(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放電電極と前記各放電電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記各放電電極に電圧を印加することでコロナ放電を発生させて被帯電物を帯電させる、前記被帯電物の帯電面に対して平行な第１方向に延伸する形状を有する帯電装置において、
前記電圧印加手段は、
前記各放電電極に対して、放電電圧を印加する放電期間と放電電圧の印加を休止する放電休止期間とが交互に発生し、かつ前記各放電電極における放電期間が互いに重ならないように電圧を印加し、
前記各放電電極は、先端が前記被帯電物の方向に向くように配置された前記第１方向に延伸する鋸歯状、先端が前記被帯電物の方向に向くように前記第１方向に沿って列状に並べられた複数の線状または針状、または前記第１方向に延伸するように配置された、先端が前記被帯電物の方向を向くように突出する突出部を複数備えたワイヤ状、のいずれかの形状を有し、
前記各放電電極は、前記第１方向に沿って互いに平行に配置されており、
隣接する前記放電電極における前記先端の前記第１方向についての位置が互いに異なっていることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記被帯電物は、副走査方向の画像形成速度Ｖｐ（ｍｍ／ｓ）の画像形成装置に備えられる静電潜像担持体であり、
前記電圧印加手段は、前記放電期間の周期Ｆ（ｓ）を、
Ｖｐ×Ｆ≦０．２
の関係を満たすように設定す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】
前記電圧印加手段は、放電電流を一定値にする定電流駆動を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記電圧印加手段は、
前記各放電電極について共通に備えられた電源と、この電源と前記各放電電極との間にそれぞれ設けられた、各放電電極に印加する電圧を前記放電期間と前記放電休止期間とで切り替える複数のスイッチング手段とを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記スイッチング手段は、互いに並列に接続されたツェナーダイオードとトランジスタとからなることを特徴とする請求項４に記載の帯電装置。
【請求項６】
前記放電電極と前記被帯電物との間に、直流電圧を印加されるグリッド電極を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の帯電装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロナ放電方式の帯電装置、およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置における帯電方式として、コロナ放電で発生したイオンを感光体等の静電潜像担持体表面に導いて帯電させるコロナ帯電方式が従来から用いられている。
【０００３】
コロナ帯電方式の帯電装置では、コロナ放電時にオゾンＯ３や窒素酸化物ＮＯｘなどの放電生成物が生成される。つまり、電子の放電に伴うエネルギー（電子の衝突等）により、酸素分子Ｏ２，窒素分子Ｎ２が酸素原子Ｏ，窒素原子Ｎに解離し、それが酸素分子Ｏ２と結合することでオゾンＯ３，窒素酸化物ＮＯｘが生成される。
【０００４】
そして、これらの放電生成物が帯電電極に付着すると、その部分で放電不良および帯電ムラが発生し、静電潜像担持体の帯電不良、さらには画像不良が発生する。
【０００５】
このような帯電ムラを低減するための技術として、放電電極と静電潜像担持体との間にグリッド電極を設け、このグリッド電極に電圧を印加することで荷電粒子の通過量を制御して帯電ムラを低減するスコロトロン方式の帯電装置がある。例えば、特許文献１には、スコロトロン帯電器において、グリッド電極に電圧を印加するタイミングを、放電電極に電圧を印加するタイミングより早く開始し、放電電極への電圧印加終了よりも遅く終了するように制御することで、静電潜像担持体の帯電電位の立ち上がり／立ち下がりを速やかに行う技術が開示されている。また、特許文献１には、放電電極を複数備えることが記載されている。
【特許文献１】特開平５−７２８７３号公報（１９９３年３月２６日公開）
【特許文献２】特開２００３−１５１７１９号公報（２００３年５月２３日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のスコロトロン方式の帯電装置では、帯電ムラを低減することはできるものの、放電生成物の発生量自体を低減することはできない。
【０００７】
