッド電極の表面電位を検知するグリッド表面電位検知手段であることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
帯電装置は、
さらに帯電装置の使用時間を積算する帯電装置積算手段を含み、
表面電位制御手段は、帯電装置積算手段から出力される使用積算時間に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置。
【請求項４】
帯電装置は、
さらに電極が放電する際にシールドケースに流れるケース電流およびグリッド電極に流れるグリッド電流をそれらの合計値として検出するケース・グリッド電流検知手段と、
ケース・グリッド電流検知手段により出力されるケース電流値とグリッド電流値との和からグリッド電圧値を算出する演算手段とを含み、
表面電位制御手段は、演算手段から出力されるグリッド電圧値に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項５】
帯電装置は、さらに、シールドケースおよびグリッド電極に電圧を印加するケース・グリッド電源を含み、
ケース・グリッド電流検知手段によるケース電流値とグリッド電流値の和が、ケース・グリッド電源に負帰還されることを特徴とする請求項４記載の帯電装置。
【請求項６】
その表面に静電荷像が形成される感光体と、感光体の表面を帯電させるための帯電装置と、帯電した感光体表面に画像情報に基づく信号光を照射して静電荷像を形成する露光手段と、感光体の表面に形成される静電荷像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録材に転写させる転写手段と、記録材に転写されるトナー像を定着させる定着手段とを含む画像形成装置において、
帯電装置は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置は、さらに画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知手段を含み、
表面電位制御手段は、湿度検知手段から出力される湿度に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
画像形成装置は、さらに感光体の使用時間を積算する感光体積算手段を含み、
表面電位制御手段は、感光体積算手段から出力される使用積算時間に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項６または７記載の画像形成装置。
【請求項９】
画像形成装置は、さらに感光体の帯電電流値を検知する感光体電流検知手段を含み、
表面電位制御手段は、感光体電流検知手段から出力される帯電電流値に応じて、感光体の帯電電流が所定の値になるように、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの、電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として表面に光導電性物質を含む感光層を形成した感光体を用い、感光体表面に電荷を付与して均一に帯電させた後、種々の作像プロセスにて画像情報に対応する静電潜像を形成し、この静電潜像を、現像手段から供給されかつトナーを含む現像剤により現像して可視像とし、この可視像を紙などの記録材に転写した後、現像ローラによって加熱および加圧し、記録材に定着させることにより、記録紙上に画像が形成される。
【０００３】
このような画像形成装置では、感光体表面を帯電させるには、帯電装置が用いられる。帯電装置には、感光体に対してコロナ放電を行うための電極と、必要に応じて感光体表面と電極との間に設けられて、電極により感光体表面に付与される電荷量ひいては感光体表面の帯電電位を制御する電極であるグリッド電極と、電極およびグリッド電極を支持する支持部材とを含んで構成される。グリッド電極は感光体表面の帯電電位をほぼ正確に制御できるので、現在では、グリッド電極を設けた帯電装置が主流になりつつある。グリッド電極には、ステンレス鋼、タングステンなどからなるワイヤグリッド、ステンレス鋼などからなる金属板（グリッド基材）に多数の貫通孔が形成された多孔板状グリッド電極などが使用される。
【０００４】
帯電装置用の電極としては、ワイヤ電極、複数の針状部を有する金属板電極（以後「針状電極」と称す）などが用いられる。これらの中でも、構成部品が少なく、寿命が長く、オゾン発生量が少なく、断線が起こらないので故障が少ないといった利点を有する針状電極が好ましく使用される。針状電極は、主にステンレス鋼などの鉄系金属材料からなる金属板にエッチングを施して複数の針状部を形成することにより作製される。エッチングにより作製される針状電極は、エッチング加工の電極とも呼ばれる。この針状電極のエッチング加工断面は滑らかさに欠け、針状部の先端部分には放電を行うためのエッジが複数存在するため、また、複数の針状部の先端部分に存在するエッジの形状が不揃いであるため、各針状部の放電が不均一になる。その結果、感光体表面の帯電電位が充分に制御できなくなり、感光体表面の帯電電位が不均一になる。
【０００５】
グリッド電極および針状電極の材料になるステンレス鋼などの鉄系金属材料は、高い耐久性を有する反面、高湿環境下での水分、帯電動作時のコロナ放電により発生するオゾンなどによって酸化され易いという欠点を有する。そして、グリッドおよび針状電極を長時間にわたって使用する上では、高湿環境下での使用、オゾンとの接触などは避けることができない。このため、ステンレス鋼などの金属材料からなるグリッド電極および針状電極では、空気中の水分、オゾンなどによって腐食が発生し、その耐久性が低下する。それとともに、針状部からコロナ放電するために針状電極に印加される高圧の制御能力が低下し、感光体表面の帯電電位が不均一になり、所望の帯電電位を常に安定して感光体表面に付与できない。また、グリッド電極は、トナーを担持する感光体表面の近傍に配置されるので、トナーなどが付着することによってグリッド電極自体の帯電電位が不均一かつ不安定になり、感光体表面に安定的に所望の帯電電位を付与できない。
【０００６】
このような解決すべき課題に鑑み、たとえば、グリッド電極の表面に金めっきを施すことが行われる（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１は、ワイヤ電極と、多孔状ステンレス鋼製金属板の表面にパルス電流を用いる電解めっき法により直接金めっき層を形成した板状グリッド電極とを含む帯電装置を開示する。この板状グリッド電極も金めっき層が剥離し難く、耐腐食性が高く、感光体表面の帯電電位の制御性も良好である。この板状グリッド電極に前記のような好ましい特性を充分に発揮させるには、金めっき層の厚みを０．３μｍ以上とすることが必要である。加えて、板状グリッド電極は感光体とほぼ同じ寸法を有する比較的大きな部材であるから、めっき層を厚くしなければならないことも相俟って、金の使用量は必然的に増加する。しかしながら、そのような金の多用は、帯電装置ひいては画像形成装置の価格を必要以上に上昇させ、画像形成装置の長所の一つである、比較的低価格であることに基因する汎用性を損なうものである。したがって、金などの高価な材料を用いることなく、耐久性および感光体表面での帯電電位の制御性に優れる針状電極や板状グリッド電極を有する帯電装置が望まれる。
【０００７】
また、感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを含む画像形成装置において、感光体の表面電位を制御する表面電位制御部と、感光体の使用時間を積算する使用時間積算部とを含み、感光体の使用累積時間に応じて表面電位を制御する制御部を設けたことを特徴とする画像形成装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この画像形成装置は、たとえば、感光体の経時劣化を補正するために、感光体の使用累積時間に応じて帯電手段のグリッド電極により感光体の表面電位を制御するものである。また、特許文献２の画像形成装置では、さらに湿度検知手段を設け、湿度検知手段により検知される湿度に応じて感光体の表面電位を制御することも行われる。
