(57)【要約】  【課題】感光体ドラムに使用するスコロトロン帯電装置において、グリッド電極を感光体ドラムにできるだけ近接させて帯電効率を向上させる。  【手段】グリッド電極２３は、感光体ドラム１３に向けて凹状に湾曲していると共に、感光体ドラム１３の回転方向下流側に対峙する部位が感光体ドラム１３に最も近接するように配置されている。グリッド電極２３の下流側が感光体ドラム１３に近接しているため電荷を効率良く感光体ドラム１３に供給できる。また、グリッド電極２３は湾曲しているため、感光体ドラム１３との間隔が過度に広がることがない。その結果、放電ワイヤ２２の印加電圧を高くすることなく、感光体ドラム１３に電荷を安定良く高速で供給できる。【選択図】図３
2012220724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム状の像担持体の外周面に向いて開口したシールド体と、前記シールド体の内部に配置された放電電極と、前記放電電極と像担持体の間に配置されたグリッド電極とを備えたスコロトロン方式の帯電装置であって、
前記グリッド電極は、前記像担持体の軸線方向から見て当該像担持体に向いて凹となるように湾曲又は屈曲した形状であると共に、前記像担持体の回転方向下流側に対峙する部位が像担持体に最も近づくように配置されている、
帯電装置。
【請求項２】
ドラム状の像担持体の外周面に向いて開口したシールド体と、前記シールド体の内部において前記像担持体の軸方向に長く延びるように配置された放電電極と、前記放電電極と像担持体の間に配置されたグリッド電極とを備えたスコロトロン方式の帯電装置であって、
前記グリッド電極は前記像担持体の円周方向に分離した複数のユニットで構成されており、これら複数のユニットは、前記像担持体の回転方向下流側に位置したユニットが最も像担持体に近づくように配置されている、
帯電装置。
【請求項３】
前記複数のユニットのうち少なくとも前記像担持体の回転方向下流側に位置したものは、前記像担持体の軸線方向から見て当該像担持体に向いて凹となるように湾曲又は屈曲した形状である、
請求項２に記載した帯電装置。
【請求項４】
前記放電電極は、前記像担持体の軸線と平行に配置されたワイヤで構成されている、
請求項１〜３のうちのいずれに記載した帯電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれかに記載した帯電装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、スコロトロン方式の帯電装置及びこれを使用した画像形成装置に関するものである。なお、画像形成装置には、電子写真方式（静電記録方式）の印刷機能を有する機器・装置類を広く含んでおり、例えば、プリンター、複写単機能機、ファクシミリ、複写機能や通信機能やスキャン機能等を併有する複合機などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタや複写機等の静電写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムなどの像担持体上に、画像信号に基づいてトナー像を形成し、像担持体上に形成されたトナー像を用紙などの記録媒体上に転写・定着している。
【０００３】
感光体ドラムなどの像担持体上にトナー像を形成する画像形成ユニットは、像担持体の表面に均一に帯電させるため帯電装置を有しており、像担持体の帯電層を画像信号に基づいてレーザービームで除去することで像担持体に帯電潜像を形成し、次いで、静電潜像にトナー（粉状現像剤）を付着させてトナー像を形成し、このトナー像を直接に又は転写ベルトを介して記録媒体（用紙）に転写している。
【０００４】
そして、像担持体の表面に帯電させる装置として、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電方式が採用されている。このスコロトロン帯電方式は、シールド体（安定板）で囲われた内側にワイヤ状や鋸歯状等の放電電極を配置すると共に、放電電極と像担持体との間にメッシュ状等のグリッド電極を配置した構成になっており、放電電極に高電圧を印加することで、空気を局所的に絶縁破壊するコロナ放電を起こして電荷を放出するもので、像担持体へ通過する電荷量がグリッド電極で制御される。
【０００５】
像担持体の表面電位は、グリッド電極の開口率、グリッド電極およびシールド体の電圧、放電電極に流す電流等に影響されるが、特にグリッド電極と像担持体の距離（間隔）に影響される。すなわち、グリッド電極と像担持体との距離が近いほど像担持体の表面の電界強度は大きくなり、より多くの電荷を像担持体に移動させることができる。従って、グリッド電極を像担持体に近付けることは、印刷の高速化・高画質化にとって有益である。
【０００６】