このため、放電生成物が放電電極に付着することによって生じる放電不良や放電性能の低下を防止することはできない。また、放電生成物として生成されるオゾンによる、オゾン臭の発生、人体に対する有害な影響、強い酸化力による部品劣化等の問題を防止することができない。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コロナ放電方式の帯電装置において、帯電ムラを低減するとともに、オゾンの発生量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の帯電装置は、上記の課題を解決するために、複数の放電電極と前記各放電電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記各放電電極に電圧を印加することでコロナ放電を発生させて被帯電物を帯電させる帯電装置において、前記電圧印加手段は、前記各放電電極に対して、放電電圧を印加する放電期間と放電電圧の印加を休止する放電休止期間とが交互に発生し、かつ前記各放電電極における放電期間が互いに重ならないように電圧を印加することを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、電圧印加手段が、各放電電極に対して、放電電圧を印加する放電期間と放電電極に対する放電電圧の印加を休止する放電休止期間とが互いに重ならないように電圧を印加する。これにより、放電期間の長さを短くしてオゾン発生量を低減できる。また、上記の構成では、電圧印加手段が、各放電電極における放電期間が互いに重ならないように各放電電極に電圧を印加する。このように、各放電電極における放電期間が互いに重ならないようにすることで、各放電電極の放電休止期間が重なる期間を短くし、帯電ムラを低減できる。
【００１１】
また、前記各放電電極は、先端が前記被帯電物の方向に向くように配置された鋸歯状、先端が前記被帯電物の方向に向くように列状に並べられた複数の線状または針状、または前記被帯電物の帯電面に対して平行に延在するように配置され、先端が前記被帯電物側に突出する突出部を複数備えたワイヤ状、のいずれかの形状を有する構成としてもよい。
【００１２】
上記いずれかの形状からなる放電電極を用いることにより、上記先端部を起点としてコロナ放電を安定して発生させ、被帯電物を適切に帯電させることができる。
【００１３】
また、前記各放電電極は、互いに平行に配置されており、隣接する前記放電電極における前記先端の位置が、前記平行方向について互いに異なっている構成としてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、隣接する各放電電極における上記先端部同士の放電に関する干渉を防止することができ、また、前記平行方向についての帯電ムラを低減することができる。
【００１５】
また、前記被帯電物は、副走査方向の画像形成速度Ｖｐ（ｍｍ／ｓ）の画像形成装置に備えられる静電潜像担持体であり、前記電圧印加手段は、前記放電期間の周期Ｆ（ｓ）を、Ｖｐ×Ｆ≦０．２の関係を満たすように設定する構成としてもよい。
【００１６】
上記の構成によれば、放電期間の周期ＦをＶｐ×Ｆ≦０．２の関係を満たすように設定することにより、放電期間と放電休止期間とを交互に発生させることによって副走査方向に帯電ムラが発生したとしても、その帯電ムラのピッチを０．２ｍｍ以下にできる。これにより、副走査方向の帯電ムラに伴う画質の低下を人間の視覚では認識できない程度に抑えることができる。
【００１７】
また、前記電圧印加手段は、放電電流を一定値にする定電流駆動を行う構成としてもよい。上記の構成によれば、放電電流を一定値にするように放電電極に電圧を印加するので、湿度等の環境要因の変化や部品特性の経年変化等によって放電開始電圧が変動しても、安定した帯電を行うことができる。
【００１８】
また、前記電圧印加手段は、前記各放電電極について共通に備えられた電源と、この電源と前記各放電電極との間にそれぞれ設けられた、各放電電極に印加する電圧を前記放電期間と前記放電休止期間とで切り替える複数のスイッチング手段とを備えている構成としてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、各放電電極について共通の電源を備え、各スイッチング手段が各放電電極の放電期間と放電休止期間とを切り替える。このように、各放電電極について共通の電源を用いることにより、装置コストを低減できる。
【００２０】
また、前記スイッチング手段は、互いに並列に接続されたツェナーダイオードとトランジスタとからなる構成であってもよい。上記の構成によれば、前記トランジスタの導通／遮断を制御することで、放電電極に印加する電圧を容易に切り替えることができる。
【００２１】
また、前記放電電極と前記被帯電物との間に、直流電圧を印加されるグリッド電極を備えている構成としてもよい。上記の構成によれば、グリッド電極に直流電圧を印加することによって荷電粒子の通過を制御し、帯電均一性を高めることができる。
【００２２】
本発明の画像形成装置は、上記いずれかの帯電装置を備えていることを特徴としている。それゆえ、帯電に伴うオゾン発生量を低減することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の帯電装置は、各放電電極に対して、放電電圧を印加する放電期間と放電電圧の印加を休止する放電休止期間とが交互に発生し、かつ各放電電極における放電期間が互いに重ならないように電圧を印加する。それゆえ、帯電ムラを低減するとともに、オゾン発生量を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の一実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成装置Ａの構成を示す説明図である。ここでは、画像形成装置Ａとして、外部から入力された画像データあるいは原稿読み取りにより得られた画像データに基づいて、シート（記録用紙）に多色あるいは単色の画像を形成するレーザプリンタを例に説明する。