【０００８】
しかしながら、特許文献２の画像形成装置においては、感光体の表面電位の制御をグリッド電極によって実施するけれども、前述のように、グリッド電極そのものが空気中の水分、オゾンなどによって腐食を起こし、所望の帯電電位を安定的に感光体表面に付与できないという解決すべき課題を有する。したがって、グリッド電極のみにより感光体の表面電位を制御することは、実際には実現可能性が低い。
【０００９】
このように、従来には、グリッド電極の表面電位を制御することによって、感光体の表面電位を一定に保持しようとする技術思想は見当たらない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１６６５６９号公報
【特許文献２】特開２００３−７６０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、グリッド電極の表面電位を制御することによって感光体に安定的に所定の表面電位を付与できる帯電装置および該帯電装置を含む画像形成装置を提供する
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、放電により感光体表面に電圧を印加して該表面を帯電させる電極と、
感光体を臨む面に開口部を有し、その内部に電極を収容するシールドケースと、
電極と感光体との間に設けられて感光体表面の帯電電位を制御するグリッド電極と、
グリッド電極の表面状態を検知するグリッド表面検知手段と、
グリッド表面検知手段から出力されるグリッド電極の表面電位に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御する表面電位制御手段とを含むこと特徴とする帯電装置である。
【００１３】
さらに本発明の帯電装置は、グリッド表面検知手段が、
グリッド電極の表面電位を検知するグリッド表面電位検知手段であることを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明の帯電装置は、さらに帯電装置の使用時間を積算する帯電装置積算手段を含み、
表面電位制御手段は、帯電装置積算手段から出力される使用積算時間に応じて、板状グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の帯電装置は、
さらに電極が放電する際にシールドケースに流れるケース電流およびグリッド電極に流れるグリッド電流をそれらの合計値として検出するケース・グリッド電流検知手段と、
ケース・グリッド電流検知手段により出力されるケース電流値とグリッド電流値との和からグリッド電圧値を算出する演算手段とを含み、
表面電位制御手段は、演算手段から出力されるグリッド電圧値に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明の帯電装置は、さらに、シールドケースおよびグリッド電極に電圧を印加するケース・グリッド電源を含み、
ケース・グリッド電流検知手段によるケース・グリッド電流和が、ケース・グリッド電源に負帰還されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、その表面に静電荷像が形成される感光体と、感光体の表面を帯電させるための帯電装置と、帯電した感光体表面に画像情報に基づく信号光を照射して静電荷像を形成する露光手段と、感光体の表面に形成される静電荷像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録材に転写させる転写手段と、記録材に転写されるトナー像を定着させる定着手段とを含む画像形成装置において、
帯電装置は、前述のいずれか１つに記載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
さらに本発明の画像形成装置は、さらに画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知手段を含み、
表面電位制御手段は、湿度検知手段から出力される湿度に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする。
【００１９】
さらに本発明の画像形成装置は、さらに感光体の使用時間を積算する感光体積算手段を含み、
表面電位制御手段は、感光体積算手段から出力される使用積算時間に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする。
【００２０】
さらに本発明の画像形成装置は、さらに感光体の帯電電流値を検知する感光体電流検知手段を含み、
表面電位制御手段は、感光体電流検知手段から出力される帯電電流値に応じて、感光体の帯電電流が所定の値になるように、グリッド電極に印加する電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、放電用電極と、放電用電極を収容するシールドケースと、感光体の帯電電位を制御するグリッド電極と、グリッド電極の表面状態を検知するグリッド表面検知手段（好ましくはグリッド電極の表面電位を検知するグリッド表面電位検知手段）と、グリッド表面検知手段から出力されるグリッド電極の表面状態に応じて、グリッド電極に印加する電圧を制御する表面電位制御手段とを含む帯電装置が提供される。この帯電装置において、グリッド電極の表面状態を示す目安として表面電位を検知する。
【００２２】
本発明の帯電装置によれば、グリッド電極が長期使用により表面にトナーなどの汚染物質が付着するかまたはオゾンなどにより表面が腐食して表面状態が変化しても、グリッド電極の表面状態（好ましくは表面電位）を検知し、グリッド電極の疲労度に応じてグリッド電極に印加する電圧を適宜変更することによって、感光体の表面電位を高画質品位の画像を得るための適切な範囲に制御できる。なお、グリッド電極に一定の電圧を印加し続けると、前述のようにグリッド電極の表面状態の変化によって、感光体の表面電位が上昇するので好ましくない。
【００２３】
また本発明によれば、本発明の帯電装置において、該帯電装置の使用時間を積算する帯電装置積算手段を設け、帯電装置の使用積算時間に応じて表面電位制御手段によりグリッド電極に印加する電圧を適宜変更できる。帯電装置は使用時間が長くなるほど、その疲労度が大きくなる。すなわち、帯電装置の実使用による疲労度の変化とともに、感光体を所望の電位に帯電させるための放電電極電位およびグリッド電極電位も変化する。ここでは、帯電装置の疲労度に応じてグリッド電極に印加する電圧を制御することによって、感光体の表面電位を適切な画像形成ができる範囲に制御できる。
【００２４】
また本発明によれば、本発明の帯電装置において、ケース電流およびグリッド電流をそれらの合計値（和）として検出するケース・グリッド電流検知手段と、ケース・グリッド電流検知手段から出力される前記の和からグリッド電極の電圧値を算出する演算手段とを設け、演算手段から出力されるグリッド電極の電圧値に応じて、表面電位制御手段により、グリッド電極に印加する電圧を適宜変更できる。すなわち、電極によるコロナ放電が定電流駆動であるので、ケース・グリッド電流和からグリッド電極の電圧を求め、その値に応じてグリッド電極に印加する電圧を適宜変更できる。また、コロナ放電電流とケース・グリッド電流和との差分が帯電電流であり、帯電電流を直接検知する場合に比べて、現像バイアスの流れ込みなどを排除できるので、ケース・グリッド電流和を求めることによって、より安定した検知が可能になる。
