(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置が有する像担持体上に形成される静電潜像にトナーが供給され、像担持体に形成されるトナー像を帯電させる帯電装置であって、
像担持体に形成されるトナー像を帯電させるイオンを発生するイオン発生手段と、
イオン発生手段と対向して配置され、イオン発生手段によって発生したイオンの流れを制御する対向電極とを含んで構成され、
イオン発生手段は、誘電体の表面に形成される放電電極と、誘電体の裏面または内部に形成され誘電体を介して放電電極と対向して配置される誘導電極と、放電電極または（および）誘導電極に電圧を印加する放電電圧印加手段とを含み、
像担持体に形成されるトナー像は、像担持体がイオン発生手段と対向電極との間を移動して帯電され、
放電電極は、像担持体が移動する移動方向に直交する方向に延びて、像担持体の表面に沿う形状に形成されて、縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成され、
前記先鋭部の先端同士の間隔である先鋭ピッチをｐ（ｍｍ）とし、放電電極から像担持体までの間隔をｇ（ｍｍ）とする場合に、間隔ｇが３〜７ｍｍに設定され、かつ、０．０６≦ｐ／ｇ≦１の関係が満足され、
放電電圧印加手段によって放電電極と誘導電極との間に電位差をつけてイオンを発生させ、発生したイオンを対向電極に向けて流すことによって、イオン発生手段と対向電極との間に配置された像担持体に形成されるトナー像を帯電させるように構成されることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
画像形成装置が有する像担持体上に形成される静電潜像にトナーが供給され、像担持体に形成されたトナー像が転写されて、転写されたトナー像が形成される中間転写体を帯電させる帯電装置であって、
中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるイオンを発生するイオン発生手段と、
イオン発生手段と対向して配置され、イオン発生手段によって発生したイオンの流れを制御する対向電極とを含んで構成され、
イオン発生手段は、誘電体の表面に形成される放電電極と、誘電体の裏面または内部に形成され誘電体を介して放電電極と対向して配置される誘導電極と、放電電極または（および）誘導電極に電圧を印加する放電電圧印加手段とを含み、
中間転写体上に転写されたトナー像は、中間転写体がイオン発生手段と対向電極との間を移動して帯電され、
放電電極は、中間転写体が移動する移動方向に直交する方向に延びて、中間転写体の表面に沿う形状に形成されて、縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成され、
前記先鋭部の先端同士の間隔である先鋭ピッチをｐ（ｍｍ）とし、放電電極から中間転写体までの間隔をｇ（ｍｍ）とする場合に、間隔ｇが３〜７ｍｍに設定され、かつ、０．０６≦ｐ／ｇ≦１の関係が満足され、
放電電圧印加手段によって放電電極と誘導電極との間に電位差をつけてイオンを発生させ、発生したイオンを対向電極に向けて流すことによって、イオン発生手段と対向電極との間に配置された中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるように構成されることを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
誘導電極は、前記先鋭部と対向する箇所にのみ形成され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】
複数のイオン発生手段が、像担持体または中間転写体が移動する移動方向に並んで配置され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】
放電電極と誘導電極との絶縁を維持する保護層が、放電電極を覆うように、誘電体上に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項６】
誘電体がセラミックから成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項７】
誘電体を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項８】
誘導電極が前記加熱手段を兼ねることを特徴とする請求項７記載の帯電装置。
【請求項９】
対向電極は、接地されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項１０】
放電電圧印加手段によって放電電極に印加される電圧とは反対極性の電圧を、対向電極に印加する対向電圧印加手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項１１】
放電電圧印加手段または（および）対向電圧印加手段は、像担持体または中間転写体の帯電量が飽和量に達するのに必要な大きさ以上の大きさの電圧を印加することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項１２】
対向電極に流れる電流量に基づいて、放電電圧印加手段または（および）対向電圧印加手段が印加する電圧の大きさを制御する電圧制御手段を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の帯電装置。
【請求項１３】
電圧制御手段は、対向電極に流れる電流量が、像担持体または中間転写体の帯電量が飽和量に達する際に対向電極に流れる電流量以上になるように、放電電圧印加手段または（および）対向電圧印加手段が印加する電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする請求項１２記載の帯電装置。
【請求項１４】
静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、中間転写体上のトナー像を帯電させる第２の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第１の帯電手段、第２の帯電手段のうち、少なくとも一方の帯電手段は、請求項１〜１３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１５】
転写手段は、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、中間転写体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する記録転写手段とを含み、
第１の帯電手段は、中間転写手段によって中間転写体に転写される前の像担持体に形成されるトナー像を帯電させることを特徴とする請求項１４記載の画像形成装置。
【請求項１６】
転写手段は、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、中間転写体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する記録転写手段とを含み、
第２の帯電手段は、中間転写手段によって中間転写体に転写された後であり、かつ記録転写手段によって記録媒体に転写される前の中間転写体に形成されるトナー像を帯電させることを特徴とする請求項１４記載の画像形成装置。
【請求項１７】
転写手段は、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、中間転写体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する記録転写手段とを含み、
中間転写手段によって中間転写体に転写される前の像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、中間転写手段によって中間転写体に転写された後であり、かつ記録転写手段によって記録媒体に転写される前の中間転写体に形成されるトナー像を帯電させる第２の帯電手段とを備えることを特徴とする請求項１４記載の画像形成装置。
