(57)【要約】【課題】  感光体の寿命を短縮させることなくオゾン発生量が削減でき、火花放電や帯電ムラなどのトラブルを伴わずに安定した感光体表面電位が得られ、且つこの性能を安定して維持できる画像形成装置を提供する。【解決手段】  導電性の板材よりなるシールドケース５３（５３ａ、５３ｂ）の両側面において、放電むらが生じない大きさの開口部５７（５７ａ、５７ｂ）を略均一な分布で配置する。これにより、シールドケースによる放電安定化作用を損なわず、シールドケース５３に流れ込む電流が減少し、グリッドや被帯電体に流れ込む電流が相対的に増加するので、わずかな放電電流でも感光体を良好に帯電させることができ、放電電流の減少に伴ってオゾン発生量を削減することができる。【選択図】  図６
2005134773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体軸線方向に張設された放電ワイヤの両側面及び奥面の三面を導電性シールドケースによって囲み感光体側と対峙する開放部側にグリッドを介装した帯電器を用い、前記ワイヤよりのコロナ放電によって感光体表面の帯電を行う画像形成装置において、
前記シールドケースの両側面に放電むらが生じない大きさの非導電域を略均一な分布で配置し、シールド板の導電域の面積を減ずることにより、シールド板への電流流れ込みを抑制したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記シールドケースの両側面に放電むらが生じない大きさの開口を略均一な分布で設け、前記シールドケースの導電域の面積を減ずることにより、該シールドケースへの電流流れ込みを抑制した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】
前記シールドケースは外層導電層と内層絶縁層との２層からなり、前記外層導電層を放電むらが生じない大きさで露出するごとく、前記シールドケースの両側面の前記絶縁層を略均一な分布で開口して、外層導電層を部分的に放電ワイヤと対面させ、シールドケースへの電流流れ込みを抑制した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】
前記シールドケースの両側面とともに奥面においても前記非導電域を配し、シールド板の導電域の面積を減ずることにより、シールド板への電流流れ込みを抑制したことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記シールドケースの全面積に占める前記導電域の面積の割合（以下、シールド有効面積率）が２０％以上８０％未満となるよう形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記シールド有効面積率が５０％以上８０％未満であって、前記グリッドがストライプ状のグリッドであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記シールド有効面積率が２０％以上５０％未満であって、前記グリッドは網目状に形成された網状のグリッドであることを特徴とする請求項５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、放電ワイヤの両側面及び奥面の三面を導電性シールドケースによって囲み感光体側と対峙する開放部側にグリッドを介装したストロコロン帯電器によって感光体を帯電し、露光現像を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置において感光体を帯電させるため、接触型のローラ帯電方式や、非接触型のコロナ帯電方式の帯電器が使用されている。ローラ帯電方式によれば、帯電ローラの表面から直接電荷が感光体に移動し、気中放電がほとんど起こらないためオゾンの発生量はコロナ帯電方式に比べ大幅に少なくなるという利点があるが、一部の種類のＯＰＣ感光体に対しては弊害が発生することが報告されており、また、例えばアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉ）感光体を帯電させるときは帯電電流が大きいため、帯電器が熱を蓄積してしまうので、ａ−Ｓｉ感光体を採用する高速機など、放電電流量が多く、高耐久性が望まれる機種にも適さないという問題がある。
【０００３】
一方、非接触型のコロナ帯電方式によれば上記のような問題もなく、特に、放電ワイヤの両側面及び奥面の三面を導電性シールドケースによって囲み感光体側と対峙する開放部側にグリッドを介装したストロコロン帯電器は、感光体表面を帯電させる際に感光体の帯電電位を制御でき、安定して表面電位を保つことができるという特徴を有するため、感光体の帯電手段として広く採用されている。
【０００４】