【００２５】
また本発明によれば、本発明の帯電装置が、さらにシールドケースおよびグリッド電極に電圧を印加するケース・グリッド電源を含み、ケース・グリッド電流検知手段によるケース電流値とグリッド電流値との和が、ケース・グリッド電源に負帰還するように回路構成することによって、回路がケース・グリッド電流和を所定の値に収束させようと作用するので、感光体の表面電位を所望の値に調整し易い。
【００２６】
また本発明によれば、本発明の帯電装置を含む画像形成装置が提供される。本発明の画像形成装置は、感光体の疲労、グリッド電極および電極の腐食、グリッド電極へのトナーなどの汚染物質の付着などが多少起こっても、感光体の表面電位が、感光体の疲労に対応する所定の範囲内に維持され続けるので、安定した高画質の画像を長期間にわたって形成することができる。
【００２７】
また本発明によれば、本発明の画像形成装置において、該画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知手段を設け、湿度検知手段から出力される湿度値に応じて、表面電位制御手段によりグリッド電極に印加される電圧を制御することによって、湿度に応じた適正な制御を実施できる。グリッド電極表面にトナーなどの汚染物質が付着する場合には、湿度が影響を及ぼし、湿度が低い時には影響が顕著であり、湿度が高い時にも僅かではあるが影響があるので、湿度に応じてグリッド電極に印加される電圧を適宜調整するのは重要である。
【００２８】
また本発明によれば、本発明の画像形成装置において、感光体の使用時間を積算する感光体積算手段を設け、感光体積算手段から出力される感光体の使用積算時間に応じて表面電位制御手段によりグリッド電極に印加される電圧を制御し、たとえば、感光体の劣化に応じてその表面電位を高めることによって、良好な画質を有する画像を安定的に形成できる。感光体の使用時間が長くなり、感光体の疲労度が大きくなるにつれて、高画質品位の画像を得るための感光体の適切な帯電電位は変化する。したがって、本発明の帯電装置によれば、感光体の疲労度に応じて感光体の帯電電位を適宜制御し、感光体の疲労度に関係なく、高画質品位の画像を安定的に得ることができる。
【００２９】
また本発明によれば、本発明の画像形成装置において、感光体の帯電電流値を検知する感光体電流検知手段を設け、感光体電流検知手段から出力される帯電電流値に応じて、感光体の帯電電流が所定の値になるように、表面電位制御手段によりグリッド電極に印加される電圧を制御することによって、感光体の表面電位を良好な画像形成が実施できる範囲に制御できる。たとえば、露光および転写をオフにし、光除電を作動させて感光体の帯電電流が所定の値になるグリッド電圧を求め、そのグリッド電圧を保持することによって、感光体周辺の環境条件、感光体の使用累計時間などに関係なく、感光体の表面電位を所定の範囲に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を概略的に示す断面図である。
【００３１】
画像形成装置１は、複写機能、プリンタ機能およびファクシミリ機能を併せ持つ複合機である。すなわち、画像形成装置１においては、コピアモード（複写モード）、プリンタモードおよびＦＡＸモードという３種の印刷モードを有しており、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピューターなどの外部ホスト装置からの印刷ジョブの受信などに応じて、図示しない制御部（ＣＰＵ）により、印刷モードが選択される。
【００３２】
画像形成装置１は、記録媒体Ｐを貯留しかつ画像形成部３に記録媒体Ｐを送給する給紙ユニット部２と、記録媒体Ｐに画像を形成する画像形成部３と、排紙部４と、複写用原稿に記載される画像を読み取り、その情報を電気的信号に変換して画像形成部３に伝達する原稿読み取り部５とを含んで構成される。
【００３３】
給紙ユニット部２は、記録紙、ＯＨＰ用シートなどの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ１０，１１，１２，１３と、給紙トレイ１０〜１３に収容される記録媒体Ｐを画像形成部３に搬送するための第１および第２搬送路１４，１５と、給紙トレイ１０〜１３ならびに第１および第２搬送路１４，１５を収容して保護するフレーム１６と、フレーム１６の上部に設けられる手差し部１７とを含んで構成される。
【００３４】
給紙トレイ１０〜１３は、たとえば、トレイ毎に異なるサイズおよび／または種類の記録媒体Ｐを収容できる。ここで、サイズとは、たとえば、ＪＩＳ  Ｐ  ０１３８またはＪＩＳ  Ｐ  ０２０２に規定されるＡ３、Ａ４、Ｂ４、Ｂ５などのサイズを意味する。また、これらのサイズに限定されず、不定形の記録媒体Ｐも収容できる。一方、種類とは、普通紙、カラーコピー用紙などの記録紙、ＯＨＰ用シートなどを意味する。勿論、給紙トレイ１０〜１３には、同じサイズおよび同じ種類の記録媒体Ｐを収容することもできる。
【００３５】
給紙トレイ１０，１１は互いに並列配置され、これらの下側に給紙トレイ１２が配置され、さらにその下側に給紙トレイ１３が配置される。給紙トレイ１０〜１３への記録媒体Ｐの補給は、たとえば、画像形成装置１の正面側（操作側）に、給紙トレイ１０〜１３を引き出して行われる。
【００３６】
第１搬送路１４は、給紙ユニット部２のフレーム１６に沿って、画像形成装置１の設置面７８に対して垂直方向であるほぼ鉛直方向に延びるように設けられ、給紙トレイ１０，１２，１３に収容される記録媒体Ｐを画像形成部３に送給する。また、第２搬送路１５は、給紙ユニット部２のフレーム１６に沿って、画像形成装置１の設置面７８に対して平行方向であるほぼ水平方向に延びるように設けられ、給紙トレイ１１に収容される記録媒体Ｐを画像形成部３に送給する。
【００３７】
このように、給紙ユニット部２のフレーム１６内には、給紙トレイ１０〜１３ならびに第１および第２搬送路１４，１５が効率良く配置され、省スペース化が実現される。
【００３８】
手差し部１７は、フレーム１６の上方に設けられ、手差しトレイ１８と、手差しトレイ１８に供給される記録媒体Ｐを画像形成装置１の内部に取り込むための給紙ローラ１９ａ，１９ｂと、第２搬送路１５に接続するように設けられ、給紙ローラ１９ａ，１９ｂにより画像形成装置１の内部に取り込まれる記録媒体Ｐを画像形成部３に送給する手差し送給路２０とを含んで構成される。
【００３９】
手差しトレイ１８は、画像形成装置１の内部において、フレーム１６の上側に固定され、かつその一部が画像形成装置１の側面１ａから外方に向けて突出するように設けられる。また、手差しトレイ１８は、画像形成装置１の内部に収納可能に設けられる。手差しトレイ１８から、画像形成装置１の内部に記録媒体Ｐが供給される。
【００４０】
給紙ローラ１９ａ，１９ｂは互いに圧接し、かつそれぞれ図示しない駆動手段により軸線回りに回転駆動可能に設けられる。手差しトレイ１８から給紙ローラ１９ａ，１９ｂの圧接部に供給される記録媒体Ｐは、給紙ローラ１９ａ，１９ｂの回転駆動によって、手差し送給路２０に送られる。
【００４１】
手差し送給路２０は、フレーム１６を貫通して第２搬送路１５に接続するように設けられる。給紙ローラ１９ａ，１９ｂによって手差し送給路２０に送られて来た記録媒体Ｐは、第２搬送路１５を通過して画像形成部３に送給される。
【００４２】
手差し部１７によれば、手差しトレイ１８から供給される記録媒体Ｐは、給紙ローラ１９ａ，１９ｂによって手差し送給路２０に送られ、さらに第２搬送路１５を介して、画像形成部３に送られる。
【００４３】