【請求項１８】
静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、転写後に像担持体上に残った残留トナーの除去・回収を行うクリーニング手段と、転写後の像担持体上の残留トナーを帯電させる第３の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第３の帯電手段は、請求項１、３〜１３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１９】
静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、転写後に像担持体上に残った残留トナーの除去・回収を行うクリーニング手段と、像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、転写後の像担持体上の残留トナーを帯電させる第３の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第１の帯電手段、第３の帯電手段のうち、少なくとも一方の帯電手段は、請求項１、３〜１３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２０】
静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、転写後に像担持体上に残った残留トナーの除去・回収を行うクリーニング手段と、転写後の像担持体上の残留トナーを帯電させる第３の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第３の帯電手段は、請求項１、３〜１３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２１】
静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、転写後に像担持体上に残った残留トナーの除去・回収を行うクリーニング手段と、像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、中間転写体上のトナー像を帯電させる第２の帯電手段と、転写後の像担持体上の残留トナーを帯電させる第３の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第１の帯電手段、第２の帯電手段、第３の帯電手段のうち、少なくとも１つの帯電手段は、請求項１〜１３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置およびその帯電装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、静電潜像を担持する像担持体である感光体を一様に帯電させる帯電手段、感光体に形成されるトナー像を被転写材であり中間転写体である転写ベルトを介して被転写材であり記録媒体である記録紙に転写する転写手段および感光体に静電的に接触する記録紙を剥離する剥離手段などに、コロナ放電方式の帯電装置が用いられている。このようなコロナ放電方式の帯電装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される帯電装置は、感光体および転写ベルトなどの被帯電体に対向する開口部を有するシールドケースと、放電面が線状、鋸歯状または針状でありシールドケース内部に張設される放電電極とを備える。特許文献１に開示される帯電装置は、放電電極に高電圧を印加することでコロナ放電を発生させて、被帯電体を一様に帯電させる所謂コロトロン、放電電極と被帯電体との間にグリッド電極を設け、このグリッド電極に所望の電圧を印加することで被帯電体を一様に帯電させる所謂スコロトロンである。
【０００３】
図１０は、コロナ放電方式の帯電装置における帯電メカニズムを説明する図である。曲率半径の小さい放電電極７１とグリッド電極７２との間に高電圧を印加することによって、２つの電極間に不平等電界が形成する。これによって放電電極７１近傍に強電界による局所的な電離作用が生じて、電子が被帯電体１１に向かう方向Ｄに放出され（電子なだれによる放電）、被帯電体１１が帯電される。またグリッド電極７２は、被帯電体１１に向かう電子の量を制御するためのものであり、このグリッド電極７２に対しても、電子の放電が行われる。
【０００４】
さらに上述したコロナ放電方式の帯電装置は、被帯電体１１に形成されるトナー像を被転写材に転写する前に、トナー像を帯電させるための転写前帯電装置としても利用される。このようなコロナ放電方式の転写前帯電装置が、たとえば特許文献２，３に開示されている。特許文献２，３に開示される転写前帯電装置によれば、被帯電体１１に形成されたトナー像に帯電量のばらつきがある場合、被転写材にトナー像を転写する前に、トナー像の帯電量を均一にするので、被転写材にトナー像を転写するときの転写余裕度の低下を抑制し、トナー像を被転写材に安定して転写することができる。
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１，２，３に開示されるコロナ放電方式の帯電装置は、複数の問題点を抱えている。第一の問題点は、帯電装置を配置するスペースに関するものである。コロナ放電方式の帯電装置は、放電電極７１のみならずシールドケースやグリッド電極７２などが必要である。また、放電電極７１と被帯電体１１との間隔を比較的大きく確保する必要があり（たとえば１０ｍｍ程度）、帯電装置を設置するためのスペースが多く必要である。画像形成装置において、帯電装置の周辺には、感光体、感光体に形成された静電潜像にトナーを供給して感光体にトナー像を形成する現像手段、感光体に形成されたトナー像を転写ベルトに転写する一次転写手段、転写ベルトに形成されたトナー像を記録紙に転写する二次転写手段などが配置されている。そのため帯電装置を配置するためのスペースが少なく、比較的大きなスペースが必要なコロナ放電方式の帯電装置は、レイアウトが困難となる。
【０００６】
第二の問題点は、帯電装置が被帯電体１１を帯電させるときに発生する放電生成物に関するものである。コロナ放電方式の帯電装置では、図１０に示すように、オゾン（Ｏ３）や窒素酸化物（ＮＯｘ）などの放電生成物が大量に生成される。具体的には、帯電装置から放出される電子の放電に伴うエネルギーによって、大気中に存在する窒素分子（Ｎ２）が窒素原子（Ｎ）に解離し、それが酸素分子（Ｏ２）と結合することで窒素酸化物（二酸化窒素：ＮＯ２）が生成される。同様に、大気中に存在する酸素分子（Ｏ２）が酸素原子（Ｏ）に解離し、それが酸素分子（Ｏ２）と結合することでオゾン（Ｏ３）が生成される。このようにしてオゾンが大量に生成されると、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などの問題を引き起こす。また、窒素酸化物が生成されると、窒素酸化物が感光体にアンモニウム塩（硝酸アンモニウム）として付着し、異常画像の原因になる。特に、感光体として有機感光体（ＯＰＣ）が用いられた場合、オゾンおよび窒素酸化物によって、シロ抜けや像流れなどの画像欠陥が生じやすい。
【０００７】
第三の問題点は、帯電装置が被帯電体１１を帯電させるときに発生するコロナ風に関するものである。コロナ風は、コロナ放電による電子の流れによって、放電電極７１から被帯電体１１に向けて発生するものである。コロナ放電方式の帯電装置を転写前帯電装置に用いた場合、コロナ風によって、被帯電体１１に形成されたトナー像が乱れてしまう。
【０００８】
放電生成物の発生を低減することができる帯電装置として、導電性ローラや導電性ブラシを被帯電体に接触させて帯電させる接触帯電方式の帯電装置が提案されている。しかしながら、この接触帯電方式の帯電装置では、導電性ローラや導電性ブラシを被帯電体に接触させて帯電させるので、被帯電体に形成されたトナー像を乱さずに帯電させることが困難である。そのため接触帯電方式の帯電装置を、転写前帯電装置として用いるのは不適当である。