【００２５】
同図に示すように、画像形成装置Ａは、露光ユニット１、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、中間転写ベルトユニット８、定着ユニット１２、シート搬送路Ｓ、給紙カセット１０および排紙トレイ１５等を備えている。
【００２６】
画像形成装置Ａにおいて扱われるカラー画像の画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。したがって、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，３ｄ）は、各色に応じた４種類の潜像を形成するように、それぞれ４個ずつ設けられている。なお、上記ａ〜ｄの符号は、ａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに対応し、これら符号にて区別された上記の各手段により、４つの画像ステーションが構成されている。
【００２７】
画像ステーションにおいて、感光体ドラム３は、画像形成装置Ａの上部に配置されている。なお、本実施形態では、記録用紙に対する副走査方向の画像形成速度（プロセス速度）１２４ｍｍ／ｓに設定しており、感光体ドラム３の周速度（感光体ドラム３表面の移動速度）をこれと等しく設定している。
【００２８】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。この帯電器５としては、図２に示すような、チャージャー型のもが使用される。この帯電器５の詳細については後述する。
【００２９】
露光ユニット１には、図２に示すようにレーザ照射部および反射ミラーを備えた、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる手法のほかに、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法もある。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
【００３０】
各現像装置２は、各感光体ドラム３上に形成された静電潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのトナーにより顕像化するものである。クリーナユニット４は、現像および画像転写工程後に感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。各現像装置２において使用するトナーは、特に限定されるものではないが、例えばトリメチルシリル基で表面を疎水化処理したシリカが外添されたトナーを用いることができる。
【００３１】
感光体ドラム３の上方には中間転写ベルトユニット８が配置されている。この中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ８１、中間転写ベルト従動ローラ８２、中間転写ベルトテンション機構８３、および中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。
【００３２】
中間転写ローラ６、中間転写ベルト駆動ローラ８１、中間転写ベルト従動ローラ８２、中間転写ベルトテンション機構８３等は、中間転写ベルト７を張架し、矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。
【００３３】
中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構８３における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。この中間転写ローラ６は、感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスを与えるものである。
【００３４】
中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。この中間転写ベルト７は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００３５】
感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ６は中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では、転写電極としてローラ形状のもの（中間転写ローラ６）を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。
【００３６】
上述のように各感光体ドラム３上の静電潜像は各色相に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト７上において積層される。このように、積層されたトナー像は中間転写ベルト７の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト７との接触位置に移動し、この位置に配置されている転写ローラ１１によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト７と転写ローラ１１は所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。