給紙ユニット部２においては、記録媒体Ｐに画像形成を行う場合に、給紙トレイ１０〜１３の中から、予め指定されるサイズおよび種類の記録媒体Ｐが収容されるトレイが選択され、そのトレイから記録媒体Ｐが１枚ずつ分離され、分離される記録媒体Ｐは、第１搬送路１４および第２搬送路１５のいずれかを介して、画像形成部３に送給され、画像形成が行われる。また、手差し部１７から供給される記録媒体Ｐも、同様にして、画像形成部３に送給され、画像形成が行われる。
【００４４】
画像形成部３は、画像情報に対応して形成されるトナー像を記録媒体Ｐに転写する電子写真プロセス部２１と、電子写真プロセス部２１において記録媒体Ｐ上に転写されるトナー像を記録媒体Ｐに定着させる定着部２２とを含んで構成される。
【００４５】
電子写真プロセス部２１は、感光体ドラム２３と、帯電装置２４と、光走査ユニット２５と、現像ユニット２６と、現像剤貯留ユニット２７と、転写ユニット２８と、クリーニングユニット２９とを含んで構成される。
【００４６】
感光体ドラム２３は、図示しない駆動手段により軸線回りに回転駆動可能に支持され、図示しない円筒状または円柱状の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含んで構成される。感光体ドラム２３にはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、導電性基体であるアルミニウム素管と、アルミニウム素管の表面に形成される有機感光層とを含み、ＧＮＤ電位に接続される直径３０ｍｍの感光体が挙げられる。有機感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層して形成される。有機感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。有機感光層の層厚は、たとえば、２０μｍである。また、導電性基体と有機感光層との間に下地層を設けてもよい。
【００４７】
図２は、電子写真プロセス部２１における帯電装置２４の構成を概略的に示す系統図である。図３は、帯電装置２４における電極５１周辺の構成を示す斜視図である。図３では帯電装置２４の構成要素のうち、主電源５２、ケース・グリッド電源５６、グリッド表面電位検知手段５５、Ａ／Ｄ変換回路５７、表面電位制御手段５８およびＤ／Ａ変換回路５９，６０の図示を省略する。
【００４８】
帯電装置２４は、放電により感光体２３表面に電圧を印加して該表面を帯電させる電極５１と、電極５１に電圧を印加する主電源５２と、シールドケース５３と、グリッド電極５４と、ケース・グリッド電源５５と、グリッド表面電位検知手段５６と、Ａ／Ｄ変換回路５７と、表面電位制御手段５８と、Ｄ／Ａ変換回路５９，６０とを含んで構成される。
【００４９】
電極５１は、複数の先鋭状突起部７１を有する板状電極であり（以後「針状電極」と称す）、一方向に長く延びる平板部７０と平板部７０の長手方向に延びる辺を構成する一端面から短手方向に突出するように形成される先鋭状突起部７１とによって構成される。針状電極５１は、たとえば、平板部７０の短手方向の長さＬ２が１０ｍｍ程度、先鋭状突起部７１の突出方向の長さＬ３が２ｍｍ程度、先鋭状突起部７１の先端の曲率半径が４０μｍ程度、先鋭状突起部７１の形成されるピッチＴＰが２ｍｍ程度になるように形成される。針状電極５１は、たとえば、ステンレス鋼の薄板から形成され、必要に応じてニッケルめっき、ニッケルＰＴＦＥ複合めっき、金めっきなどを施すことができる。さらに、カーボンナノチューブを含む樹脂層を被覆することもできる。針状電極５１には、感光体２３を帯電させる動作中は、主電源５２からたとえば５ｋＶ程度の電圧が印加され、それによって針状電極５１が感光体２３表面に向けて放電を行い、感光体２３表面が帯電する。
【００５０】
シールドケース５３は、たとえばステンレス鋼製であり、その外観形状が直方体で内部空間を有するとともに、前述の感光体２３を臨む一方の面に開口部を有する容器状の部材である。またシールドケース５３は、針状電極５１と同一方向に長く延び、長手方向に直交する方向の断面形状が略Ｕ字状を有する。
【００５１】
グリッド電極５４は、電極５１と感光体２３との間に設けられて感光体２３表面の帯電電位を制御する。詳しくは、グリッド電極５４に電圧を印加することによって、感光体２３表面の帯電状態のばらつきを調整し、帯電電位を均一化する。グリッド電極５４は、針状電極５１と同様金属素材を含んで構成される。また、グリッド電極５４は、化学研磨工程において多孔状に形成されるようにマスキングおよびエッチングを行う以外は、針状電極５１と同様に作製できる。さらに、グリッド電極５４には、針状電極５１と同様のニッケルめっき、ニッケルＰＴＦＥ複合めっきなどを施すことができる。
【００５２】
保持部材７２は、針状電極５１と同様に一方向に長く延び、長手方向に直交する断面が逆Ｔ字状の部材であり、たとえば樹脂製である。針状電極５１は、その長手方向の両端部付近において、保持部材７２の突出部分の一側面に、ねじ部材７４によってねじ止めされる。保持部材７２自体は、シールドケース５３の底部に装着される。
【００５３】
清掃部材７３ａ，７３ｂは、たとえば、金属素材または高分子材料の弾性体からなる平面投影形状がＴ字状の部材であり、その厚さはたとえば２０〜４０μｍである。ここで用いられる金属素材としては、りん青銅、普通鋼、ステンレス鋼などが挙げられる。これらの中でも、耐酸化性に基づく耐久寿命の観点から、たとえば、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｇ４３０５に規定されるオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）などが好ましい。清掃部材７３ａ，７３ｂの硬さは、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｄ７８５に規定されるロックウェル硬さＭスケールで好ましくは１１５以上、さらに好ましくは１１５以上、１３０以下である。清掃部材７３ａ，７３ｂの移動方向に対して垂直方向かつ突起部７１が延びる方向に対して垂直方向における清掃部材７３ａ，７３ｂの寸法は、好ましくは３．５ｍｍ以上、さらに好ましくは３．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である。また、清掃部材７３ａ，７３ｂと針状電極５１とは、清掃部材７３ａ，７３ｂに対する針状電極５１の突起部７１の食込み量が０．２〜０．８ｍｍになるように配置されるのが好ましい。ここで、食込み量は、清掃部材７３ａ，７３ｂと突起部７１とを、清掃部材７３ａ，７３ｂが針状電極５１に対して相対的に移動する方向に垂直な仮想平面に投影させた状態で、清掃部材７３ａ，７３ｂと突起部７１とが、突起部７１の延びる方向に重なり合う長さを意味する。食込み量が０．２〜０．８ｍｍの範囲を外れると、帯電不良による画像むらなどが発生する可能性が生じる。さらに、清掃部材７３ａ，７３ｂを針状電極５１に当接させて清掃するときの押圧力は、好ましくは１０〜３０ｇｆである。
【００５４】
支持部材７５は、清掃部材７３ａ，７３ｂを支持する逆Ｌ字状の形状を有する部材であり、その梁状部分に、Ｔ字状を有する清掃部材７３ａ，７３ｂの腕部分が装着される。２枚の清掃部材７３ａ，７３ｂは、一方の清掃部材７３ａが針状電極５１に当接して変形するとき、他方の清掃部材７３ｂが変形している清掃部材７３ａに当たることのない間隔で配置される。この間隔は支持部材７５の梁状部分の厚みで調整できる。清掃部材７３ａ，７３ｂが、たとえば厚さが３０μｍのステンレス鋼からなるとき、この間隔は２ｍｍが好ましい。この間隔を設けることによって、針状電極５１の先端部を変形損傷させることなく充分に清掃できる。
【００５５】