【０００９】
また特許文献４には、放電生成物の発生を低減することができるコロナ放電方式の帯電装置が開示されている。特許文献４に開示される帯電装置は、ほぼ一定のピッチで所定の軸方向に並べられた複数の放電電極と、放電電極に所定の放電開始電圧以上の電圧を印加するための高圧電源と、高圧電源の出力電極と放電電極との間に設置された抵抗体と、放電電極に近接し放電電極と被帯電体との間の位置に設置されたグリッド電極と、グリッド電極に所定のグリッド電圧を印加するためのグリッド電源とを備え、放電電極とグリッド電極とのギャップが４ｍｍ以下に設定される。このように、放電電極とグリッド電極とのギャップを小さくすることによって、放電電流が小さくなり、そのため放電生成物の発生を低減することができる。
【００１０】
しかしながら、特許文献４に開示される帯電装置では、放電生成物の発生を低減する効果が充分であるとは言えず、０．３ｐｐｍ程度のオゾンが発生する。また特許文献４に開示される帯電装置では、放電電極とグリッド電極とのギャップが小さいので、放電生成物、トナーおよび被転写材である記録紙に由来する紙粉などの異物が放電電極に付着しやすい。このように放電電極に付着した異物は、コロナ放電方式の放電電極の放電面が針状などの複雑な形状をしているため、除去（クリーニング）するのが困難である。また放電エネルギーによって放電電極の先端が磨耗・劣化しやすく、そのため放電電極による放電が不安定になる。さらに特許文献４に開示される帯電装置では、被帯電体は、放電電極との間隔が小さい状態で配置されるので、複数の放電電極のピッチに起因する長手方向（複数の放電電極が配置された軸方向）の帯電ばらつきが生じやすい。帯電ばらつきを解消するために放電電極のピッチを小さくすることが考えられるが、その場合には放電電極数が増えて、製造コストが増大してしまう。
【００１１】
特許文献５には、沿面放電方式の帯電装置が開示されている。沿面放電方式の帯電装置では、外周辺が尖頭形の板状に形成される放電電極と誘導電極とが、誘電体を介して対向して配置され、被帯電体が放電電極に対向して誘導電極とは反対側に配置される。沿面放電方式の帯電装置では、２つの電極間にパルス波形電圧を印加することでイオンが発生し、このイオンによって被帯電体を帯電させる。
【００１２】
【特許文献１】特開平６−１１９４６号公報
【特許文献２】特開平１０−２７４８９２号公報
【特許文献３】特開２００４−６９８６０号公報
【特許文献４】特開平８−１６０７１１号公報
【特許文献５】特開２００３−２４９３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
沿面放電方式の帯電装置は、コロナ放電方式の帯電装置が有するシールドケース、グリッド電極などを必要としない。そのため帯電装置を配置するためのスペースは、比較的小さく設定することができる。また沿面放電方式の帯電装置では、放電電極が板状に形成され、放電面が平坦である。そのため放電電極に異物が付着した場合、異物を簡単にクリーニングすることができる。さらに沿面放電方式の帯電装置では、放電電極と誘導電極間で放電が生じるため、コロナ風が発生しない。そのためコロナ風によって、被帯電体に形成されたトナー像が乱れることを防止することができる。
【００１４】
しかしながら、特許文献５に開示される沿面放電方式の帯電装置では、放電電極と誘導電極との間にパルス波形電圧を印加することによって発生したイオンは、積極的に被帯電体の方向に向かうことはなく、放電電極近傍に留まる。そのため放電電極に留まるイオンが被帯電体に向かうまでに、イオンの流れにばらつきが生じ、被帯電体を均一に帯電させることが困難である。またパルス波形電圧を印加することによって発生したイオンが、放電電極近傍に留まるので、発生したイオン量に対して、被帯電体を帯電させるために利用されるイオン量が少なく、イオンの利用効率が低い。そのため被帯電体に向かうイオン量を増加するために、パルス波形電圧の印加電圧または周波数を大きくする必要がある。このように印加電圧または周波数を大きくすると、消費電力が大きくなり、かつ放電電極の寿命が短くなるだけではなく、オゾンなどの放電生成物の発生量が多くなる。
【００１５】
したがって本発明の目的は、被帯電体を均一に帯電させる帯電均一性に優れ、放電生成物の発生を低減することができる帯電装置およびその帯電装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、画像形成装置が有する像担持体上に形成される静電潜像にトナーが供給され、像担持体に形成されるトナー像を帯電させる帯電装置であって、
像担持体に形成されるトナー像を帯電させるイオンを発生するイオン発生手段と、
イオン発生手段と対向して配置され、イオン発生手段によって発生したイオンの流れを制御する対向電極とを含んで構成され、
イオン発生手段は、誘電体の表面に形成される放電電極と、誘電体の裏面または内部に形成され誘電体を介して放電電極と対向して配置される誘導電極と、放電電極または（および）誘導電極に電圧を印加する放電電圧印加手段とを含み、
像担持体に形成されるトナー像は、像担持体がイオン発生手段と対向電極との間を移動して帯電され、
放電電極は、像担持体が移動する移動方向に直交する方向に延びて、像担持体の表面に沿う形状に形成されて、縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成され、
前記先鋭部の先端同士の間隔である先鋭ピッチをｐ（ｍｍ）とし、放電電極から像担持体までの間隔をｇ（ｍｍ）とする場合に、間隔ｇが３〜７ｍｍに設定され、かつ、０．０６≦ｐ／ｇ≦１の関係が満足され、
放電電圧印加手段によって放電電極と誘導電極との間に電位差をつけてイオンを発生させ、発生したイオンを対向電極に向けて流すことによって、イオン発生手段と対向電極との間に配置された像担持体に形成されるトナー像を帯電させるように構成されることを特徴とする帯電装置である。
【００１７】
また本発明は、画像形成装置が有する像担持体上に形成される静電潜像にトナーが供給され、像担持体に形成されたトナー像が転写されて、転写されたトナー像が形成される中間転写体を帯電させる帯電装置であって、
中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるイオンを発生するイオン発生手段と、
イオン発生手段と対向して配置され、イオン発生手段によって発生したイオンの流れを制御する対向電極とを含んで構成され、
イオン発生手段は、誘電体の表面に形成される放電電極と、誘電体の裏面または内部に形成され誘電体を介して放電電極と対向して配置される誘導電極と、放電電極または（および）誘導電極に電圧を印加する放電電圧印加手段とを含み、
中間転写体上に転写されたトナー像は、中間転写体がイオン発生手段と対向電極との間を移動して帯電され、
放電電極は、中間転写体が移動する移動方向に直交する方向に延びて、中間転写体の表面に沿う形状に形成されて、縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成され、
前記先鋭部の先端同士の間隔である先鋭ピッチをｐ（ｍｍ）とし、放電電極から中間転写体までの間隔をｇ（ｍｍ）とする場合に、間隔ｇが３〜７ｍｍに設定され、かつ、０．０６≦ｐ／ｇ≦１の関係が満足され、
放電電圧印加手段によって放電電極と誘導電極との間に電位差をつけてイオンを発生させ、発生したイオンを対向電極に向けて流すことによって、イオン発生手段と対向電極との間に配置された中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるように構成されることを特徴とする帯電装置である。
【００２０】