スコロトロン帯電器の放電ワイヤは一般に直径６０μｍ程度のタングステンなどからなり、放電ワイヤを囲むようにステンレス（以下、ＳＵＳ）等の板金を配置してシールドケースとし、また、グリッドとして網状に加工したＳＵＳ板等を用いることが一般的である。感光体表面を帯電させる際には、スコロトロン帯電器をグリッドが感光体に対向するように配置し、放電ワイヤに高電圧を印加すると放電ワイヤに電流が流れコロナ放電が起こり、このうち５〜１０％の電流が感光体に流れ込むことにより感光体を帯電せしめる。残りの電流はシールドケースとグリッドに流れ込むことにより、放電を安定させると共に感光体の帯電電位を制御することができる。
【０００５】
ところで、放電ワイヤに高電圧を印加すると、放電電流により空気中の酸素が電離しオゾンが発生する。オゾンは強烈な酸化作用を有し、人体に悪影響を及ぼすとともに、当該スコロトロン帯電器を画像形成装置において使用した場合には、画像形成装置に用いられる感光体やゴム部品を劣化させる。またオゾンによって空気中の成分が化学変化し窒素酸化物等が生成され、このような窒素酸化物が感光体の表面に付着して、高湿時に画像流れ現象が発生する場合がある。特に表面硬度が高く、表面が画像形成によってほとんど削れないアモルファスシリコン感光体を用いた画像形成装置において、像流れ現象が高湿時に発生しやすく種々の対策が講じられている。よってスコロトロン帯電器を備えた画像形成装置においては、有効なオゾン対策が望まれていた。
【０００６】
この問題を解決する方法として、例えば以下の提案がなされている。レーザプリンタの画像形成部を側面から見た概略構成図である図１０（ａ）を参照して、レーザプリンタの感光体３１の廻りの構成を説明すると、時計方向に回転する感光体３１の周囲にクリーナ３２、帯電器３３、露光部３４、現像器３５が配設され、さらに図示していないが、この現像器３５と前記クリーナ３２の間で感光体３１に接するように通紙経路が配設されるとともに感光体３１に対向して転写チャージャが配設されている。帯電器３３は、並列に張架された一対の放電ワイヤ３６ａ、３６ｂと、これら放電ワイヤ３６ａ、３６ｂをその側方及び感光体３１側と反対側の三面にて囲むシールドケース３７と、放電ワイヤ３６ａ、３６ｂと感光体３１の間に配設されたグリッド３８を備えており、シールドケース３７の背部には放電により発生したオゾン等の活性ガスを排気するための排気ダクト３９が配設されている。又、前記シールドケース３７の放電ワイヤ３６ａ、３６ｂと対向する面には、図１０（ｂ）に示すように、各放電ワイヤ３６ａ、３６ｂに対向してそれぞれ適当間隔おきに細長い排気孔３０が形成されている。更に、その排気孔３０は千鳥状に配置され、放電ワイヤ３６ａ、３６ｂの張架方向のいずれの位置にあっても、張架方向と直交する方向において少なくともいずれか一方の放電ワイヤ３６ａ又は３６ｂは排気孔３０の間のシールド部分に対向するように成されている。以上の構成において、感光体３１が時計方向に回転することによってその外周面に設けられた感光体層が移動し、この感光体層が帯電器３３を通過することによって均一に帯電され、次に露光部３４で画像信号により変調されたレーザ光で露光されて静電潜像が形成され、現像器３５によってトナー像が形成され、図示しない転写チャージャにより記録紙に転写される。
【０００７】
前記帯電器３３においては、放電により発生した活性ガスは、シールドケース３７に設けられた排気孔３０より排気され、排気ダクト３９に導かれて機外に排気される。この活性ガスの排気は図示しない排気ファンによって行われる。排気孔３０は千鳥状に設けられていることから、放電ワイヤ３６ａ、３６ｂの排気孔３０に対向する部分には多量のダストが付着してその部分での放電が低下しても、放電ワイヤ３６ａの汚れ部分と放電ワイヤ３６ｂの汚れ部分が互いに異なった場所に発生することになり、帯電器３３の全体の帯電としてはほぼ均一な帯電状態が得られる。即ち、帯電器の帯電性能が少々落ちても感光体を均一に帯電できる状態を維持しつつ、帯電器内に滞留するオゾン等の活性ガスを良好に排気することが出来る（特許文献１）。
【０００８】
また、上記提案と同様に帯電器内に滞留するオゾン等の活性ガスを排気することが出来る技術に関する提案として、以下のものも存在する。
図１１はシールドケースの両側面から吸排気を行う帯電装置を表す図であり、（ａ）は帯電ワイヤ５２を切断する方向の断面図で、（ｂ）はこの帯電装置のシールドケース部分の斜視図である。
放電ワイヤ５２に沿って位置するシールドケース両側面６３ａ，６３ｂには扇形ダクト６５，６６がそれぞれ取り付けられており、一方の扇形ダクト６５に吹込みファン６７、他方の扇形ダクト６６に吸引ファン６８が設けられている。これらファン６７，６８によりシールドケース６３内の空気を一方の扇形ダクト６５から他方の扇形ダクト６６に流し、放電生成物等を除くというものである（特許文献２）。
【０００９】
また、これらにおいて提案されるように、ファンなどの送風により帯電器近傍からオゾンを掃気すると共に、オゾンフィルタを用いてオゾンを分解して機外に排出されるオゾンを低減し、帯電器内に滞留するオゾンと帯電器外に排出されるオゾンの両方の低減を図る技術も一般に知られている。