支持部材７５の柱状部分には、針状電極５１の延びる方向と平行に貫通孔７７が形成され、貫通孔７７を挿通して移動用部材７６が設けられる。移動用部材７６は、貫通孔７７に挿通される部位で支持部材７５に固定されるので、移動用部材７６を針状電極５１の延びる方向に牽引することによって、支持部材７５は、シールドケース５３の内側面と保持部材３２とによって形成される溝部に対して摺動しかつ溝部に案内されて針状電極５１の延びる方向に移動できる。すなわち、支持部材７５に支持される清掃部材７３ａ，７３ｂを針状電極５１に当接させて擦過することができる。
【００５６】
移動用部材７６は糸状またはワイヤ状の部材であり、シールドケース５３に形成される孔または隙間からシールドケース５３の外方に延び、シールドケース５３の外面または画像形成装置１の機体に設けられる図示しない滑車を介してその端部が垂下される。なお、移動用部材７６との端部は図２では省略される。移動用部材７６の端部は、画像形成装置１の機体外方にまで延長するのが好ましい。これによって、帯電装置２４を画像形成装置１から取外すことなくまたは画像形成装置１を開放することなく、針状電極５１の清掃を実施できる。針状電極５１に対する清掃部材７３ａ，７３ｂの押圧力は、たとえば、移動用部材７６の端部に吊り下げる錘の重量を適宜変更することによって調節できる。また、錘の代わりに、電動機を接続し、回転トルクを適宜調整しても良い。
【００５７】
ケース・グリッド電源５５は、シールドケース５３およびグリッド電極５４に電圧を印加する。ケース・グリッド電源５５からグリッド電極５４に電圧を印加することによって、電極５１の放電量ひいては感光体２３表面の帯電電位が制御される。
【００５８】
グリッド表面電位検知手段５６は、グリッド電極５４の表面状態（疲労度）の目安として、グリッド電極５４の表面電位を検知し、検知結果をアナログ信号として出力する。Ａ／Ｄ変換回路５７は、グリッド表面電位検知手段５６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、表面電位制御手段５８に向けて出力する。
【００５９】
表面電位制御手段５８は、ＣＰＵ６１内に設けられ、Ａ／Ｄ変換回路５７によりデジタル信号に変換されるグリッド表面電位検知手段５６からの出力に応じかつグリッド電極５４の設定電圧値に基づいて、ケース・グリッド電源５５からグリッド電極５４に印加される電圧を制御する。具体的に、表面電位制御手段５８は、グリッド表面電位検知手段５６から出力される検知結果からグリッド電極５４の疲労度を判断し、ケース・グリッド電源５５に対して、グリッド電極５４の疲労度に応じた電圧を印加するようにデジタル式の制御信号を出力する。この制御信号は、Ｄ／Ａ変換回路によりアナログ信号に変換されてケース・グリッド電源５５に入力される。検知結果から判断されるグリッド電極５４の疲労度が前回の判断における疲労度とほぼ同じ範囲内にある場合は、前回の判断の際に出力されたのと同じ制御信号が出力される。
【００６０】
さらに、グリッド表面電位検知手段５６は、たとえば、感光体ドラム２３、帯電装置２４などの使用積算時間に応じて、グリッド電極５４の表面電位を推定し、適宜制御することもできる。
【００６１】
なお、表面電位制御手段５８は、主電源５２から電極５１に印加される電圧を制御することもできる。表面電位制御手段５８から出力されるデジタルの制御信号は、Ｄ／Ａ変換回路６０によりアナログ信号に変換されて主電源５２に送られ、それによって、主電源５２による電極５１への電圧の印加が制御される。
【００６２】
帯電装置２４によれば、電極５１およびケース・グリッド電極５５への電圧の印加により、感光体２３表面を帯電させる。さらに、グリッド電極５４の表面状態（疲労度）による表面電位の変化に応じて、グリッド電極５４に印加される電圧を制御することによって、感光体２３表面の帯電電位を長期間にわたって画像形成に適切な範囲に維持することができる。
【００６３】
ここで図１に戻り、光走査ユニット２５は、半導体レーザなどからなり、原稿読み取り部５または外部機器から入力される画像原稿情報に応じて変調されるレーザ光を出射するレーザ光源２５ａと、レーザ光源２５ａから出射されるレーザ光を主走査方向に偏向させるポリゴンミラー２５ｂと、ポリゴンミラー２５ｂにより主走査方向に偏向されるレーザ光を感光体ドラム２３の表面に結像するように収束するレンズ２５ｃと、レンズ２５ｃにより収束されるレーザ光を反射するミラー２５ｄ，２５ｅとを含んで構成される。レーザ光源２５ａから出射されるレーザ光は、ポリゴンミラー２５ｂにより偏向され、さらにレンズ２５ｃにより収束され、ミラー２５ｄ，２５ｅによって反射され、所定の電位および極性に帯電する感光体ドラム２３の表面に照射され、画像原稿情報に応じた静電潜像が形成される。
【００６４】
現像ユニット２６は、感光体ドラム２３に対向しかつ圧接するように設けられ、感光体ドラム２３表面に形成される静電潜像にトナーを含む現像剤を供給する現像ローラ２６ａと、現像ローラ２６ａに圧接するように設けられ、現像ローラ２６ａにトナーを含む現像剤を供給する供給ローラ２６ｂと、現像ローラ２６ａおよび供給ローラ２６ｂを回転自在に支持するとともに、その内部空間に現像剤を収容するケーシング２６ｃとを含んで構成される。ケーシング２６ｃ中に収容される現像剤は、供給ローラ２６ｂの回転駆動により現像ローラ２６ａの表面に付着し、さらに現像ローラ２６ａの表面から感光体ドラム２３表面の静電潜像に供給され、静電潜像が現像されてトナー像が得られる。
【００６５】
現像剤貯留ユニット２７は、現像ユニット２６に隣接するように設けられる現像剤貯留容器であり、現像ユニット２６内の現像剤残量に応じて、適量の現像剤を現像ユニット２６に供給する。
【００６６】
転写ユニット２８は、図示しない駆動手段により軸線回りに回転駆動可能に設けられる駆動ローラ２８ａと、従動ローラ２８ｂ，２８ｃと、駆動ローラ２８ａおよび従動ローラ２８ｂ，２８ｃに張架される無端ベルト２８ｄとを含んで構成される。駆動ローラ２８ａは、回転駆動可能に設けられるだけでなく、無端ベルト２８ｄを介して感光体ドラム２３と対向しかつ感光体ドラム２３、無端ベルト２８ｄおよび駆動ローラ２８ａがこの順番で圧接するように設けられる。転写ユニット２８によれば、記録媒体Ｐは給紙ユニット部２から第３搬送路３３を通過して感光体ドラム２３と無端ベルト２８ｄとの間に供給され、駆動ローラ２８ａによる押圧によって記録媒体Ｐが感光体ドラム２３表面に圧接し、該表面のトナー像が記録媒体Ｐに転写される。このようにトナー像が転写された後、記録媒体Ｐは定着部２２に送給される。
【００６７】
クリーニングユニット２９は、転写ユニット２８にて記録媒体Ｐにトナー像を転写した後に、感光体ドラム２３の表面に残留するトナー、紙粉などを除去し、感光体ドラム２３の表面を清浄化する。クリーニングユニット２９には、たとえば、クリーニングブレードが用いられる。なお、本発明の画像形成装置においては、感光体ドラム２３として、主に有機感光体ドラムが用いられ、有機感光体の表面は樹脂成分を主体とするものであるため、帯電装置によるコロナ放電によって発生するオゾンの化学的作用により表面の劣化が進行しやすい。ところが、劣化した表面部分はクリーニングユニット２９による擦過作用を受けて摩耗し、徐々にではあるが確実に除去される。したがって、オゾンなどによる感光体表面の劣化の問題が実際上解消され、長期間にわたって、帯電動作による帯電電位を安定に維持できる。
【００６８】
本実施の形態では、クリーニングユニット２９よりも感光体ドラム２３の回転方向下流側でかつ帯電装置２４よりも感光体ドラム２３の回転方向上流側には、トナー像転写後の感光体ドラム２３表面を除電するための除電ユニットを設けることもできる。
【００６９】
電子写真プロセス部２１によれば、感光体ドラム２３の回転駆動に伴い、帯電、露光による静電潜像の形成、静電潜像の現像によるトナー像の形成、トナー像の記録媒体Ｐへの転写、および感光体ドラム２３表面の清浄化という一連の動作を実行することにより、トナー像が記録媒体Ｐに転写され、この記録媒体Ｐは定着部２２に送給される。