また本発明は、誘導電極は、前記先鋭部と対向する箇所にのみ形成されることを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、複数のイオン発生手段が、像担持体または中間転写体が移動する移動方向に並んで配置されることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、放電電極と誘導電極との絶縁を維持する保護層が、放電電極を覆うように、誘電体上に形成されることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、誘電体がセラミックから成ることを特徴とする。
また本発明は、誘電体を加熱する加熱手段を有することを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、誘導電極が前記加熱手段を兼ねることを特徴とする。
また本発明は、対向電極は、接地されていることを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、放電電圧印加手段によって放電電極に印加される電圧とは反対極性の電圧を、対向電極に印加する対向電圧印加手段を有することを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、放電電圧印加手段または（および）対向電圧印加手段は、像担持体または中間転写体の帯電量が飽和量に達するのに必要な大きさ以上の大きさの電圧を印加することを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、対向電極に流れる電流量に基づいて、放電電圧印加手段または（および）対向電圧印加手段が印加する電圧の大きさを制御する電圧制御手段を有することを特徴とする。
【００３０】
また本発明は、電圧制御手段は、対向電極に流れる電流量が、像担持体または中間転写体の帯電量が飽和量に達する際に対向電極に流れる電流量以上になるように、放電電圧印加手段または（および）対向電圧印加手段が印加する電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする。
【００３１】
また本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、中間転写体上のトナー像を帯電させる第２の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第１の帯電手段、第２の帯電手段のうち、少なくとも一方の帯電手段は、上記何れか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。
【００３２】
また本発明は、転写手段は、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、中間転写体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する記録転写手段とを含み、
第１の帯電手段は、中間転写手段によって中間転写体に転写される前の像担持体に形成されるトナー像を帯電させることを特徴とする。
【００３３】
また本発明は、転写手段は、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、中間転写体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する記録転写手段とを含み、
第２の帯電手段は、中間転写手段によって中間転写体に転写された後であり、かつ記録転写手段によって記録媒体に転写される前の中間転写体に形成されるトナー像を帯電させることを特徴とする。
【００３４】
また本発明は、転写手段は、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、中間転写体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する記録転写手段とを含み、
中間転写手段によって中間転写体に転写される前の像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、中間転写手段によって中間転写体に転写された後であり、かつ記録転写手段によって記録媒体に転写される前の中間転写体に形成されるトナー像を帯電させる第２の帯電手段とを備えることを特徴とする。
【００３５】
また本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、転写後に像担持体上に残った残留トナーの除去・回収を行うクリーニング手段と、転写後の像担持体上の残留トナーを帯電させる第３の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第３の帯電手段は、上記像担持体を帯電させる何れか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。
【００３６】
また本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、転写後に像担持体上に残った残留トナーの除去・回収を行うクリーニング手段と、像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、転写後の像担持体上の残留トナーを帯電させる第３の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第１の帯電手段、第３の帯電手段のうち、少なくとも一方の帯電手段は、上記像担持体を帯電させる何れか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。
【００３７】
また本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、転写後に像担持体上に残った残留トナーの除去・回収を行うクリーニング手段と、転写後の像担持体上の残留トナーを帯電させる第３の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第３の帯電手段は、上記像担持体を帯電させる何れか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。
【００３８】
また本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、像担持体に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、像担持体に形成されるトナー像を中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、転写後に像担持体上に残った残留トナーの除去・回収を行うクリーニング手段と、像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、中間転写体上のトナー像を帯電させる第２の帯電手段と、転写後の像担持体上の残留トナーを帯電させる第３の帯電手段とを含む画像形成装置であって、
第１の帯電手段、第２の帯電手段、第３の帯電手段のうち、少なくとも１つの帯電手段は、上記何れか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。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、イオン発生手段が放電電極と誘導電極との間に電位差をつけて発生させたイオンは、対向電極に向けて流れ、イオン発生手段と対向電極との間に配置された像担持体に形成されるトナー像を帯電させる。そのため像担持体に向けて流れるイオンの流れに、ばらつきが生じるのを防止することができ、像担持体を均一に帯電させることができる。またイオン発生手段が発生させたイオンを、対向電極に向けて流して像担持体を帯電させるので、イオンが放電電極近傍に留まることを防止することができる。そのためイオン発生手段が発生させたイオン量に対して、像担持体に形成されるトナー像を帯電させるために利用されるイオン量が少なくなるのを防止することができ、イオンの利用効率を高めることができる。したがってイオン発生手段は、放電電極に印加する印加電圧が比較的小さい状態で、像担持体を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることできる。その結果、オゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。