【００３７】
上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ８１の何れか一方は金属等の硬質材料からなり、他方は弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）からなる。
【００３８】
中間転写ベルト７と感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、および中間転写ベルト７から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去され回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられている。このクリーニングブレードが接触する部分の中間転写ベルト７は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ８２にて支持されている。
【００３９】
給紙カセット１０は、画像形成に使用するシート、例えば記録用紙を蓄積しておくためのものであり、画像形成部および露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置Ａの上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。
【００４０】
また、画像形成装置Ａには、給紙カセット１０のシートおよび手差しトレイ２０のシートを転写ローラ１１や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るためのシート搬送路Ｓが設けられている。このシート搬送路Ｓにおける給紙カセット１０から排紙トレイ１５までの部分には、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、転写ローラ１１を備えた転写部、定着ユニット１２および搬送ローラ２５等が配されている。
【００４１】
搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙カセット１０の端部に備えられ、給紙カセット１０からシートを１枚づつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、シート搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、感光体ドラム３上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。
【００４２】
定着ユニット１２は、ヒートローラ３１および加圧ローラ３２等を備え、これらヒートローラ３１および加圧ローラ３２はシートを挟んで回転する。ヒートローラ３１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって制御される。この制御部は温度検出器（図示せず）からの検出信号に基づいてヒートローラ３１を制御する。ヒートローラ３１は、加圧ローラ３３とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融・混合・圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像（各色トナー像）を定着後のシートは、複数の搬送ローラ２５によってシート搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態（多色トナー像を下側に向けた状態）にて、排紙トレイ１５上に排出される。
【００４３】
次に、各部での処理を含み、シート搬送路Ｓによるシート搬送動作について説明する。画像形成装置Ａには、上記のように、予めシートを収納する給紙カセット１０、および少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ２０が配置されている。これら両者には各々前記ピックアップローラ１６（１６−１，１６−２）が配置され、これらピックアップローラ１６はシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する。
【００４４】
（片面印字の場合）
給紙カセット１０から搬送されるシートは、シート搬送路Ｓ中の搬送ローラ２５−１によってレジストローラ１４まで搬送され、このレジストローラ１４によりシートの先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とを整合するタイミングで転写部に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット１２にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ２５−２を経て排紙ローラ２５−３から排紙トレイ１５上に排出される。
【００４５】
また、手差しトレイ２０から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ２５（２５−６，２５−５，２５−４）によってレジストローラ１４まで搬送される。それ以降は給紙カセット１０から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。
【００４６】
（両面印字の場合）