しかし、像担持体としては円形の感光体ドラムが多用されているが、グリッド電極は一般に平な形態であるため、グリッド電極は感光体ドラムの接線方向に向いた姿勢で配置されることになり、このため、グリッド電極の幅方向の中間部は感光体ドラムに近づくが、幅方向の両端に行くに従って感光体ドラムから離れることになる。
【０００７】
そこで、グリッド電極を感光体ドラムにできるだけ近付ける方策が提案されている。その例として特許文献１には、グリッド電極を感光体ドラムの外周と同じ曲率で湾曲させることにより、グリッド電極と感光体ドラムとの間隔を円周方向にわたって一定にすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭６０−１９０５８号のマイクロフィルム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の構成ではグリッド電極をその全面にわたって感光体ドラムにできるだけ近付けることができるため、理想的であると言える。しかし、グリッド電極のうち感光体ドラムの回転方向上流側に対峙する部位では感光体ドラムが未だ帯電していないため、グリッド電極と感光体ドラムの表面との電位差が大きくてリーク現象を生じるおそれがある。特に、高速化するとリーク現象が顕著に顕れる。
【００１０】
本願発明はこのような現状を改善すべく成されたものであり、グリッド電極と像担持体との間隔をできるだけ小さくして、放電電極に流す電流値を高くすることなくより多くの電荷を像担持体に移動させ得るようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決すべく請求項１の発明は、ドラム状の像担持体の外周面に向いて開口したシールド体と、前記シールド体の内部に配置された放電電極と、前記放電電極と像担持体の間に配置されたグリッド電極とを備えたスコロトロン方式の帯電装置において、前記グリッド電極は、前記像担持体の軸線方向から見て当該像担持体に向いて凹となるように湾曲又は屈曲した形状であると共に、前記像担持体の回転方向下流側に対峙する部位が像担持体に最も近づくように配置されている。
【００１２】
請求項２の発明では、ドラム状の像担持体の外周面に向いて開口したシールド体と、前記シールド体の内部において前記像担持体の軸方向に長く延びるように配置された放電電極と、前記放電電極と像担持体の間に配置されたグリッド電極とを備えたスコロトロン方式の帯電装置において、前記グリッド電極は前記像担持体の円周方向に分離した複数のユニットで構成されており、これら複数のユニットは、前記像担持体の回転方向下流側に位置したユニットが最も像担持体に近づくように配置されている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２において、前記複数のユニットのうち少なくとも前記像担持体の回転方向下流側に位置したものは、前記像担持体の軸線方向から見て当該像担持体に向いて凹となるように湾曲又は屈曲した形状になっている。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のうちのいずれにおいて、前記放電電極は、前記像担持体の軸線と平行に配置されたワイヤで構成されている。本願発明は、請求項１〜４のうちのいずれかに記載した帯電装置を有する画像形成装置も含んでいる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明では、グリッド電極のうち像担持体の回転方向下流側に対峙する部位を像担持体に最も近付けているから、像担持体の回転方向下流側は確実に帯電されることになり、リーク現象を防止できる。このため、像担持体に効率良く電荷を供給できる。そして、グリッド電極は像担持体に向けて凹となるように湾曲しているため、グリッド電極のうち像担持体の回転方向上流側に対峙する部位が像担持体から大きく離反することを防止でき、より効率的な電荷の供給が可能になる。
【００１６】
すなわち、放電電極から供給された電荷をロスなく像担持体に供給することができるの
であり、このため、放電電極の電流値を高くすることなく、像担持体に電荷を効率良く供給することができ、延いては、印刷の高速化・高画質化に貢献できる。また、グリッド電極は像担持体との間隔を一定にして配置する必要はないため、特許文献１に比べて加工や組み付けの手間も軽減でき、現実性も高いと言える。
【００１７】
請求項２においても、グリッド電極を全体として見ると、像担持体の回転方向下流側に位置したユニットが像担持体に近づいているため、電荷を像担持体に効率よく供給でき、しかも、グリッド電極を複数に分離構成したことにより、回転方向上流側に位置したユニットもできるだけ像担持体に近付けることができるため、放電電極の電流値をあまり高くせず、電位のリークを防止しながら、より効率的に電荷を像担持体に供給できる。従って、請求項２の発明も請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００１８】