【００１０】
しかし、上記いずれの提案においてもオゾンの排出量そのものの削減にはつながらず、更に特許文献２の提案においては、シールドケース両側面６３ａ，６３ｂ全体がダクトの開口となっているからシールド効果が低減し、よって放電の安定性が損なわれるという問題がある。加えて扇形ダクト６５，６６を備える為に装置全体が大型化するという問題もある。
また、オゾンフィルタはオゾンを効果的に除去できるが、コストアップ、フィルタの装着場所の確保、フィルタ汚染によるオゾン除去能力の低下が懸念される。そのためオゾンフィルタを定期的に交換することが望まれ、画像形成装置のランニングコストを高くすることになる。よって、帯電器から発生するオゾン量自体を削減する技術が望まれている。
【００１１】
コロナ帯電方式の帯電器からのオゾン量を削減する試みとして、帯電器から発生するオゾン量は放電電流にほぼ比例し放電電流を下げればオゾンが低減できるという点に着目し、放電電流そのものを減らすということも考えられるが、感光体表面電位は感光体へ流れ込む電荷量（つまり電流）に比例するため、感光体表面電位を上昇させようとすれば、オゾン発生量が増加するトレードオフの関係にある。したがって、感光体に流れ込む電流を維持しつつ、放電ワイヤに供給する放電電流を減少させる工夫が必要となってくる。
【００１２】
一般に放電ワイヤとグリッドを感光体に近づけるほど、シールドケースの方へ流出する電流が低減できるため、少ない放電電流で所望の感光体表面電位を得ることができる。しかし、前述の通り放電ワイヤには４〜５ＫＶの電圧が印加されているため、火花放電（所謂リーク）が発生する危険性が増すため限界がある。
シールドケースを廃止すれば大幅に放電電流を低減できるが、電流はグリッドと感光体に集中するため電圧が非常に高くなり、結局火花放電の危険性が増す。すなわち、特許文献２における提案と同様に、シールドケースによる放電電流の安定化という目的が達成できなくなる。また、シールドケースがない場合、特にマイナス放電では感光体表面電位が空間的に不均一になる可能性がある。
【００１３】
これらの提案の改善策として、シールドケース及びグリッドの抵抗を１０７Ωから１０８Ω以下にし、更にシールドケースの抵抗よりグリッドの抵抗を小さくすることにより、帯電時間が０．１秒以下でも感光体を所定の電位に帯電することが出来る技術が提案されている。これによると、シールドケースとグリッドが高抵抗の場合は低抵抗の場合に比べて放電ワイヤの電流値をより低くできるため、電源の負荷が小さくなり、更に、帯電時間を０．１秒以下に設定可能なため、スコロトロン帯電器の開口幅を小さくでき、スコロトロン帯電器を小型化できるとともに、放電ワイヤに流す電流を小さくできるのでスコロトロン帯電器から発生するオゾンの量を低減できるというものである（特許文献３）。
【００１４】
しかしながら、シールドケースやグリッドの材質として半導電の材質を用いた場合、使用を続けるうちに後に抵抗値が変わったり、また、使用環境により抵抗値が変わるなど、環境変動が大きく影響する場合がある。この場合、時間が経つとともに当初期待していた性能が維持できなくなる可能性がある。
この他にも、シールドケースの一部を絶縁フィルム等にて広範囲に絶縁することによりシールドケースへ流れ込む電流を低減する手法が公知として存在するが、このようにシールドケース内を広範囲に絶縁してしまうと、放電ワイヤからのコロナイオン流に偏りが生じるため、放電ワイヤに印加される電圧が必要以上に上昇し、火花放電の危険性が生じたり、放電ワイヤの一部分に集中的に付着物が凝集したりするため望ましくない。
【００１５】
そこで発明者は、半導電の材質に頼らず、シールドケースの導電域を削減すれば、シールドケースに流れ込む放電電流を安定して低減できるという点に着目した。そして更に、導電域を一箇所で集中して削減するのではなく、シールドケース全体の広範囲で削減するようにすれば、コロナイオン流の偏り発生を阻止できるという結論に至った。
【００１６】
ところで、特許文献１に記載された発明はオゾンの掃気が目的であって発生するオゾン量の削減を目的としたものではないが、そこで開示されている構成においては、シールドケースの奥面（感光体に対向する面）に放電ワイヤの張架方向に沿って開口部（排気孔）が形成されており、この開口部には放電ワイヤからの電流が流れ込まないため、その分、導電域が削減されていると言える。
【００１７】