上記のようにして片面印字が終了し、定着ユニット１２を通過したシートは、後端が排紙ローラ２５−３にてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ２５−３が逆回転することによって搬送ローラ２５−７，２５−８に導かれ、レジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１５に排出される。
【００４７】
次に、帯電器５の構成について説明する。なお、図２に示す画像形成装置Ａに備えられた４つの帯電器（５ａ〜５ｄ）は同じ構成であるので、以下では区別をせずに帯電器５として説明する。
【００４８】
図３は、帯電器５およびその周辺の構成を模式的に表した断面図である。帯電器５は、コロナ放電方式の帯電器であり、円筒状の感光体ドラム３の長手方向（図３において紙面垂直方向）の長さとほぼ等しい長さを有し、感光体ドラム３に沿って設置されている。
【００４９】
帯電器５は、電荷を発生させる電荷発生部５０、電荷発生部５０と感光体ドラム３との間に介在する網目状のグリッド電極５４、および電荷発生部５０にグリッド電極５４を固定するグリッド電極保持部材５５を有している。
【００５０】
電荷発生部５０は、チャージャケース５１、放電電極（第１放電電極）５３ａ，放電電極（第２放電電極）５３ｂ、および放電電極５３ａ，５３ｂをチャージャケース５１に固定する放電電極保持部材５２を有している。チャージャケース５１は断面コ字形に形成され、開口部が感光体ドラム３と対向するように配置されている。
【００５１】
グリッド電極保持部材５５および放電電極保持部材５２は絶縁性の部材であり、電荷発生部５０とグリッド電極５４との間、および放電電極５３ａ，５３ｂとチャージャケース５１との間を絶縁している。
【００５２】
グリッド電極５４およびチャージャケース５１には、第１電源５６が接続されており、アース電位に対して電位差Ｖｇ（Ｖｇ＜０）の電圧（直流バイアス電圧）が印加されている。
【００５３】
また、放電電極５３ａ，５３ｂには、第２電源５７が接続されている。第２電源５７は、放電電圧を印加する放電期間と放電電圧の印加を休止する放電休止期間とが周期的に切り替わるパルス波形（矩形波形）の電圧を、放電電極５３ａおよび５３ｂに対する放電期間が交互に発生するように印加する。ここで、放電期間に放電電極に対して印加される電圧は、アース電位に対して電位差Ｖｃ（Ｖｃ＜Ｖｇ＜０）の電圧である。なお、第２電源５７および第２電源５７によって印加される電圧波形の詳細については後述する。
【００５４】
このように、放電電極５３ａ，５３ｂに放電電圧を印加することにより、チャージャケース５１と放電電極５３ａ，５３ｂとの間に電界が発生し、この電界により大気が電離して放電電極５３ａ，５３ｂの周辺に負電荷（マイナスイオン）が発生する。発生した負電荷は、グリッド電極５４に引きつけられて広がりながら感光体ドラム３側へ移動し、グリッド電極５４を通過したものが感光体ドラム３の表面に達する。
【００５５】
感光体ドラム３の表面は、非露光時には半導電性を有し、露光時には導電性を有する部材から成っている。上記のようにして感光体ドラム３の表面に達した負電荷により感光体ドラム３の表面が初期化帯電され、所定の初期化帯電電位ＶＯとなる。そして、初期化帯電された感光体ドラム３の表面が露光されると、その部分（明部）が導電性を有するようになり、負電荷がアースに移動する。負電荷が移動した部分は電位が正方向に変化し、明部電位ＶＥとなる。感光体ドラム３の表面における負電荷が存在する部分と存在しない部分、つまり初期化帯電電位ＶＯの部分と明部電位ＶＥの部分とにより静電潜像が形成される。
【００５６】
上記の帯電器５の放電電極５３ａ，５３ｂは、図４に示すように、鋸歯状に形成されたものであり、両電極における鋸歯の先端部（突出部）ｔ１，ｔ２から放電が行われる。すなわち、帯電器５は、放電電極５３ａ，５３ｂが鋸歯形状をなす鋸歯帯電器である。
【００５７】
図５は、放電電極５３ａ，５３ｂを感光体ドラム３側から見たときの、両電極の鋸歯の先端部ｔ１，ｔ２の位置関係を示す説明図である。図中に示した黒点が先端部ｔ１，ｔ２を示している。
【００５８】
この図に示すように、放電電極５３ａにおける鋸歯の各先端部ｔ１は、ピッチｐで等間隔に設けられている。放電電極５３ｂについても同様に、鋸歯の各先端部ｔ２が、ピッチｐで等間隔に設けられている。また、放電電極５３ａと放電電極５３ｂとは、帯電器５の長手方向に沿って互いに略平行に備えられており、両電極の先端部ｔ１，ｔ２の位置が帯電器５の長手方向に対して互いに１／２ピッチ（ｐ×１／２）ずれるように配置されている。
【００５９】
次に、上記の第２電源５７の構成について説明する。図６は、第２電源５７の一構成例を示す回路図である。この図に示す第２電源５７は、定電流電源部７０と、スイッチング回路部Ｓａ，Ｓｂを備えている。
【００６０】
定電流電源部７０は、スイッチング回路部Ｓａを介して放電電極５３ａに接続されており、また、スイッチング回路部Ｓｂを介して放電電極５３ｂに接続されている。
【００６１】