また、像担持体に形成されるトナー像は、像担持体がイオン発生手段と対向電極との間を移動して帯電され、放電電極は、像担持体が移動する移動方向に直交する方向に延びて、像担持体の表面に沿う形状に形成され、縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成される。イオン発生手段が放電電極と誘導電極との間に電位差をつけてイオンを発生させるとき、放電電極の先鋭部と誘導電極との間で電界集中が起こり、放電電極と誘導電極との間で放電が起こりやすくなる。そのためイオン発生手段は、放電電極に印加する印加電圧が比較的小さい状態で、像担持体に形成されるトナー像を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることできる。したがって消費電力を低減することができ、かつ放電電極の寿命を長くすることができるだけでなく、オゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。
また、放電電極の先鋭部の先端同士の間隔である先鋭ピッチをｐ（ｍｍ）とし、放電電極から像担持体までの間隔をｇ（ｍｍ）とする場合に、間隔ｇが３〜７ｍｍに設定され、かつ、０．０６≦ｐ／ｇ≦１の関係が満足される。ｐ／ｇ≦１の関係が満足されることによって、先鋭ピッチを小さく設定するか、放電電極から像担持体までの間隔を大きく設定することができるので、先鋭ピッチに起因する帯電ムラが発生した状態で像担持体が帯電されるのを防止することができ、像担持体に形成されるトナー像を均一に帯電させることができる。
また、ｐ／ｇ≧０．０６の関係が満足されることによって、先鋭ピッチを大きくして放電面積を小さく設定するか、放電電極から像担持体までの間隔を小さくして放電電極に印加する印加電圧が小さい状態で、像担持体に形成されるトナー像を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることできる。そのためオゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。
【００４０】
また本発明によれば、イオン発生手段が放電電極と誘導電極との間に電位差をつけて発生させたイオンは、対向電極に向けて流れ、イオン発生手段と対向電極との間に配置された中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させる。そのため中間転写体上に転写されたトナー像に向けて流れるイオンの流れに、ばらつきが生じるのを防止することができ、中間転写体上に転写されたトナー像を均一に帯電させることができる。またイオン発生手段が発生させたイオンを、対向電極に向けて流して中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるので、イオンが放電電極近傍に留まることを防止することができる。そのためイオン発生手段が発生させたイオン量に対して、中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるために利用されるイオン量が少なくなるのを防止することができ、イオンの利用効率を高めることができる。したがってイオン発生手段は、放電電極に印加する印加電圧が比較的小さい状態で、中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることできる。その結果、オゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。さらに、放電が放電電極と誘導電極との間で生じるため、従来のコロナ放電方式のようなコロナ風が発生するのを防止することができる。そのため中間転写体上に転写されたトナー像が乱れた状態で帯電されるのを防止することができる。
【００４２】
また、中間転写体は、イオン発生手段と対向電極との間を移動して帯電され、放電電極は、中間転写体が移動する移動方向に直交する方向に延びて、中間転写体の表面に沿う形状に形成され、縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成される。イオン発生手段が放電電極と誘導電極との間に電位差をつけてイオンを発生させるとき、放電電極の先鋭部と誘導電極との間で電界集中が起こり、放電電極と誘導電極との間で放電が起こりやすくなる。そのためイオン発生手段は、放電電極に印加する印加電圧が比較的小さい状態で、中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることできる。したがって消費電力を低減することができ、かつ放電電極の寿命を長くすることができるだけでなく、オゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。
また、放電電極の先鋭部の先端同士の間隔である先鋭ピッチをｐ（ｍｍ）とし、放電電極から中間転写体までの間隔をｇ（ｍｍ）とする場合に、間隔ｇが３〜７ｍｍに設定され、かつ、０．０６≦ｐ／ｇ≦１の関係が満足される。ｐ／ｇ≦１の関係が満足されることによって、先鋭ピッチを小さく設定するか、放電電極から中間転写体までの間隔を大きく設定することができるので、先鋭ピッチに起因する帯電ムラが発生した状態で中間転写体が帯電されるのを防止することができ、中間転写体上に転写されたトナー像を均一に帯電させることができる。
また、ｐ／ｇ≧０．０６の関係が満足されることによって、先鋭ピッチを大きくして放電面積を小さく設定するか、放電電極から中間転写体までの間隔を小さくして放電電極に印加する印加電圧が小さい状態で、中間転写体上に転写されたトナー像を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることできる。そのためオゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。
【００４３】
また本発明によれば、誘導電極は、放電電極の先鋭部と対向する箇所にのみ形成される。そのため誘導電極を放電電極が形成された対向部全面に形成するのに比べて、放電面積を小さくすることができる。したがって像担持体または中間転写体を帯電させるために必要な量のイオンを発生させる場合の、オゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。
【００４６】
また本発明によれば、複数のイオン発生手段が、像担持体または中間転写体が移動する移動方向に並んで配置される。これによって、放電電極１本当りの電流密度が小さい状態で、像担持体または中間転写体を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることができる。そのため各放電電極の寿命を長くすることができる。
【００４７】
また本発明によれば、放電電極と誘導電極との絶縁を維持する保護層が、放電電極を覆うように、誘電体上に形成される。そのため電圧が印加された放電電極に流れる電流が、誘電体を伝って誘導電極に流れるのを防止することができ、放電電極と誘導電極との絶縁を維持することができる。また保護層が放電電極を覆うように形成されるので、放電電極に電圧が印加されたときの放電エネルギーによって、放電電極が摩耗・劣化するのを防止することができる。
【００４８】