【００７０】
定着部２２は、軸線回りに回転駆動可能に設けられ、その内部に図示しない加熱手段を有する定着ローラ３０と、定着ローラ３０の表面に圧接し、軸線回りに回転駆動可能に設けられる加圧ローラ３１と、定着ローラ３０の表面に対向するように設けられ、定着ローラ３０の表面温度を検出する温度センサ３２とを含んで構成される。定着ローラ３０の内部に設けられる不図示の加熱手段には、たとえば、ヒータなどが使用される。また、温度センサ３２による検出結果に応じて、定着ローラ３０の表面温度が所定温度に維持されるように、図示しない制御部によって、ヒータに供給される電力量が制御される。定着部２２によれば、電子写真プロセス部２１において得られる、トナー像が転写された記録媒体Ｐが、定着ローラ３０と加圧ローラ３１との圧接部に供給され、定着ローラ３０および加圧ローラ３１の回転駆動に伴って該圧接部中を通過する際に加圧および加熱を受けることによって、トナー像が記録媒体Ｐに固定化され、画像記録済み記録媒体Ｐが得られる。
【００７１】
画像形成部３によれば、給紙ユニット部２から送給される記録媒体Ｐに、画像原稿情報に応じたトナー像が転写され、さらに加熱加圧してトナー像を記録媒体Ｐに固定化することにより、長期的かつ連続的に、高画質画像が形成された記録媒体Ｐが得られる。
【００７２】
排紙部４は、画像形成部３の定着部２２において得られる画像記録済み記録媒体Ｐを後述の反転ローラ３６ａ，３６ｂに供給する第４搬送路３４と、画像記録済み記録媒体Ｐの搬送方向を変更する反転ローラ３６ａ，３６ｂと、画像記録済み記録媒体Ｐを画像形成装置１の外部に設けられる図示しない排紙トレイまたは第６搬送路３７に搬送する第５搬送路３５と、画像記録済み記録媒体Ｐを再度第３搬送路３３に搬送する第６搬送路３７とを含んで構成される。ここで、反転ローラ３６ａ，３６ｂは、いずれも軸線回りに順逆回転可能に設けられ、かつ圧接するように設けられる。第４搬送路３４を介して反転ローラ３６ａ，３６ｂの圧接部に供給される画像記録済み記録媒体Ｐは、その端部が反転ローラ３６ａ，３６ｂの順方向の回転によって反転ローラ３６ａ，３６ｂ間に挟持される。その後、反転ローラ３６ａ，３６ｂの逆方向の回転によって、第５搬送路３５内を搬送される。そして、記録媒体Ｐの片面のみに画像が記録される場合には、第５搬送路３５を介して、図示しない切換えゲートの動作によって矢符７９の方向に、画像形成装置１外部の図示しない排紙トレイに排出される。また、記録媒体Ｐの両面に画像が形成される場合には、図示しない切換えゲートの動作によって第５搬送路３５から第６搬送路３７に搬送され、表裏反転された後、第３搬送路３３を経由して画像形成部３に搬送され、トナー像の転写および定着が行われる。
【００７３】
原稿読み取り部５は、原稿供給部３８と画像読み取り部３９とを含む。
原稿供給部３８は、原稿を載置する原稿トレイ４０と、原稿を送給する原稿規制板４１と、原稿の画像面が反転するように搬送する湾曲搬送路４２と、原料供給部３８と後述する原稿台（プラテンガラス）４４との接触面に設けられる保護マット４３とを含んで構成される。原稿トレイ４０には、原稿の画像面が上方を向くように載置される。原稿規制板４１は、原稿を１枚ずつ湾曲搬送路４２に送給する。湾曲搬送路４２は、原稿の画像面が下方を向くように反転させながら原稿を原稿台４４の真上まで搬送する。また、原稿規制板４１は、主に、プラテンガラスで形成される原稿台４４を保護する。原稿供給部３８によれば、画像形成装置１の外装前面部に配置される図示しない操作パネルにおいて、条件入力キーにより印刷枚数、印刷倍率、用紙サイズなどの印刷条件を入力したのち、スタートキーを押すことにより、コピー動作が開始され、原稿トレイ４０に画像面を上方に向けて載置される原稿が１枚ずつ自動的に搬送され、搬送の途中で画像面が下方を向くように反転処理され、原稿台４５の真上まで搬送される。そして、原稿が原稿台４５の上を通過する間に、原稿の画像原稿情報が後述の画像読み取り部３９により読み取られる。なお、原稿台４５上を通過する原稿は、その後、排出ローラ４９によって、画像形成装置１の外部に設けられる図示しない排出トレイに排出される。
【００７４】
画像読み取り部３９は、自動搬送が不可能な原稿を載置し、その画像原稿情報を読み取るための原稿台４４と、副走査方向において原稿台４４から離間して設けられ、原稿トレイ４０からの自動搬送が可能な原稿を通過させ、通過の際にその画像原稿情報を読み取るための原稿台４５と、原稿台４４，４５の面に平行な方向（副走査方向）に移動可能に設けられる光源ユニット４６と、原稿からの反射光を後述のＣＣＤ読み取りユニット４８に導くミラーユニット４７と、原稿からの反射光を電気信号に変換するＣＣＤ読み取りユニット４８とを含んで構成される。
【００７５】
光源ユニット４６は、光源４６ａと、光源４６ａから出射される読み取り用の照明光を原稿台４４または原稿台４５の所定の読み取り位置に集光する図示しない凹面のリフレクタと、原稿からの反射光のみを選択的に通過させる図示しないスリットと、原稿からの反射光をさらに９０°反射するミラー４６ｂとを含む。光源ユニット４６は、原稿に読み取り用照明光を出射し、原稿から反射される光をミラーユニット４７に供給する。
【００７６】
ミラーユニット４７は、反射面が相互に直交するように配置される一対のミラー４７ａ，４７ｂを含む。光源ユニット４６から供給される原稿からの反射光は、ミラー４７ａ，４７ｂによって、その光路を１８０°変更され、ＣＣＤ読み取りユニット４８に導かれる。
【００７７】
ＣＣＤ読み取りユニット４８は、ミラーユニット４７からの反射光を結像する結像レンズ４８ａと、結像レンズ４８ａにより結像される光に応じる電気信号を出力するＣＣＤイメージセンサ４８ｂとを含む。ミラーユニット４７から結像レンズ４８ａに入射する反射光は結像され、その像がＣＣＤイメージセンサ４８ｂによって電気信号に変換され、図示しない制御部を介して、電気信号としての画像原稿情報が光走査ユニット２５に入力され、それに応じる画像形成が実行される。
【００７８】
画像読み取り部３９によれば、原稿台４４，４５に載置される原稿の画像原稿情報が、光源ユニット４６からの光照射により原稿からの反射光として取り込まれ、さらにこの反射光がミラーユニット４７を介してＣＣＤ読み取りユニット４８に導かれ、電気信号の画像原稿情報に変化される。この情報は、予め設定される条件で画像処理が行われ、画像形成部３の光走査ユニット２５へ送信され、画像形成が実施される。
【００７９】
図４は、本発明の実施の第２形態である画像形成装置８０の要部の構成を示す系統図である。画像形成装置８０は、画像形成装置１に類似し、同一の構造を有する部分は図示および説明を省略する。また、図示した中で対応する部分については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００８０】
画像形成装置８０は、画像形成部８０において、帯電装置８２が帯電装置８２の使用時間を積算する帯電装置積算手段８３を含むことを特徴とする。帯電装置積算手段８３を設けることによって、帯電装置８２の実使用による疲労度に応じて、電極５１および／またはグリッド電極５４に印加する電圧を適宜制御できる。帯電装置８２の疲労に伴って、感光体ドラム２３の帯電電位を画像形成に適した範囲に制御するための、電極５１および／またはグリッド電極５４に印加すべき電圧も変化する。よって、帯電装置８２の疲労に応じて、電極５１および／またはグリッド電極５１への印加電圧を制御すれば、感光体ドラム２３の帯電電位を常に適切な範囲に制御するのが容易になる。
【００８１】