定電流電源部７０は、高圧電源部７１、電気抵抗７２,７３、コンデンサ７４からなる。高圧電源部７１の一端はスイッチング回路部Ｓａ，Ｓｂに接続されており、他端は電気抵抗７２を介してアースに接続され、さらに、電気抵抗７２に並列に接続された電気抵抗７３とコンデンサ７４との直列回路を介してアースに接続されている。また、コンデンサ７４における電気抵抗７３側の端子の電圧が高圧電源部７１に接続されており、コンデンサ７４によって平滑化された電圧が高圧電源部７１にフィードバックされるようになっている。そして、このフィードバックされた電圧に基づいて高圧電源部７１が放電電極５３ａ，５３ｂに定電流を供給するように供給電圧を制御するようになっている。これにより、定電流電源部７０は、放電電極５３ａ，５３ｂに対して定電流を供給し、帯電装置を定電流駆動するようになっている。
【００６２】
スイッチング回路部Ｓａは、ツェナーダイオード７５ａとフォトカップラー７６ａとを備えている。フォトカップラー７６ａは発光ダイオード７７ａと受光素子としてのトランジスタ７８ａとからなり、トランジスタ７８ａとツェナーダイオード７５ａとの並列回路が定電流電源部７０と放電電極５３ａとの間に接続されている。同様に、スイッチング回路部Ｓｂは、ツェナーダイオード７５ｂとフォトカップラー７６ｂとを備えている。フォトカップラー７６ｂは発光ダイオード７７ｂと受光素子としてのトランジスタ７８ｂとからなり、トランジスタ７８ｂとツェナーダイオード７５ｂとの並列回路が定電流電源部７０と放電電極５３ｂとの間に接続されている。なお、本実施形態では、ツェナーダイオード７５ａ，７５ｂとしてツェナー電圧１ｋＶのものを用いている。
【００６３】
また、発光ダイオード７７ａ，７７ｂは図示しない制御手段に接続されており、この制御手段から供給される電流によって発光状態を制御される。図１に示すように、発光ダイオード７７ａ，７７ｂは、それぞれ発光期間と非発光期間とが周期的に切り替わるように制御される。また、発光ダイオード７７ａの発光期間には発光ダイオード７７ｂは非発光期間となり、発光ダイオード７７ｂの発光期間には発光ダイオード７７ａは非発光期間となるように制御される。なお、本実施形態では、各発光ダイオード７７ａ，７７ｂに対して、１回あたりの発光期間が２５０μｓとなるように、周波数２ｋＨｚ、デューティー比５０％の矩形波の電流を供給した。
【００６４】
発光ダイオード７７ａが発光期間である場合、トランジスタ７８ａは導通し、放電電極５３ａには定電流電源部７０の供給電圧（本実施形態では４ｋＶ）に等しい電圧が印加される。この供給電圧を放電開始電圧以上の電圧にしておくことで、放電電極５３ａにおいて放電が生じる。一方、発光ダイオード７７ａの発光期間中には、発光ダイオード７７ｂは非発光期間になっており、トランジスタ７８ｂは遮断状態となっている。この場合、放電電極５３ｂに印加される電圧は、定電流電源部７０の供給電圧（本実施形態では４ｋＶ）からツェナーダイオード７５ｂのツェナー電圧（本実施形態では１ｋＶ）を差し引いた電圧（本実施形態では３ｋＶ）となる。
【００６５】
これにより、図１に示したように、放電電極５３ａによる放電期間中には、放電電極５３ｂでは放電が生じないように制御される。なお、発光ダイオード７７ｂの発光期間中には、放電電極５３ｂにおいて放電が生じ、放電電極５３ａでは放電が生じないように制御される。
【００６６】
ここで、本実施形態にかかる帯電器５によるオゾン発生量の低減効果を調べるために行った実験の結果について説明する。
【００６７】
次に、本実施形態にかかる帯電器５によるオゾンの低減効果を調べるために行った実験結果について説明する。図７は、この実験に用いた実験装置の構成を示す説明図である。
【００６８】
図７に示すように、幅４００ｍｍ×高さ２５０ｍｍ×長さ７５０ｍｍのアクリルケース６１を用意し、このアクリルケース６１によってほぼ密閉状態とされた空間に感光体ドラム３、帯電器５、光除電器６５等を配置した。なお、感光体ドラム３は、図示しない駆動手段によって周速１２４ｍｍ／ｓで回転駆動可能な構成とした。また、アクリルケース６１内のオゾン濃度を測定するためのオゾン測定器６４として、荏原実業株式会社製のＥＧ２００１Ｆを用いた。
【００６９】
帯電器５に備えられる放電電極５３ａ，５３ｂとしては、両面エッチングを施した厚さ０．１ｍｍのステンレス板からなり、鋸歯の先端部のピッチ（電極ピッチ）が２．０ｍｍの鋸歯電極を用いた。また、放電電極５３ａと放電電極５３ｂとの間隔を２ｍｍとし、両電極における鋸歯の先端部が主走査方向に対して１／２ピッチずれるように配置した。
【００７０】
なお、パルス波の電圧を出力するパルスジェネレータ６２に増幅器６３ａ，６３ｂを接続し、この増幅器６３ａ，６３ｂを放電電極５３ａ，５３ｂに接続することで、両放電電極に対してパルス波の電圧を供給した。増幅器６３ａ，６３ｂとしては、エヌエフ回路設計ブロック社製のＡＣ／ＤＣ増幅器ＨＶＡ４３２１を用い、出力０Ｖ（放電休止期間），−６３００Ｖ（放電期間）、周波数５ｋＨｚの矩形波をデューティー比５０％となるように印加した。また、放電電極５３ａおよび５３ｂの放電期間が交互に切り替わるように両電極に電圧を印加するタイミングを制御した。
【００７１】
また、グリッド電極５４およびチャージャケース５１に第１電源５６を接続し、アース電位に対して電位差Ｖｇ＝−６１０Ｖの電圧を印加した。チャージャケース５１としては、幅１５ｍｍ×高さ１５ｍｍ×長さ３９０ｍｍのものを用いた。
【００７２】
この実験装置を用いて、感光体ドラム３を周速１２４ｍｍ／ｓで回転させながら帯電器５で帯電させたときのアクリルケース６１内のオゾン濃度を測定した。測定方法としては、帯電開始直後から帯電開始３分後までのオゾン測定器６４の測定値を１５秒毎に読み取ることによって行った。また、比較例として、上記の実験装置を用い、放電電極５３ａ，５３ｂに対して−６３００Ｖの直流電圧を印加した場合について、同様の測定を行った。