また本発明によれば、誘電体がセラミックで形成される。そのため誘電体が吸湿するのを防止することができる。したがって誘電体が吸湿することによって放電性能が低下するのを防止することができ、高湿環境下でも安定して、像担持体または中間転写体を帯電させるためのイオンを発生させることができる。
【００４９】
また本発明によれば、誘電体を加熱するための加熱手段を有する。これによって、高湿環境下でも誘電体が吸湿するのをさらに防止することができる。したがって誘電体が吸湿することによって放電性能が低下するのを防止することができ、高湿環境下でも安定して、像担持体または中間転写体を帯電させるためのイオンを発生させることができる。
【００５０】
また本発明によれば、誘電体を加熱するための加熱手段を誘導電極が兼ねる。そのため誘電体が吸湿するのを防止するための加熱手段を別に設ける必要がなく、設備が大型化することやコストアップすることを防止することができる。
【００５１】
また本発明によれば、対向電極が接地される。そのため放電電極と対向電極との間に電界が形成され、放電電極近傍で発生したイオンを対向電極に向けて効率よく流すことができる。したがってイオンの利用効率を高めることができ、放電電極に印加する印加電圧が比較的小さい状態で、像担持体または中間転写体を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることができる。その結果、消費電力を低減することができ、かつ放電電極の寿命を長くすることができるだけでなく、オゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。
【００５２】
また本発明によれば、像担持体または中間転写体を帯電させるために必要な量のイオンを発生させるとき、対向電圧印加手段が、放電電極に印加される電圧とは反対極性の電圧を対向電極に印加する。そのため放電電極近傍で発生したイオンを対向電極に向けてさらに効率よく流すことができる。
【００５３】
また本発明によれば、放電電極に電圧を印加する放電電圧印加手段または（および）対向電極に電圧を印加する対向電圧印加手段は、像担持体または中間転写体の帯電量が飽和量に達するのに必要な大きさ以上の大きさの電圧を印加する。像担持体または中間転写体を帯電させるために必要な量のイオンを発生させるとき、放電電極または対向電極に、像担持体または中間転写体の帯電量が飽和量に達するのに充分な電圧が印加されるので、イオン発生量に多少のばらつきがあった場合においても、像担持体または中間転写体を均一に帯電させることができる。
【００５４】
また本発明によれば、電圧制御手段は、対向電極に流れる電流量に基づいて、放電電極または対向電極に印加する電圧の大きさを制御する。イオンの発生量は、放電電極への異物の付着、イオンを発生させる環境条件などによって変動する。また放電電極近傍などにおける風の流れの変化などによって、発生したイオンが像担持体または中間転写体に到達する割合も変動する。そのため像担持体または中間転写体の帯電量は、放電電極に印加する電圧を一定に保っても、常に同じ量にはならない場合がある。そこで、像担持体または中間転写体の帯電量と対向電極を流れる電流量とに相関関係があることから、この対向電極を流れる電流量を像担持体または中間転写体の帯電量を制御する指標とし、この指標に基づいて放電電極に印加する電圧の大きさを制御することによって、常に最適なイオン量を像担持体または中間転写体に付与することができる。
【００５５】
また本発明によれば、電圧制御手段は、対向電極に流れる電流量が、像担持体または中間転写体の帯電量が飽和量に達する際に対向電極に流れる電流量以上になるように、放電電極または対向電極に印加する電圧の大きさをフィードバック制御する。そのため放電電極への異物の付着、イオンを発生させる環境条件などによってイオンの発生量が変動した場合においても、放電電極または対向電極に印加する電圧の大きさをフィードバック制御して、常に最適なイオン量を像担持体または中間転写体に付与することができる。
【００５６】
また本発明によれば、帯電手段が像担持体または中間転写体などを帯電させるとき、オゾンなどの放電生成物の発生量を低減した状態で、像担持体または中間転写体を均一に帯電させる。そのため放電生成物が像担持体または中間転写体に付着するのを防止することができるので、像担持体または中間転写体に放電生成物が付着することによって発生するシロ抜けや像流れなどの画像欠陥が発生するのを防止することができる。また強い酸化力を有するオゾンの発生が防止されるので、画像形成装置を構成する部品が酸化されて劣化するのを防止することができる。
【００５７】
また本発明によれば、第１の帯電手段は、中間転写手段によって中間転写体に転写される前の像担持体に形成されるトナー像を帯電させる。そのためトナー像の帯電量が上昇して転写効率が向上した状態で、中間転写体にトナー像を転写することができる。また帯電手段は、コロナ風が発生するのを防止してトナー像を帯電させるので、トナー像が乱れるのを防止することができる。
【００５８】
また本発明によれば、第２の帯電手段は、中間転写手段によって中間転写体に転写された後であり、かつ記録転写手段によって記録媒体に転写される前の中間転写体に形成されるトナー像を帯電させる。そのためトナー像の帯電量が上昇して転写効率が向上した状態で、記録媒体にトナー像を転写することができる。また帯電手段は、コロナ風が発生するのを防止してトナー像を帯電させるので、トナー像が乱れるのを防止することができる。
【００５９】
また本発明によれば、中間転写手段によって中間転写体に転写される前の像担持体に形成されるトナー像を帯電させる第１の帯電手段と、中間転写手段によって中間転写体に転写された後であり、かつ記録転写手段によって記録媒体に転写される前の中間転写体に形成されるトナー像を帯電させる第２の帯電手段とを含む。そのため像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に転写するときにトナー像を第１の帯電手段により帯電させ、さらに中間転写体に形成されたトナー像を記録媒体に転写するときに、第２の帯電手段によりトナー像を帯電させることができるので、さらにトナー像の帯電量が上昇して転写効率を向上した状態で、記録媒体にトナー像を転写することができる。
【００６０】
また本発明によれば、第３の帯電手段は、像担持体に形成されたトナー像を記録媒体あるいは中間転写体に転写した後、像担持体上に残った残留トナーを帯電させる。そのため残留トナーの帯電量が上昇して効率よく残留トナーをクリーニングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
図１は、本発明の実施の一形態である帯電装置１００の構成を示す図である。また図２は、イオン発生手段２０の構成を示す図である。帯電装置１００は、帯電させる対象物である被帯電体１１を帯電させる。また被帯電体１１にトナー像が形成されている場合、被帯電体１１上のトナー１２を帯電させる。帯電装置１００は、イオン発生手段２０と、対向電極３と、電圧制御手段１０とを含んで構成される。
【００６２】
イオン発生手段２０は、被帯電体１１を帯電させるイオンを発生する手段であり、誘電体４と、放電電極１と、誘導電極２と、保護層６とを含んで構成される。誘電体４は、略長方形状の上部誘電体４ａと下部誘電体４ｂとを貼り合わせた平板状に形成される。誘電体４を構成する材料としては、有機物であれば耐酸化性に優れた材料が好適であり、たとえばポリイミドまたはガラスエポキシなどの樹脂を使用することができる。また誘電体４を構成する材料として無機物を選択する場合、マイカ、純度の高いアルミナ、結晶化ガラス、フォルステライトおよびステアタイトなどのセラミックを使用することができる。耐食性の面を考慮すれば、誘電体４を構成する材料としては、無機物の方が好ましく、さらに成形性や後述する電極形成の容易性、耐湿性などを考慮すれば、セラミックを用いて誘電体４を成形するのが好適である。また放電電極１と誘導電極２との間の絶縁抵抗が均一であることが望ましいため、誘電体４の材料内部の密度バラツキが少なく、誘電体４の絶縁率が均一であればあるほど好適である。