しかし、シールドケースの奥面に排気口を設けた結果、排気口を有することによって結果として導電域を削減したとしても、導電域の削減面積が小さ過ぎ、シールドケースに流れ込む電流を有効に低減できない。また、この事態を回避するためにシールドケース奥面の略全域を開口部とすると、シールドケース奥側のシールドが不充分となる上、放電電流が流れ込む部分（シールドケース両側面）と流れ込まない部分（シールドケース奥面）とが極端に分離するので、シールドケース内で放電に偏りが生じてしまう。なお、上記不具合はシールドケースの片側面のみに開口部を形成した場合にも同様のことが言える。そしてシールドケース内で放電に偏りが生じると、帯電ムラ等のトラブルを起こす可能性があり、シールドケースによる放電安定化作用が担保されないという問題がある。また、特許文献１に記載の帯電器は、複数本の放電ワイヤを帯電器が有していることが前提になっており、シールドケースの開口部が図１０（ｂ）のように互い違いに設けられていて、この開口部からオゾンを含んだ空気が排出されるので、開口部に面した放電ワイヤが飛散トナー等で汚れて、その部分の放電効率が低下するのを、もう一本のワイヤで補う構成となっている。したがって放電ワイヤが１本の場合には適応できない。また放電ワイヤの放電によって生じたオゾンの排出が目的なので、開口部の大きさは規定されていない。放電ワイヤの開口部に対応する部分では対応しない部分に比べ、シールドケースへの放電が減少するので、このように特に大きさを限定せず開口部を設けると、放電ワイヤの開口部に対応する部分と対応しない部分との間でシールドケースへの放電量の差が大きくなり、放電にムラが生じる。
【特許文献１】実用新案登録第２５２３８５４号公報
【特許文献２】特開平９−１５９４５号公報
【特許文献３】特開２００２−４０７５４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、感光体の寿命を短縮させることなくオゾン発生量が削減でき、火花放電や帯電ムラなどのトラブルを伴わずに安定した感光体表面電位が得られ、且つこの性能を安定して維持できる画像形成装置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】
【００１９】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、感光体軸線方向に張設された放電ワイヤの両側面及び奥面の三面を導電性シールドケースによって囲み感光体側と対峙する開放部側にグリッドを介装した帯電器を用い、前記ワイヤよりのコロナ放電によって感光体表面の帯電を行う画像形成装置であって、
前記シールドケースの両側面に放電むらが生じない大きさの非導電域を略均一な分布で配置し、シールド板の導電域の面積を減ずることにより、シールド板への電流流れ込みを抑制したことを特徴とする画像形成装置を提案する。
【００２０】
なお、本発明にかかる画像形成装置は、前記シールドケースの両側面に放電むらが生じない大きさの開口を略均一な分布で設け、前記シールドケースの導電域の面積を減ずるようにするか、又は、前記シールドケースを外層導電層と内層絶縁層との２層から構成し、前記外層導電層を放電むらが生じない大きさで露出するごとく、前記シールドケースの両側面の前記絶縁層を略均一な分布で開口して、外層導電層を部分的に放電ワイヤと対面させることにより、シールドケースへの電流流れ込みを抑制することが出来る。
【００２１】
そして更に、前記シールドケースの両側面とともに奥面においても前記非導電域を配し、シールド板の導電域の面積を減ずることにより、シールド板への電流流れ込みを抑制するようにすることが好ましい。
【００２２】
更に、前記シールドケースの全面積に占める前記導電域の面積の割合（以下、シールド有効面積率）が２０％以上８０％未満となるよう形成するとともに、前記シールド有効面積率が５０％以上８０％未満の場合には、前記グリッドをストライプ状のグリッドとし、前記シールド有効面積率が２０％以上５０％未満の場合には、前記グリッドを網目状に形成された網状のグリッドとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
以上記載のごとく本発明の画像形成装置は、抵抗値が変動する可能性のある半導電の材質を用いずに、シールドケース両側面に放電むらが生じない大きさの非導電域を略均一な分布で配置するようにしたから、このような非導電域により、シールドケース内で均等に前記放電ワイヤの電流を低減でき、火花放電や帯電ムラを生じることなく感光体表面を良好に帯電しながらオゾン排出量を削減する効果が安定して得られる。すなわち、シールドケース全体の中で非導電域が広範囲に散在することとなり、シールドケースに流れ込む電流を確実に低減しながら放電に偏りを生じさせないようにすることができる。
【００２４】
そして、本発明の画像形成装置のシールドケースを、外側の導電層と内側の絶縁層との２層構造とし、外層導電層を放電むらが生じない大きさで露出するごとく、前記絶縁層に開口部を形成するか、若しくは導電性のシールドケース両側面に放電むらが生じない大きさの開口を形成するようにすれば、火花放電や帯電ムラを生じることなく感光体表面を良好に帯電しながら、前記放電ワイヤの電流を安定して低減してオゾン排出量を削減することが出来る画像形成装置を容易に実現することが出来る。
【００２５】
また、この非導電域をシールドケースの両側面だけでなく奥面も含めて形成するようにすれば、シールドケース全体の中で非導電域が更に広範囲に散在することとなり、より良好に放電の偏りを防ぐことが出来る。