【００７３】
表１に、パルス波形の電圧を印加した場合と直流電圧を印加した場合のそれぞれについての測定結果を示す。また、図８に、パルス波形の電圧を印加した場合と直流電圧を印加した場合のそれぞれについての、帯電開始３０秒後のオゾン濃度、帯電開始３分後のオゾン濃度、帯電開始直後から帯電開始３分後までのオゾン濃度の平均値のグラフを示す。
【００７４】
【表１】
0004566923.tif 000002
【００７５】
表１および図８に示したように、直流電圧を印加した場合には帯電開始後の時間経過とともにオゾン濃度が上昇したのに対して、パルス波形の電圧を印加した場合には帯電開始後の時間経過とともにオゾン濃度が低下した。また、パルス波形の電圧を印加することで、直流電圧を印加する場合に比べて、帯電開始後３分間のオゾン濃度の平均値を約８５％低減できた。
【００７６】
以上のように、本実施形態にかかる帯電器は、放電電極に対して、放電期間と放電休止期間とが周期的に切り替わるパルス波形（矩形波形）の電圧を印加し、１回あたりの放電期間を２５０μｓに設定している。
【００７７】
このように、放電電極に放電電圧を印加する期間を短くすることで、放電に伴うオゾンの発生量を低減できる。
【００７８】
また、本実施形態にかかる帯電器は、放電電極を２つ備え、各放電電極に対して、放電期間と放電休止期間とが周期的に切り替わるパルス波形（矩形波形）の電圧を、両電極における放電期間が交互に発生するように印加している。
【００７９】
このように、各放電電極の放電期間を交互に発生させることにより、いずれの放電電極においても放電が生じない期間を無くすこと（あるいは短くすること）ができ、副走査方向に対する帯電ムラを低減できる。
【００８０】
また、本実施形態では、各放電電極の先端部の位置が帯電器の長手方向に対して互いに１／２ピッチずれるように配置されている。これにより、両電極の先端部が互いに干渉することを防止するとともに、各放電電極の先端部のピッチに起因する主走査方向（感光体ドラム３の長手方向）の帯電むらを低減できる。
【００８１】
また、本実施形態にかかる帯電器は、各放電電極に定電流を供給する定電流電源部を備えている。一般に、放電電圧は、湿度等の環境条件や各部材の経年変化等によって変動するが、本実施形態の帯電器のように定電流駆動を行うことにより、放電電圧の変動があった場合でも安定した帯電を行うことができる。
【００８２】
また、本実施形態にかかる帯電器は、高圧電源（高圧電源部７１）を１つだけ備え、この高圧電源における共通の出力端子に各放電電極が各スイッチング回路を介して並列に接続されている。これにより、高圧電源を複数備える場合よりも装置コストを低減できる。
【００８３】
また、各スイッチング回路は、ツェナーダイオードとトランジスタとの並列回路からなる。これにより、各スイッチング回路の構成を簡略化できる。また、トランジスタの導通／遮断を制御することにより、放電電極に対する放電期間と放電休止期間とを容易かつ適切に切り替えることができる。
【００８４】
また、本実施形態にかかる帯電器は、放電電極と感光体ドラムとの間に、直流電圧を印加されるグリッド電極を備えている。これにより、感光体ドラム方向への荷電粒子の通過量を制御し、帯電ムラを軽減して感光体ドラムにおける帯電均一性を高めることができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、各放電電極における１回あたりの放電期間を２５０μｓとしたが、これに限るものではない。また、本実施形態では、放電期間の長さと放電休止期間の長さとが等しくなるように、デューティー比５０％のパルス波形の電圧を印加したが、これに限らず、両期間の長さを異ならせてもよい。
【００８６】
ただし、放電期間が短すぎると、例えば放電電極に印加する電圧の電圧波形に波形鈍りが生じて帯電電位の制御が困難になるなどして、感光体ドラム３を適切に帯電させることができなくなる。このため、感光体ドラム３を適切に帯電させるために、放電期間は、１０−５秒以上に設定することが好ましい。また、放電期間が長すぎるとオゾン発生量を低減することができなくなるので、放電期間は、１０−２秒以下に設定することが好ましい。なお、コロナ放電器とは技術分野が異なるが、空気清浄機等に備えられるイオン発生器に関する技術を開示した特許文献２には、電極に対する電圧印加時間が０．０１秒を超えるとオゾン生成量が急激に増加することが記載されている。
【００８７】
また、放電期間と放電休止期間とを交互に発生させる場合、副走査方向（感光体ドラム３の回転方向）に対する帯電ムラが生じる場合がある。このため、プロセス速度、すなわち記録用紙に対する副走査方向の画像形成速度（本実施形態では感光体ドラムの周速度に等しい）をＶｐ（ｍｍ／ｓ）とすると、放電電極に印加する電圧のパルス周期Ｆ（ｐｐｓ）を、Ｖｐ×Ｆ≦０．２の関係を満たすように設定することが好ましい。印加電圧のパルス周期Ｆとプロセス速度Ｖｐとがこの関係を満たせば、副走査方向に帯電ムラが生じたとしても、この帯電ムラの副走査方向のピッチを０．２ｍｍ以下にでき、帯電ムラに伴う画質の低下を人間の視覚では認識できない程度に抑えることができる。
【００８８】