【００６３】
放電電極１は、上部誘電体４ａの表面に、上部誘電体４ａと一体化して形成される。放電電極１を構成する材料としては、たとえばタングステン、銀、ステンレスなどのように、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、放電によって溶融するなどの変形を起こさないものであることが条件となる。放電電極１は、上部誘電体４ａの表面から突出して配置される場合、放電電極１の厚みが均一であることが好ましい。また放電電極１は、上部誘電体４ａの内部に配置される場合、上部誘電体４ａの表面からの深さが均一となるように配置されるのが好ましい。本実施の形態では、放電電極１は、タングステンおよびステンレスから成る材料で構成され、上部誘電体４ａの表面から突出して配置される。放電電極１の形状は、詳細は後述するが、イオン発生手段２０と対向電極３との間を移動して帯電される被帯電体１１の移動方向に直交する方向に延びて、被帯電体１１の表面に沿う形状に形成されればいずれの形状であってもよいが、放電電極１の縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状となるように形成されるのが好ましい。
【００６４】
誘導電極２は、誘電体４の内部（上部誘電体４ａと下部誘電体４ｂとの間）に形成され、誘電体４を介して放電電極１と対向して配置される。このように誘導電極２が配置されるのは、放電電極１と誘導電極２との間の絶縁抵抗は均一であることが好ましいため、放電電極１と誘導電極２とは並行であることが望ましいためである。このように放電電極１と誘導電極２とを配置することによって、放電電極１と誘導電極２との距離（電極間距離）が一定となるので、放電電極１と誘導電極２との間の放電状態が安定した状態でイオンを発生させることができる。なお、誘導電極２は、誘電体４を１層として、誘電体４の裏面（放電電極１が配置される面に対して反対側となる面）に設けることができる。この場合は、電圧が印加されて放電電極１に流れる電流が、誘電体４を伝って誘導電極２に流れるのを防止するように、放電電極１に印加される電圧に対し十分な沿面距離を確保するか、放電電極１または誘導電極２を後述する絶縁性の保護層６で被覆する必要がある。
【００６５】
誘導電極２の材料としては、放電電極１と同様に、たとえばタングステン、銀、ステンレスのように導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができる。本実施の形態では、誘導電極２は、タングステンおよびステンレスから成る材料で構成される。誘導電極２の形状は、詳細は後述するが、放電電極１の縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状となるように形成される場合、放電電極１が有する先鋭部と対向する箇所にのみ形成されるのが好ましく、この場合の誘導電極２の形状は、誘導電極２の上面形状がＵ字状となる。
【００６６】
イオン発生手段２０は、放電電極１または（および）誘導電極２に電圧を印加する放電電圧印加手段７を含む。イオン発生手段２０は、放電電圧印加手段７によって放電電極１と誘導電極２との間に電位差をつけてイオンを発生させる。放電電圧印加手段７は、放電電極１または（および）誘導電極２に電圧を印加する交流高圧電源と、交流高圧電源によって電圧が印加されることによって電流が流れる回路となる電圧印加回路とを含んで構成される。
【００６７】
たとえば放電電極１と誘導電極２とをともに電圧印加回路に接続した場合、交流高圧電源が、放電電極１と誘導電極２との両電極に、電圧を印加する。また誘導電極２をグランドに接続して接地電位とし、放電電極１を電圧印加回路に接続した場合、交流高圧電源が、放電電極１にのみ、電圧を印加する。また放電電極１をグランドに接続して接地電位とし、誘導電極２を電圧印加回路に接続した場合、交流高圧電源が、誘導電極２にのみ、電圧を印加する。本実施の形態では、放電電圧印加手段７は、放電電極１にのみ電圧を印加する。誘導電極２が接地された状態で、放電電圧印加手段７が放電電極１に電圧を印加すると、放電電極１と誘導電極２との間の電位差に基づいて、放電電極１近傍で沿面放電が起こる。この沿面放電によって、放電電極１の周囲に存在する空気がイオン化されて、マイナスイオンが発生する。
【００６８】
またイオン発生手段２０には、誘電体４を加熱する加熱手段９が設けられるのが好ましく、誘導電極２が加熱手段９を兼ねることが好ましい。本実施の形態では、誘導電極２は、誘導電極２の上面形状がＵ字状となるように形成され、誘導電極２の一端には加熱手段９が有するヒーター電源が接続され、もう一方の一端が接地されている。ヒーター電源によって誘導電極２に所定の電圧（たとえば１２Ｖ）が印加されることで、誘導電極２がジュール熱によって発熱する。このように誘導電極２が発熱することによって、誘電体４が加熱（たとえば６０℃）される。
【００６９】
保護層６は、放電電極１と誘導電極２との絶縁性を維持するものであり、放電電極１を覆うように誘電体４上に形成される。保護層６は、たとえばアルミナ（酸化アルミニウム）、ガラスおよびシリコンなどで形成される。このような保護層６を設けることによって、電圧が印加された放電電極１に流れる電流が、誘電体４を伝って誘導電極２に流れるのを防止することができ、放電電極１と誘導電極２との絶縁を維持することができる。また保護層６が放電電極１を覆うように形成されるので、放電電極１に電圧が印加されたときの放電エネルギーによって、放電電極１が摩耗・劣化するのを防止することができる。
【００７０】
以下に本実施の形態におけるイオン発生手段２０の製造方法について説明する。イオン発生手段２０を製造するとき、まず厚さ０．２ｍｍの純度の高いアルミナから成るアルミナシートを、たとえば幅８．５ｍｍ×長さ３２０ｍｍに切断し、２つの略同一の大きさを有する上部誘電体４ａおよび下部誘電体４ｂを作成する。なお、アルミナの純度は９０％以上であればよいが、本実施の形態では純度９２％のアルミナを用いて、上部誘電体４ａおよび下部誘電体４ｂを作成した。次にタングステンから成る放電電極１を、上部誘電体４ａの上面に、スクリーン印刷して形成し、放電電極１を上部誘電体４ａと一体化させる。またタングステンから成る誘導電極２を、下部誘電体４ｂの上面に、スクリーン印刷して形成し、誘導電極２を下部誘電体４ｂと一体化させる。
【００７１】
次に放電電極１が形成された上部誘電体４ａの表面に、放電電極１を覆うようにアルミナから成る保護層６を形成する。次に上部誘電体４ａを介して放電電極１と誘導電極２とが対向するように、上部誘電体４ａの下面と下部誘電体４ｂの上面とを重ね合わせた後、圧着して真空引きを行う。その後、これらを加熱炉に入れて、非酸化性雰囲気下で、１４００〜１６００℃で焼成する。このようにして、上部誘電体４ａを介して放電電極１と誘導電極２とが対向して配置されて一体化される、イオン発生素子を作成することができる。その後、放電電極１に放電電圧印加手段７を接続し、誘導電極２に加熱手段９を接続して、イオン発生手段２０を製造することができる。
【００７２】
対向電極３は、イオン発生手段２０の放電電極１と対向して配置され、イオン発生手段２０によって発生したイオンの流れを制御する。対向電極３を構成する材料としては、たとえばタングステン、銀、ステンレスなどのように、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができる。本実施の形態では、対向電極３は、ステンレスから成る材料で構成され、板状に形成される。また対向電極３には、対向電圧印加手段８が接続される。対向電圧印加手段８は、対向電極３に電圧を印加する対向電極電源を含む。対向電極３は、対向電極電源を介してグランドに接続されており、対向電極電源から所定の電圧が印加されるように構成される。対向電圧印加手段８は、放電電圧印加手段７によって放電電極１に印加される電圧とは反対極性の電圧を、対向電極３に印加する。このように対向電極３を構成することによって、イオン発生手段２０の放電電極１近傍で発生したイオンが、対向電極３に向けて流れる。