【００２６】
そしてこのとき、シールド有効面積率が２０％以上８０％未満となる範囲内において、従来のシールドケースを使用する場合に比べ放電ワイヤに供給する放電電流を特に有効に減らしながら、感光体を安定して均一に帯電させることができる。
【００２７】
更に、前記シールド有効面積率が５０％以上８０％未満と比較的大きく、放電電流がグリッドや感光体方向にさほど強く集中しない場合には、前記グリッドをストライプ状のグリッドとすれば、グリッドの放電電流貫通可能域が所定方向に広がりを持って形成されているから、放電電流が感光体まで比較的効率良く達して感光体を良好に帯電させることができる。
【００２８】
一方、前記シールド有効面積率が２０％以上５０％未満と比較的小さく、放電電流がグリッド・感光体方向に集中して流れ込む場合には、前記グリッドを網目状に形成された網状のグリッドとすれば、放電電流の貫通孔が広がりを持たない点状となるので、グリッドに流れ込む放電電流の割合が大きくなり、感光体側へ流れ込む電流が火花放電など異常放電を起こすことを防いで、感光体を良好に帯電させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本実施例にかかる画像形成装置を示す全体断面図である。この画像形成装置は、装置本体の下部に配設された給紙部１００と、この給紙部１００の上方に配設された用紙搬送部２００と、この用紙搬送部２００の上方に配設された画像形成部３００と、この画像形成部３００よりも排出側に配設された定着部４００と、これらの画像形成部３００および定着部４００の上方に配設された光学系部材などからなる画像読取部５００を備えている。
【００３１】
給紙部１００は、給紙カセット１１１に積層載置された転写用紙１１５の束を、円弧外周部を有する給紙ローラ１１２の回転動作によって給紙カセット１１１の出口側（図１の右側）に送り出すとともに、給紙カセット１１１の幅方向両端上部にそれぞれ設けられたさばき爪１１６によってさばくことにより、最上位置の転写用紙１１５を１枚ずつ確実に用紙搬送部２００に給紙するようになっている。
【００３２】
用紙搬送部２００は、給紙部１００から給紙された転写用紙１１５を、反転ガイド２０１を介して搬送ローラ対２０２およびレジストローラ対２０３によって画像形成部３００に向けて搬送し、さらに画像形成部３００から定着部４００において画像形成がなされた転写用紙１１５を排出ローラ対２０５によって排出トレイ２０４上に排出するようになっている。
【００３３】
画像形成部３００は、電子写真プロセスによって、転写用紙１１５に所定のトナー像を形成するものであり、回転可能に軸支された光導電性を有する感光体ドラム５１と、この感光体ドラム５１の周囲にその回転方向に沿って、帯電装置（スコロトロン帯電器）５０、露光装置３０３、現像装置３０４、転写装置３０５、クリーナ３０６および除電装置３０７を備えている。
【００３４】
スコロトロン帯電器５０は、高圧電圧が印加される帯電ワイヤ（図示省略）を備え、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体ドラム５１の表面に所定電位を与えるものであって、後で詳述する。露光装置３０３は、後述する画像読取部５００によって読み取られた原稿の画像データに基づいてレーザ発光器３３１から出力されるレーザ光を、ポリゴンミラー３３２および反射鏡３３３を介して感光体ドラム５１に照射することにより、感光体ドラム５１表面の電位を選択的に減衰させて、この感光体ドラム５１の表面に静電潜像を形成するものである。現像装置３０４は、上記静電潜像をトナーにより現像して、感光体ドラム５１の表面にトナー像を形成するものである。転写装置３０５は、感光体ドラム５１の表面のトナー像を転写用紙１１５に転写するものである。この画像形成装置においては、転写装置３０５は、感光体ドラム５１に当接した転写ローラによって構成されている。クリーナ３０６は、転写後の感光体ドラム５１の表面に残留しているトナーを除去するものである。除電装置３０７は、感光体ドラム５１の表面の残留電荷を除去するものである。
【００３５】
定着部４００は、この画像形成部３００の用紙搬送方向の下流側に配置され、画像形成部３００においてトナー像が転写された転写用紙１１５を、加熱ローラ４０１およびこの加熱ローラ４０１に押し付けられる加圧ローラ４０２によって挟んで加熱し、転写用紙１１５上にトナー像を定着させるものである。
【００３６】
画像読取部５００は、コンタクトガラス５０１上に載置された原稿に、露光ランプ５０２から光を照射し、その反射光を反射鏡５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃを介してＣＣＤラインセンサ等からなる光電変換部５０６に導くことにより、原稿の画像情報を読み取るものである。なお、露光ランプ５０２および反射鏡５０５ａは走査動作部５０７を形成しており、この走査動作部５０７が、所定の速度で図１の左右方向に移動領域５０８を移動動作することにより、コンタクトガラス５０１上に載置された原稿の全面を走査し、原稿全面の画像を読み取ることができる様になっている。