帯電装置積算手段８３は、ＣＰＵ８４内に設けられ、表面電位制御手段５８と電気的に接続される。帯電装置積算手段８３は、帯電装置８２の使用積算時間の累積を計時する図示しない計時手段と、帯電装置８２の使用積算時間の、感光体２３表面の帯電電位に対する影響を予め測定したデータテーブルを記憶する図示しない記憶手段とを含んで構成される。帯電装置積算手段８３は、計時手段により累積計時される帯電装置８２の使用積算時間に応じて、記憶手段内のデータテーブルからデータを取り出し、表面電位制御手段５８に信号を送る。表面電位制御手段５８は、グリッド表面電位検知手段５６によるグリッド電極５４の表面電位の検知結果と、帯電装置積算手段８３から送られるデータに応じて、ケース・グリッド電源５５に制御信号を送り、グリッド電極５４に印加する電圧を制御する。たとえば、グリッド電極５４に−６００Ｖの電圧値を印可したのに関らず、グリッド電極５４の表面電位が−６３０Ｖとなった時には、表面電位を−６００Ｖになるようにグリッド電極５４に印加する電圧値を−５７０Ｖとするようにそれぞれ制御する。
【００８２】
なお、表面電位制御手段５８は、帯電装置積算手段８３から送られるデータのみによりグリッド表面電位の経時変化を推定して、グリッド電極５４に印加する電圧を制御することもできる。
【００８３】
帯電装置８２によれば、グリッド表面電位検知手段５６によるグリッド電極５４の表面電位の検知結果と、帯電装置積算手段８３からの帯電装置８２の使用積算時間に基づくデータとに応じて総合的にグリッド電極５４の表面電位が制御される。したがって、画像形成装置８０によれば、グリッド電極５４の表面電位がきめ細かく制御されるので、感光体２３表面の帯電電位が長期間にわたって安定的に維持され、高画質品位の画像を形成できる。
【００８４】
図５は、本発明の実施の第３形態である画像形成装置８５の要部の構成を示す系統図である。画像形成装置８５は、画像形成装置１に類似し、同一の構造を有する部分は図示および説明を省略する。また、図示した中で対応する部分については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００８５】
画像形成装置８５は、画像形成部８６において、帯電装置８７が電極５１の放電の際にシールドケース５３に流れるケース電流およびグリッド電極５４に流れるグリッド電流をそれらの合計値Ｉ２として検出するケース・グリッド電流検知手段８８と、ケース・グリッド電流検知手段８８から出力されるケース電流とグリッド電流との和Ｉ２からグリッド電圧値を算出する演算手段９２とを含むことを特徴とする。
【００８６】
画像形成装置８５においては、主電源５２は定電流下で電極５１に電圧を印加する。また、ケース・グリッド電源５５は、定電圧をシールドケース５３およびグリッド電極５４に印加する。
【００８７】
ケース・グリッド電流検知手段８８は、抵抗８９と、電流検知回路９０と、Ａ／Ｄ変換回路９１とを含んで構成される。本実施の形態では、シールドケース５３およびグリッド電極５４は、共に同じ電源（ケース・グリッド電源５５）に電気的に接続されるので、抵抗８９には、電極５１の放電の際に流れるケース電流Ｉｃとグリッド電流Ｉｇとを合わせた電流が流れる。したがって、電流検知回路９０によって、ケース電流値とグリッド電流値との合計値として電流値Ｉ２が検出されてアナログの電気信号に変換され、さらにＡ／Ｄ変換回路９１によりデジタル電気信号に変換され、表面電位制御手段５８に出力される。表面電位制御手段５８は、入力される電流値Ｉ２を演算手段９２に出力する。演算手段９２は、電流値Ｉ２に基づいてグリッド電極５４のグリッド電圧値を算出し、この演算結果を表面電位制御手段５８に出力する。電極５１によるコロナ放電は定電流駆動であるので、電流値Ｉ２のみからグリッド電圧値を求めることができる。
【００８８】
表面電位制御手段５８は、グリッド表面電位検知手段５６によるグリッド電極５４の表面電位の検知結果と、演算手段９２から送られる演算結果に応じて、ケース・グリッド電源５５に制御信号を送り、グリッド電極５４に印加する電圧を制御する。なお、表面電位制御手段５８は、演算手段９２から送られる演算結果のみに応じて、グリッド電極５４に印加する電圧を制御することもできる。
【００８９】
さらに表面電位制御手段５８は、ケース・グリッド電流検知手段８８から出力される合計電流値Ｉ２に応じて、該電流値Ｉ２をケース・グリッド電源５５に負帰還させる機能をも有する。具体的には、たとえば、主電源５２の電流設定値Ｉ１＝−４５０μＡ、目標とする感光体２３の帯電電流値−４０μＡに対して、ケース・グリッド電源５５の出力電圧Ｖ２＝−６００Ｖをグリッド電極５４に印加したときに合計電流Ｉ２＝−４１５μＡが検出されると、
帯電電流誤差△Ｉ＝{（−４５０μＡ）−（−４１５μＡ）}−（−４０μＡ）
＝５μＡ
誤差演算し初手の係数α＝０．８×１０６を帯電電流誤差△Ｉに乗じて
電圧補正値△Ｖ＝α・△Ｉ＝０．８×１０６×５μＡ＝４Ｖ
を求め、ケース・グリッド電源５５の出力電圧Ｖ２を補正し
出力電圧Ｖ２＝Ｖ２＋△Ｖ＝−６００Ｖ＋４Ｖ＝―５９４Ｖ
になるように制御する。ケース・グリッド電源５５の出力電圧変更後、再度、帯電電流誤差△Ｉを求め、所定の誤差範囲に収束するまで、上記制御を繰り返すことにより負帰還が行われる。負帰還により合計電流値Ｉ２を設定値に収束できるので、グリッド電極５４ひいては感光体ドラム２３の表面電位を所定の値に調整できる。
【００９０】
帯電装置８７によれば、電極５１の放電の際に流れるケース電流Ｉｃおよびグリッド電流Ｉｇに基づいてグリッド電極５４に印加する電圧を適宜変更できるので、放電が行われる度にグリッド電極５４の表面電位を精度良く制御することが可能になる。したがって、帯電装置８５を備える画像形成装置８５においては、感光体ドラム２３の表面電位は、常に一定の範囲内に保持され、長期間が経過しても、記録媒体に形成される画像に悪影響を及ぼすような感光体ドラムの表面電位の大きな変動が起こることがない。
【００９１】
また、電極５１によるコロナ放電の際には、ケース電流Ｉｃおよびグリッド電流Ｉｇだけでなく、コロナ放電電流Ｉ１が流れる。コロナ放電電流Ｉ１の電流値と電流値Ｉ２（ケース電流の電流値とグリッド電流の電流値との和）との差分が、感光体ドラム２３の帯電電流値であり、帯電電流を直接検知する場合には、現像バイアスの流れ込みなどが起こり、実際の帯電電流値とは異なる値になることが多いので、帯電電流を直接検知するよりも正確で安定した制御が可能になる。
【００９２】
図６は、本発明の実施の第４形態である画像形成装置９５の要部の構成を示す系統図である。画像形成装置９５は、画像形成装置１に類似し、同一の構造を有する部分は図示および説明を省略する。また、図示した中で対応する部分については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００９３】
画像形成装置９５は、画像形成部９６において、感光体ドラム２３の帯電電流値を検知して表面電位制御手段５８に出力する感光体電流検知手段１００を含むことを特徴とする。
【００９４】
感光体電流検知手段１００は、感光体ドラム２３の帯電電流値を検知する帯電電流検知回路９８と、帯電電流検知回路９８から出力される検知結果であるアナログ信号をデジタル信号に変換し、表面電位制御手段５８に出力するＡ／Ｄ変換回路９９とを含んで構成される。感光体電流検知手段１００によれば、感光体ドラム２３の帯電電流値を検知し、その結果を表面電位制御手段１００に出力する。
【００９５】
表面電位制御手段５８は、感光体電流検知手段１００から出力される感光体ドラム２３の帯電電流値に応じて、感光体ドラム２３の帯電電流値が設定される範囲内になるように、ケース・グリッド電源５５に制御信号を伝達し、ケース・グリッド電源５５がグリッド電極５４に印加する電圧を制御する。
【００９６】