請求項２の場合、各ユニットは平な形態でも良いが、請求項３のように少なくとも回転方向下流側のユニットを湾曲した形状にすると、像担持体との間隔をできるだけ近付けることができるため好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】画像形成装置の概略図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図３の要部拡大図である。
【図４】放電ワイヤに流す電流値と感光体ドラムの表面電位との関係を示す表及びグラフである。
【図５】他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
(1).画像形成装置の概要
まず、画像形成装置の概要を図１に基づいて説明する。本実施形態は例えば毎分１００枚以上プリントできる高速のプロダクションプリント領域対応機に適用しており、図１のようなフルカラー対応のタンデム構成になっている（勿論、白黒対応の単純なドラム式とすることも可能である。）。
【００２２】
この画像形成装置は、二次転写ベルト２にトナー像を形成する画像形成部１、用紙カセット３、用紙カセット３から取り出されて搬送途中の用紙Ｐに二次転写ベルト２からトナー像を転写させる二次転写部４、トナー像を用紙Ｐに熱定着させる定着ローラ５等を有しており、画像が形成された用紙は排紙ローラ６で排紙トレー７に放出される。
【００２３】
二次転写ベルト２は駆動ローラ８と従動ローラ９及びテンションローラ１０に巻き掛けられており、二次転写部４において用紙Ｐを二次転写ローラ１１で駆動ローラ８に向けて押圧することにより、二次転写ベルト２のトナー像が用紙Ｐに転写される。二次転写ベルト２の下面部に、二次転写ベルト２の送り方向に向かって順に、イエロー画像形成ユニット１２Ｙ、マゼンタ画像形成ユニット１２Ｍ、シアン画像形成ユニット１２Ｃ、ブラック画像形成ユニット１２Ｋが配置されている。
【００２４】
各画像形成ユニット（イメージングユニット）１２Ｙ〜１２Ｋは、像担持体の一例として、二次転写ベルト２の外周面に下方から接触した感光体ドラム１３を有しており、感光体ドラム１３の周囲に、感光体ドラム１３の外周に帯電させる帯電装置１４、感光体ドラム１３の外周に現像剤を転移させる現像装置１５、二次転写ベルト２に転写されずに残った現像剤を除去するクリーニングユニット１６が配置されている。二次転写ベルト２は、押さえローラ１７によって感光体ドラム１３に接触した状態が保持されている。感光体ドラム１３は像担持体の一例である。
【００２５】
画像形成部１の下方には露光ユニット１８が配置されており、外周面全体に帯電した感光体ドラム１３の外周面に露光ユニット１８からレーザ光等の光を照射することにより、感光体ドラム１３の外周に静電潜像を形成し、この静電潜像に現像装置１５から現像剤を転移させることで感光体ドラム１３にトナー像が形成され、感光体ドラム１３のトナー像は二次転写ベルト２に転移する。
【００２６】
(2).画像形成ユニット
次に、画像形成ユニット１２Ｙ〜１２Ｋの構成を図２，３に基づいて説明する。各現像装置１５は、感光体ドラム１３の長手方向に長いハウジングを有しており、ハウジングの内部に、現像スリーブや攪拌装置等を設けているが、本願発明との直接の関係はないので詳細は省略する。クリーニングユニット１６は、廃トナーを回収するクリーニングブレードや回収スクリュー、潤滑剤塗布手段等を備えているが、これも本願発明との直接の関係はないので詳細な説明は省略する。なお、図２では、現像装置１５とクリーニングユニット１６は簡略的に表示している。
【００２７】
帯電装置１４はスコロトロン帯電方式であり、感光体ドラム１３に向いて開口した細長いシールドケース（シールド体）２１を備えている。シールドケース２１の内部には、放電電極として、感光体ドラム１３の軸線と平行に延びる２本の放電ワイヤ２２が配置されている。また、シールドケース２１及びワイヤ２２と感光体ドラム１３との間には、網板状のグリッド電極２３を配置している。なお、放電ワイヤ２２は必ずしも２本である必要はなく、１本又は３本以上であってもよい。
【００２８】
シールドケース２１は、例えば幅５０ｍｍ、高さ１９ｍｍ程度の大きさである。放電ワイヤ２２は、シールドケース２１の左右側面から１０．５ｍｍ程度の位置でかつ上面からは１４ｍｍ程度の位置に、平行にテンションをかけて取り付けられている。放電ワイヤ２２は、例えばタングステン製の基材に金メッキ処理を施したものである。
【００２９】