【００３７】
次に上記スコロトロン帯電器５０について説明する。図２は、上記スコロトロン帯電器の断面図である。スコロトロン帯電器５０は、感光体ドラム５１に対向してその幅方向に放電ワイヤ５２を延設し、この放電ワイヤ５２に高電圧を印加することにより、上記感光体ドラム５１表面を帯電させるというものであり、上記感光体ドラム５１側を開放したシールドケース５３内に上記放電ワイヤ５２が納められ、その開放部にグリッド５４を設けることによって効率的かつ安定した放電が行われるように構成されている。なお、スコロトロン帯電器５０の放電ワイヤ５２は直径６０μｍのタングステン線を金により被覆し耐腐蝕性を付加したワイヤであり、放電ワイヤ５２を囲むようにしてシールドケース５３とし、また、グリッド５４として、図４に示すように網状に加工したステンレス（以下、ＳＵＳ）板を用いる。
【００３８】
ここで、図３（ａ）も参照して、シールドケース５３はＳＵＳ等の導電性の板金からなる外枠５８の内側に、エポキシ樹脂等の絶縁材料により形成された枠状の絶縁部材５５ａを配して絶縁層とし、シールドケース５３の内壁面に放電ワイヤ５２からの放電電流が流れ込まない絶縁域を形成する。絶縁部材５５ａには、その全面に渡って等間隔に開口部５６ａが設けられており、この絶縁部材５５ａを外枠５８内に嵌め込むようにして配置する。この状態を放電ワイヤ５２方向から見ると、シールドケース５３の内側表面が絶縁部材５５ａによって覆われている部分には放電電流が流れ込むことができないため、この領域が絶縁域となる。また、絶縁部材５５ａによって覆われていない部分は導電性の外枠５８の内壁面が剥き出しになっており、放電電流が流れ込むことができるので、この領域が導電域となる。
【００３９】
このように構成したシールドケース５３を備えた帯電器５０において、シールドケース５３の全面積における導電域の面積の割合（以下、シールド有効面積率）と、帯電器の帯電性能及びオゾン排出量との関係を調べるため、以下の条件で実験を行った。
実験機となる画像形成装置は京セラミタ株式会社製のレーザプリンタ（品番：ＦＳ−１０５０）であって、感光体ドラム５１は有機半導体材からなる感光層により構成した所謂ＯＰＣ感光体（有機感光体）であり、その直径は３０ｍｍ、周速は８４ｍｍ／ｓｅｃである。また、帯電器５０は、シールドケース５３の幅が１２ｍｍであって、グリッド５４の開口部（放電電流の貫通孔）が設けられた領域の幅が１０ｍｍ、感光体ドラム５１とグリッド５４との間の距離は１ｍｍ、放電ワイヤ５２からグリッド５４までの距離は６．５ｍｍである。放電ワイヤ５２には定電流制御にて２３０μＡの電流が流され、このとき印加される電圧は４．７７ＫＶとなった。また実験環境は温度２３〜２５℃、湿度６０±１０％ＲＨであった。なお、開口部５６ａの幅は５ｍｍであり、シールド有効面積率に応じて開口部５６ａの間隔を変化させた。
【００４０】
上記レーザプリンタにシールド有効面積率の異なる帯電器を装着し、グリッド５４に+４４０Ｖの電圧を印加したときの、放電ワイヤ５２に供給する放電電流（Ｉｃｃ）と感光体表面電位（Ｖｓｐ）との関係を図５（ａ）に示す。まず、比較実験として絶縁域を設けない（換言すれば、シールド有効面積率１００％である）シールドケース５３を装着する帯電器では、所望の感光体表面電位（Ｖｓｐ）＋４００Ｖを得るために放電ワイヤ５２に供給する電流は２３０μＡ必要とされる。一方、導電性の外枠５８の内側に絶縁部材５５ａを嵌め込むことにより形成したシールドケース５３を装着する帯電器では、シールド有効面積率を減らしていくほど（換言すると、絶縁部材５５ａの開口部５６ａの間隔を広げていくほど）より少ない供給電流で高い感光体表面電位を得られ、帯電性能が向上しているのがわかる。シールド有効面積率が８０％程度の場合、同１００％の帯電器よりわずかながら帯電性能が向上する。シールド有効面積率２０％では著しく帯電性能が向上し、所望の感光体表面電位を得るために放電ワイヤ５２に供給する電流は１００μＡ程度でよい。さらにシールド有効面積率を減らし、１０％とした場合、放電ワイヤ５２に印加される電圧が著しく上昇し、放電ワイヤ５２からグリッド５４のいたるところに火花放電が生じ、感光体ドラム５１に均一な帯電を行うことができなくなった。
【００４１】
また、図５（ｂ）に、上記レーザプリンタを０．４ｍ３の密閉容器に入れ、帯電と除電を繰り返した場合の容器内におけるオゾン濃度を測定した測定結果を示す。使用オゾンモニタは荏原実業製ＥＧ−２００１であり、測定時において転写部等の帯電／現像部以外への通電は停止させた。
図５（ｂ）に示す結果から、シールドケース５３に絶縁域を一様に設け、シールド有効面積率を８０％まで削減した段階で、一定のオゾン濃度の低下が見られ、更に２０％まで削減することにより、放電ワイヤ５２に供給する電流を略半減させることができるため、オゾン濃度も略半減することを確認した。