また、本実施形態にかかる帯電器は、放電電極を２本備えているものとしたが、これに限るものではない。ただし、放電電極を複数備える場合、副走査方向に対する帯電ムラをより効果的に低減するために、各放電電極の放電期間が互いに重ならないように順次発生させることが好ましい。例えば、３本の放電電極５３ａ，５３ｂ，５３ｃを備える場合、図９に示すように設定すればよい。ただし、これに限らず、例えば、複数の放電電極のうちの一部の放電期間が他の放電電極の放電期間と異なるタイミングで発生するようにしてもよい。
【００８９】
また、本実施形態では、放電電極５３ａ，５３ｂとして鋸歯形状の電極を用いる場合について説明したが、各放電電極の形状はこれに限るものではない。例えば、帯電器５の長手方向に沿って配置された（延在方向が感光体ドラム３に対向するように配置された）ワイヤ状の電極を用いてもよい。なお、ワイヤ状の放電電極５３ａ，５３ｂを用いる場合、図１０（ａ）に示すように、先端部ｔ１，ｔ２が感光体ドラム３方向に突出する突出部を設けることが好ましい。
【００９０】
また、放電電極５３ａ，５３ｂとして、図１０（ｂ）に示すように、帯電器５の長手方向に沿って、先端部（突出部）ｔ１，ｔ２がピッチｐで列状に並べられた複数の針状電極からなる放電電極を用いてもよい。あるいは、図１０（ｃ）に示すように、帯電器５の長手方向に沿って、先端部（突出部）ｔ１，ｔ２がピッチｐで列状に並べられた複数の線状電極からなる放電電極を用いてもよい。
【００９１】
なお、放電電極を複数備える場合、放電の起点となる各放電電極における上記先端部の帯電器長手方向についての位置を、隣接する放電電極における上記先端部の帯電器長手方向についての位置と異ならせることが好ましい。具体的には、例えば、放電電極が３つ備えられている場合、各放電電極における先端部の位置を、各放電電極の長手方向について１／３ピッチずつ異ならせればよい。これにより、各放電電極の先端部が互いに干渉することを防止するとともに、各放電電極の先端部のピッチに起因する主走査方向（感光体ドラム３の長手方向）の帯電むらを低減できる。
【００９２】
また、本実施形態では、グリッド電極を備えたスコロトロン帯電器について説明したが、これに限らず、グリッド電極を備えないコロトロン帯電器であってもよい。
【００９３】
本発明は上述した実施形態に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。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、コロナ放電方式の帯電装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる帯電装置における、放電電極に対する印加電圧の波形を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる帯電装置を備えた画像形成装置の構成を示す説明図である。
【図３】図２に示した画像形成装置における、帯電装置の周辺の構成を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における帯電装置の構成を模式的に示した斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態における帯電装置に備えられる各放電電極の位置関係を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる帯電装置の電源部の構成を示す回路図である。
【図７】オゾン低減効果の実証試験に用いた実験装置の概略構成を示す説明図である。
【図８】オゾン低減効果の実証試験の結果を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態にかかる帯電装置において、放電電極を３本備える場合の各放電電極に対する印加電圧波形の例を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる帯電装置に備えられる放電電極の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
３  感光体ドラム
５  帯電器
５０  電荷発生部
５１  チャージャケース
５２  放電電極保持部材
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ  放電電極
５４  グリッド電極
５６  第１電源
５７  第２電源
７０  定電流電源部
７１  高圧電源部
７２，７３  電気抵抗
７４  コンデンサ
７５ａ，７５ｂ  ツェナーダイオード
７６ａ，７６ｂ  フォトカップラー
７７ａ，７７ｂ  発光ダイオード
７８ａ，７８ｂ  トランジスタ
Ｓａ，Ｓｂ  スイッチング回路部
ｐ  ピッチ
ｔ１，ｔ２  先端部（突出部）
【図１】
0004566923.tif 000003
【図２】
0004566923.tif 000004
【図３】
0004566923.tif 000005
【図４】
0004566923.tif 000006
【図５】
0004566923.tif 000007
【図６】
0004566923.tif 000008
【図７】
0004566923.tif 000009
【図８】
0004566923.tif 000010
【図９】
0004566923.tif 000011
【図１０】
0004566923.tif 000012