他方、グリッド電極２３はステンレス板を網状に打ち抜いて形成したメッシュタイプのものであり、感光体ドラム１３の軸方向から見て、感光体ドラム１３に向いて凹となる状態に湾曲している。特許文献１では、グリッド電極は感光体ドラムと同じ曲率の円弧状に形成していたが、本実施形態のグリッド電極２３は、感光体ドラム１３の回転方向下流側に対峙する部位と感光体ドラム１３との距離ｅが０．５ｍｍになるように、回転方向上流側から下流側に向けて徐々に感光体ドラム１３に近づくような姿勢及び曲率に設定されている。従って、グリッド電極２３の湾曲の程度は、感光体ドラム１３の外周面の曲率より大きくても差し支えない。
【００３０】
特許文献１ではグリッド電極と感光体ドラムとの間の間隔は１ｍｍ程度の一定に設定されているが、本実施形態では、グリッド電極２３の先端部（感光体ドラム１３の回転方向下流側に対峙する部位）と感光体ドラム１３との間隔は０．５ｍｍ程度に設定されているので、より多くの電荷を感光体ドラム１３に移動させることができる。また、グリッド電極２３の全体を感光体ドラム１３に近付けるものではないため、取り付けも容易である。
【００３１】
本実施形態の効果を検証するため、実機を用いて帯電特性を測定した。プロセス速度４５０ｍｍ／ｓで、感光体の外径は１２０ｍｍ、グリッド電極２３にかける電圧Ｖｇは−９００Ｖとし、1 本あたりの放電ワイヤ２２に流す電流値Ｉｃを変えたときの、感光体ドラム１３の表面電位Ｖ０の測定を行った。その結果を図４の表とグラフに示している。
【００３２】
Ｉｃに対するＶ０の値をまとめたものを図４（Ａ）の表に示す。実施形態では、Ｉｃ＝
−６００μＡ近傍で所定の表面電位Ｖ０＝−９００Ｖ付近で安定しているが、比較例（グリッド電極が平なもの）では、同じＶ０＝−９００ＶになるのにＩｃは−９００μＡも必要である。以上のことから、本実施形態の方が、低いＩｃで多くの電荷を感光体に移動させて帯電させる得ることを理解できる。なお、Ｉｃをできるだけ低くすることは、放電ワイヤの劣化抑制に貢献できると共に、放電生成物による汚染の抑制や低コストにも効果がある。
【００３３】
他の実施例の構成を図５に示す。これらは、グリッド電極２３を、円周方向（感光体ドラム１３の回転方向に向かって上流側と下流側）に分離した複数のユニットで構成したものである。このうち図５（Ａ）に示す実施形態では、感光体ドラム１３の回転方向の上流側に位置した第１ユニット２３ａと下流側に位置した第２ユニット２３ｂとに分離構成しており、両ユニット２３ａ，２３ｂは感光体ドラム１３に向いて凹状に湾曲している。
【００３４】
そして、両ユニット２３ａ，２３ｂとも、感光体ドラム１３との距離は略等しいが、第２ユニット２３ｂの方が第１ユニット２３ａよりも感光体ドラム１３に近接して配置されている。すなわち、第２ユニット２３ｂと感光体ドラム１３との間隔ｅ２が、第１ユニット２３ａと感光体ドラム１３との間隔ｅ１よりも小さく設定されている。この実施形態でも、感光体ドラム１３の回転方向下流側においてグリッド電極２８と感光体ドラム１３との距離が最も近くなっているため、図４で示したのと同じ効果が得られる。
【００３５】
図５（Ａ）の変形例として、ａ）両ユニット２３ａ，２３ｂのうちいずれか一方又は両方を、感光体ドラム１３の回転方向下流側に対峙する部位が感光体ドラム１３に最も近づくように傾ける、ｂ）両ユニット２３ａ，２３ｂのうちいずれか一方又は両方の曲率を感光体ドラム１３の曲率よりも大きく（又は小さく）する、といったことが可能である。
【００３６】
図５（Ｂ）に示す実施形態では、グリッド電極２８は、円周方向に分離した第１〜第３の３つのユニット２３ａ，２３ｂ，２３ｃで構成されている。各ユニット２３ａ，２３ｂ，２３ｃは平な形態であり、第３ユニット２３ｃは、その前端部が感光体ドラム１３に最も接近する姿勢で配置されている。第１ユニット２３ａと第２ユニット２３ｂは、幅方向（感光体ドラム１３の円周方向）の中間部が感光体ドラム１３に最も近づくように配置されている。
【００３７】
これら図５のようにグリッド電極２３を複数に分離構成する場合、湾曲したユニットと平なユニットとを併有させてもよい。また、グリッド電極２３を単一構造にするにしても複数のユニットに分離構成するにしても、湾曲させることに代えて屈曲した形状とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明はプリンタ等の画像形成装置に適用して有用性を発揮する。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  画像形成部
２  二次転写ベルト
１２Ｙ〜１２Ｋ  画像形成ユニット
１３  感光体ドラム
１４  帯電装置
２１  シールドケース
２２  放電ワイヤ
２３  グリッド電極
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  グリッド電極を構成するユニット
【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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