以上の結果より、シールドケース５３に絶縁域を設けることで、より少ない放電電流量にて感光体ドラム５１の表面電位を確保できることが確認できた。また、帯電器より発生するオゾン量も半減することができる。そしてこれらの結果は、シールド有効面積率が８０％まで下がった段階から確認され、シールド有効面積率を低くするほど顕著になることがわかった。しかし、上記に述べたように、シールド有効面積率を２０％未満（例えば１０％）まで下げてしまうと、火花放電が生じて正常に帯電することができないため、シールド有効面積率は２０％以上８０％未満に設定するものとする。この範囲において、感光体ドラム５１を均一に帯電させながら、排出されるオゾン量も有効に減少させることができる。
【００４２】
なお、シールドケース５３の内側の絶縁層を構成する絶縁部材として、細長の開口部５６ａが並行して等間隔に設けられた絶縁部材５５ａを使用して説明したが、この絶縁部材は図３（ｂ）に示すように、円形の開口部５６ｂがシールドケース全面に渡って一様に散在して設けられた絶縁部材５５ｂであってもよい。いずれの場合でも、開口部が大き過ぎると、開口部に対面した放電ワイヤ５２の放電電流がシールドケースに流れにくくなり、その分、感光体の方に放電電流が流れるため、放電ワイヤが開口部に対面した部分とそうでない部分で感光体の帯電電位に差ができることを防止するため、各々の開口部の大きさを放電むらが生じない程度に小さく形成することで、より良好に放電ムラを防ぐことが出来る。本実施形態では例えば、開口部５６ａがほぼ円形である場合には直径０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に、開口部５６ａが線状である場合には幅０．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下に設定される。また、絶縁層はこれらの絶縁部材５５（５５ａ、５５ｂ）のように導電層となる外枠５８の形状に合わせて別途構成するのではなく、導電層となる板金等の表面上の絶縁域となる部分にアルミナ溶射被膜を形成するなど、絶縁性の皮膜を形成することにより構成してもよい。
【００４３】
また、シールドケース５３を導電層と絶縁層との二層構造とするのではなく、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、板金等の導電材からなるシールドケース５３ａ、５３ｂに開口部５７ａ、５７ｂを設けるようにしても良い。図６（ａ）においてはシールドケース５３ａに、細長の開口部５７ａが略等間隔おいてシールドされる部分と交互に配されるようにしてシールドケース５３の全面に渡って設けられており、図６（ｂ）においてはシールドケース５３ｂに円形の開口部５７ｂがシールドケース５３の全面に渡って一様に散在して設けられているが、いずれにおいてもこの開口部５７（５７ａ、５７ｂ）内の領域が、放電電流が流れ込まない非導電域となり、上記の構成同様に導電域の面積を減らすことができる。このシールドケース５３（５３ａ、５３ｂ）を図７に示すように配して、帯電器を構成する。なお、図７において開口部５７は省略されて描かれている。このように構成された帯電器においては、シールドケース５３内において発生したオゾンを開口部５７より、図示しない公知の掃気手段を用いて帯電器外へ排出することができる。この場合、発生するオゾン量も既に削減されていることから、帯電器内に滞留するオゾンと帯電器外に排出されるオゾンの両方のオゾン濃度を減少させることができる。
【００４４】
なお、非導電域はシールドケース５３の片側面又は奥面だけでなく、全面に設けるようにする。このように、非導電域をシールドケース５３の１面だけでなく３面（全面）において形成すれば、導電域又は非導電域が１箇所に集まって存在して放電電流にムラが生じるということがない。また、非導電域が形成される面が感光体側から見て対称となるよう配されることになるので、放電に偏りが生じない。
【００４５】
更に、グリッド５４の形状について、シールド有効面積率の大きさによって、グリッド５４を使い分けるようにする。上記実験においては図４に示すような網状のグリッドを使用したが、他にも図８に示すように、所定方向に延在する線状の開口部を有するストライプ状のグリッドを使用することができる。網状のグリッドは、放電電流の貫通孔が点状に形成され、すなわち放電電流の貫通可能域が広がりを持たないように形成されており、放電電流が比較的効率良くグリッドに流れ込むと考えられる。一方ストライプ状のグリッドは、放電電流の貫通孔が線状に形成され、すなわち放電電流の貫通可能域が一方向に広がりを持って形成されており、放電電流が感光体まで比較的効率良く達すると考えられる。
【００４６】
図９において、網状のグリッド及びストライプ状のグリッドを使用した場合における、
シールド有効面積率と感光体表面の帯電状況との関係を示す。