画像形成装置９５によれば、グリッド表面電位検知手段５６によるグリッド電極５４の表面電位の検知結果と、感光体電流検知手段１００による感光体ドラム２３の帯電電流値の検知結果とに応じて、グリッド電極５４に印加される電圧が制御される。たとえば、光走査ユニット２５および転写ユニット２８をオフにし、帯電装置９７とクリーニングユニット２９との間に配置される図示しない光除電ユニットを動作させ、その状態で、感光体ドラム２３の帯電電流が所定の値になるグリッド電圧（グリッド電極５４の表面電位）を求め、そのグリッド電圧を維持することによって、環境、感光体の使用積算時間などに関係なく、感光体ドラム２３の表面電位を所定の範囲に維持できる。
【００９７】
本発明の画像形成装置においては、該装置の内部の湿度を検知する図示しない湿度検知手段を設けることができる。湿度検知手段による検知結果は表面電位制御手段５８に出力される。表面電位制御手段５８は湿度検知手段による検知結果に応じて、ケース・グリッド電源５５に制御信号を送り、グリッド電極５４に印加する電圧を制御する。特に、グリッド電極５４表面における付着物の、グリッド電極５４の表面電位に対する影響は低湿時に顕著であり、高湿時には僅かなので、湿度検知手段を用いることによって、湿度に応じて適正な制御を実施できる。
【００９８】
また本発明の画像形成装置においては、湿度検知手段とともに、感光体ドラム２３の使用時間を積算する感光体積算手段を設けることができる。感光体積算手段による検知結果は表面電位制御手段５８に出力される。
【００９９】
表面電位制御手段５８は、それに付属して設けられる記憶部には表１に示すデータテーブルが格納される。該データテーブルは、感光体ドラム２３の使用積算時間に応じた、グリッド電圧（グリッド電極５４の表面電位）の補正値（グリッド補正値Ｖ１）を示す。ここで、補正値とは、グリッド電極５４の表面電位の初期設定値に対する補正値である。グリッド補正値Ｖ１は、感光体ドラム２３の使用積算時間と画像形成装置内部の湿度とに応じて予め測定された値である。グリッド電極５４の表面電位に対する湿度の影響は大きいので、湿度範囲を３５％未満、３５〜６０％および６０％超に分け、各湿度範囲における使用積算時間との関係を示した。たとえば、湿度３５％未満の場合には、感光体ドラム２３の使用積算時間が８０Ｋｓｅｃまではグリッド電圧を補正する必要がないけれども、１００Ｋｓｅｃでは５Ｖ、１２０Ｋｓｅｃでは１５Ｖというように表１に従ってグリッド電圧を減じる補正を行えばよい。
【０１００】
表面電位制御手段５８は、感光体積算手段および湿度検知手段の検知結果に応じて、表１に示すデータテーブルから適正なグリッド補正Ｖ１を選択し、制御信号をケース・グリッド電源５５に送り、グリッド電圧を補正する。
【０１０１】
なお、表１のデータテーブルには、感光体ドラム２３の使用積算時間に応じた感光体電圧（感光体ドラム２３の表面電位）の補正値（感光体補正値Ｖ２）も併記される。ここで、補正値とは、感光体ドラム２３の表面電位の初期設定値に対する補正値である。感光体電圧の補正値は、感光体ドラム２３の使用積算時間毎の感光体電位を予め測定することにより決定された値である。使用積算時間が４０Ｋｓｅｃまでは補正をする必要はないけれども、６０Ｋｓｅｃでは５Ｖ、８０Ｋｓｅｃでは１５Ｖというように表１に従ってグリッド電圧を減じる補正を行えばよい。なお、感光体補正値Ｖ２が７５Ｖになると、感光体ドラム２３の交換時期になる。感光体電位の補正は、たとえば、感光体積算手段の検知結果を表面電位制御手段５８に出力し、表面電位制御手段５８は、表１に示すデータテーブルから適正な感光体補正値Ｖ２を選択し、制御信号を主電源５２に送り、電極５１に印加する電圧を制御することによって行われる。
【０１０２】
感光体積算手段および湿度検知手段を設けることによって、感光体ドラム２３の劣化に応じて、感光体ドラム２３および／またはグリッド電極５４の表面電位を補正できるので、感光体ドラム２３が使用時間の累積により劣化しても、安定的に高画質の画像を得ることができる。
【０１０３】
図７は、感光体ドラム２３の使用積算時間と、湿度３５％未満におけるグリッド補正値Ｖ１および感光体補正値Ｖ２との関係を示すグラフである。
【０１０４】
【表１】
2006221082.tif 000003
【０１０５】
本発明の画像形成装置においては、帯電装置４の電極１１として針状電極を用いるけれども、それに限定されず、たとえば、タングステンワイヤなどのワイヤ電極なども使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の第１形態である画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】帯電装置の構成を概略的に示す系統図である。
【図３】図２に示す帯電装置における電極周辺の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の第２形態である画像形成装置の要部の構成を示す系統図である。
【図５】本発明の実施の第３形態である画像形成装置の要部の構成を示す系統図である。
【図６】本発明の実施の第４形態である画像形成装置の要部の構成を示す系統図である。
【図７】感光体ドラムの使用積算時間に対応する感光体ドラムおよびグリッド電極の補正電圧値を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０７】
１，８０，８５，９５  画像形成装置
１ａ  側面
２  給紙ユニット部
３，８１，８６，９６  画像形成部
４  排紙部
５  原稿読み取り部
１０，１１，１２，１３  給紙トレイ
１４  第１搬送路
１５  第２搬送路
１６  フレーム
１７  手差し部
１８  手差しトレイ
１９ａ，１９ｂ  給紙ローラ
２０  手差し送給路
２１  電子写真プロセス部
２２  定着部
２３  感光体ドラム
２４，８２，８７，９７  帯電装置
２５  光走査ユニット
２５ａ  レーザ光源
２５ｂ  ポリゴンミラー
２５ｃ  レンズ
２５ｄ，２５ｅ  ミラー
２６  現像ユニット
２６ａ  現像ローラ
２６ｂ  供給ローラ
２６ｃ  ケーシング
２７  現像剤貯留ユニット
２８  転写ユニット
２８ａ  駆動ローラ
２８ｂ，２８ｃ  従動ローラ
２８ｄ  無端ベルト
２９  クリーニングユニット
３０  定着ローラ
３１  加圧ローラ
３２  温度センサ
３３  第３搬送路
３４  第４搬送路
３５  第５搬送路
３６ａ，３６ｂ  反転ローラ
３７  第６搬送路
３８  原稿供給部
３９  画像読み取り部
４０  原稿トレイ
４１  原稿規制板
４２  湾曲搬送路
４３  保護マット
４４，４５  原稿台
４６  光源ユニット
４６ａ  光源
４６ｂ，４７ａ，４７ｂ  ミラー
４７  ミラーユニット
４８  ＣＣＤ読み取りユニット
４８ａ  結像レンズ
４８ｂ  ＣＣＤイメージセンサ
５１  電極
５２  主電源
５３  シールドケース
５４  グリッド電極
５５  ケース・グリッド電源
５６  グリッド表面電位検知手段
５７，９１，９９  Ａ／Ｄ変換回路
５８  表面電位制御手段
５９，６０  Ｄ／Ａ変換回路
６１，８４  ＣＰＵ
７０  平板部
７１  先鋭状突起部
７２  保持部材
７３ａ，７３ｂ  清掃部材
７４  ねじ部材
７５  支持部材
７６  移動用部材
７７  貫通孔
７８  設置面
７９  矢符
８３  帯電装置積算手段
８５  表面電位制御手段
８８  ケース・グリッド電流検知手段
８９  抵抗
９０  電流検知回路
９２  演算手段
９８  帯電電流検知回路
１００  感光体電流検知手段
【図１】
2006221082.tif 000004
【図２】
2006221082.tif 000005
【図３】
2006221082.tif 000006
【図４】
2006221082.tif 000007
【図５】
2006221082.tif 000008
【図６】
2006221082.tif 000009
【図７】
2006221082.tif 000010