シールド有効面積率が比較的大きく、１００％又は８０％の場合においては、シールドケースにおいて放電ワイヤからの放電電流が流れ込むことができる面積が比較的大きく、放電電流はさほど強くグリッドや感光体方向に集中して流れ込まない。よって、この場合に網状のグリッドを使用すると、放電電流が必要以上にグリッドに流れ込んでしまい、感光体表面電位を所望の電位まで上昇させることができない（△印）。一方、ストライプ状のグリッドを使用した場合には、所望の感光体表面電位が得られ、且つ帯電を安定して制御することができた（○印）。
また、シールド有効面積率が比較的小さく、２０％であった場合においては、シールドケースにおいて放電ワイヤからの放電電流が流れ込むことができる面積が比較的小さいので、放電電流はグリッド・感光体方向に集中して流れ込むことになる。よって、この場合にストライプ状のグリッドを使用すると、グリッドで放電電流を吸収しきれなくなり、感光体へ流れ込む電流量が増加する。したがってグリッドによる電位安定化作用が低下する（×印）。一方、網状のグリッドを使用した場合には、所望の感光体表面電位が得られ、且つ帯電を安定して制御することができた（○印）。
【００４７】
以上のことから、シールド有効面積率が比較的小さい場合、すなわち２０％以上５０％未満であってより好ましくは２０％以上４０％未満の範囲内においては、網状のグリッドを使用することが好適であり、またシールド有効面積率が比較的大きい場合、すなわち５０％以上８０％未満であってより好ましくは６０％以上８０％未満の範囲内においては、ストライプ状のグリッドを使用することが好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
上記実施例においては、感光体が感光体ドラムの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、例えば、感光体ベルト、中間転写ベルトでも同様である。
また、本発明にかかる画像形成装置によれば、感光体を所望の電位に帯電させるのに必要な放電電流を低減することができるので、オゾン発生量の削減だけでなく消費電力も削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施例にかかる画像形成装置を示す全体断面図である。
【図２】本実施例にかかる画像形成装置に使用されるスコロトロン帯電器の断面図である。
【図３】本実施例において使用される帯電器のシールドケースの構成の１形態を示す図であって、（ａ）はストライプ状に穴あけ成形された絶縁層を配する様子を示す斜視図、（ｂ）は丸孔が形成された絶縁層を示す斜視図である。
【図４】本実施例で使用されるグリッドの１形態を示す概略図である。
【図５】本実施例にかかる画像形成装置においてなされた実験結果を示すグラフ図であって、（ａ）はシールド有効面積率と帯電性能との関係を示すグラフ図であり、（ｂ）はシールド有効面積率とオゾン濃度との関係を示すグラフ図である。
【図６】本実施例において使用される帯電器のシールドケースの構成の他の形態を示す図であって、（ａ）はストライプ状に穴あけ成形されたシールドケースを示す斜視図、（ｂ）は丸孔が形成されたシールドケースを示す斜視図である。
【図７】図６のシールドケースを配して帯電器を構成する様子を示す斜視図である。
【図８】本実施例に使用されるグリッドの他の形態を示す概略図である。
【図９】シールド有効面積率とグリッド形状とを変化させた場合における帯電性能の変化を示す表図である。
【図１０】従来の画像形成装置で使用された帯電器を説明するための図であって、（ａ）は従来のレーザプリンタの画像形成部を側面から見た概略構成図であり、（ｂ）は帯電器をシールドの開口部側から見た概略図である。
【図１１】従来の他の画像形成装置に使用された帯電器を説明するための図であって、（ａ）は帯電ワイヤを切断する方向の断面図であり、（ｂ）はこの帯電装置のシールドケース部分の斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
５０  スコロトロン帯電器
５１  感光体ドラム
５２  放電ワイヤ
５３  シールドケース
５４  グリッド
５５（５５ａ、５５ｂ）  絶縁部材
５６ａ、５６ｂ  開口部
５７（５７ａ、５７ｂ）  開口部
５８  外枠
【図１】
2005134773.tif 000003
【図２】
2005134773.tif 000004
【図３】
2005134773.tif 000005
【図４】
2005134773.tif 000006
【図５】
2005134773.tif 000007
【図６】
2005134773.tif 000008
【図７】
2005134773.tif 000009
【図８】
2005134773.tif 000010
【図９】
2005134773.tif 000011
【図１０】
2005134773.tif 000012
【図１１】
2005134773.tif 000013