【００７３】
帯電装置１００において被帯電体１１を帯電させるとき、被帯電体１１は、イオン発生手段２０の放電電極１と対向電極３との間に配置され、対向電極３に密着した状態で放電電極１と対向して配置される。このように被帯電体１１が配置された状態で、放電電圧印加手段７が放電電極１に電圧を印加すると、放電電極１と誘導電極２との間で放電が生じて、放電電極１近傍で沿面放電が起こる。このように放電が放電電極１と誘導電極２との間で生じるので、従来のコロナ放電方式の帯電装置のように、コロナ風が発生するのを防止することができる。
【００７４】
沿面放電によって放電電極１周囲の空気がイオン化されて発生したイオンは、対向電極３に向かう方向Ａに流れ、被帯電体１１を帯電させる。イオン発生手段２０が発生させたイオンは、対向電極３に向けて流れて被帯電体１１を帯電させるので、イオンが放電電極１近傍に留まることを防止することができる。そのためイオン発生手段２０が発生させたイオン量に対して、被帯電体１１を帯電させるために利用されるイオン量が少なくなるのを防止することができ、イオンの利用効率を高めることができる。したがってイオン発生手段２０は、詳細は後述するが、放電電極１に印加する印加電圧が比較的小さい状態で、被帯電体１１を帯電させるために必要な量のイオンを発生させることができる。その結果、オゾンなどの放電生成物の発生量を低減することができる。
【００７５】
電圧制御手段１０は、対向電極３を流れる電流量を計測する対向電極電流計を含む。対向電極電流計は、対向電極３に接続される。電圧制御手段１０は、詳細は後述するが、対向電極３に流れる電流量が、被帯電体１１の帯電量が飽和量に達する際に対向電極３に流れる電流量以上になるように、放電電圧印加手段７または（および）対向電圧印加手段８が印加する電圧の大きさをフィードバック制御する。イオン発生手段２０によって発生するイオンの発生量は、放電電極１への異物の付着、イオンを発生させる環境条件などによって変動する。また放電電極１および被帯電体１１近傍における風の流れの変化などによって、発生したイオンが被帯電体１１に到達する割合も変動する。そのため被帯電体１１の帯電量は、放電電極１に印加する電圧を一定に保っても、常に同じ量にはならない場合がある。そこで、被帯電体１１の帯電量と対向電極３を流れる電流量とに相関関係があることから、この対向電極３を流れる電流量を被帯電体１１の帯電量を制御する指標とし、この指標に基づいて放電電極１に印加する電圧の大きさをフィードバック制御することによって、常に最適なイオン量を被帯電体１１に付与することができる。
【００７６】
図３Ａは、画像形成装置２００の構成を示す図である。画像形成装置２００は、いわゆるタンデム式であり、かつ中間転写方式のプリンタであり、フルカラー画像を形成する装置である。画像形成装置２００は、感光体３１と、現像手段３２と、転写手段４０と、定着手段５０と、感光体用クリーニング手段３３と、潜像形成前帯電手段１１０と、第１の帯電手段である中間転写前帯電手段１２０と、第２の帯電手段である記録転写前帯電手段１３０とを含んで構成される。
【００７７】
感光体３１、レーザ書込み手段（不図示）、現像手段３２、転写手段４０、感光体用クリーニング手段３３、潜像形成前帯電手段１１０および中間転写前帯電手段１２０は、カラー画像情報に含まれるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）の各色の画像情報に対応するために、４つずつ設けられ、転写ベルト４１に沿って配置されている。
【００７８】
感光体３１は、外部から伝達された画像情報に応じた静電潜像を担持する像担持体であり、駆動手段（不図示）によって、軸線まわりに回転駆動可能に支持され、図示しない円筒状の導電性基体と、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３１は、画像形成の際には所定の周速度（たとえば１６７〜２２５ｍｍ／ｓ）に制御されて回転する。感光体３１に形成される静電潜像は、外部から伝達された画像情報に応じて、レーザ書込み手段（不図示）によってレーザ光が照射されて形成される。感光体３１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む、感光体ドラムが用いられる。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。
【００７９】
現像手段３２は、感光体３１上に形成された静電潜像を、現像剤であるトナーで顕像化するものである。各色の画像情報に対応した４つの現像手段は、用いるトナーの色が異なっている点以外は同一であり、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）のトナーが用いられている。現像手段３２は、感光体３１にトナーを供給する現像ローラ、現像ローラの外周面に形成されるトナー層の厚みを規制する層厚規制部材、現像ローラに対してトナーを供給する撹拌供給ローラなどを含んで構成される。感光体用クリーニング手段３３は、感光体３１の回転方向Ｂに関して、後述する転写手段１０の下流側に設けられ、転写動作によって感光体３１から転写ベルト４１へ転写しきれなかったトナー、すなわち残留トナーを、感光体３１の表面から除去・回収する。
【００８０】
なお、レーザ書込み手段、現像手段３２および感光体用クリーニング手段３３は、感光体３１の周囲に、感光体３１の回転方向Ｂに関して上流側から下流側に向けて、レーザ書込み手段、現像手段３２、感光体用クリーニング手段３３の順で配置される。
【００８１】
転写手段４０は、感光体３１上で現像されて形成された各色のトナー像を、転写ベルト４１に重ね合わせて転写するとともに、転写ベルト４１に転写されたトナー像を記録媒体である記録紙６０に再転写する。転写手段４０は、感光体３１上に形成されたトナー像に、トナー像が有する電荷の逆極性の電界を印加して、転写ベルト４１にトナー像を転写する。転写手段４０は、転写ベルト４１と、中間転写手段４２と、記録転写手段４３と、転写用クリーニング手段４４とを含む。転写ベルト４１は、感光体３１に形成されたトナー像が転写されてトナー像が形成される中間転写体である。転写ベルト４１は、無端状のベルトであり、一対の駆動ローラ及びアイドリングローラによって張架されているとともに、画像形成の際には所定の周速度（たとえば１６７〜２２５ｍｍ／ｓ）に制御されて搬送駆動される。
【００８２】
中間転写手段４２は、感光体３１上に形成されたトナー像を転写ベルト４１に転写する手段である。中間転写手段４２は、軸線まわりに回転駆動する中間転写ローラを含んで構成され、中間転写ローラが転写ベルト４１を介して感光体３１に対向して配置される。記録転写手段４３は、転写ベルト４１に転写されたトナー像を記録紙６０に再転写する手段である。記録転写手段４３は、軸線まわりに回転駆動する２つの記録転写ローラを含んで構成され、２つの記録転写ローラで転写ベルト４１を挟むように構成される。給紙手段（不図示）から転写ベルト４１上に給紙された記録紙６０が、２つの記録転写ローラの圧接部を通過することによって、記録紙６０にトナー像が転写される。転写用クリーニング手段４４は、記録紙６０にトナー像を転写した後の転写ベルト４１の表面をクリーニングするためのものである。なお、中間転写手段４２、記録転写手段４３および転写用クリーニング手段４４は、転写ベルト４１の周囲に、転写ベルト４１の回転方向Ｃに関して上流側から下流側に向けて、中間転写手段４２、記録転写手段４３、転写用クリーニング手段４４の順で配置される。
【００８３】
定着手段５０は、記録紙６０に転写されたトナー像を記録紙６０に定着させる手段である。定着手段５０は、記録転写手段４３に対して、記録紙６０が搬送される搬送方向下流側に配置される。定着手段５０は、軸線まわりに回転駆動する加熱ローラおよび加圧ローラを含む。加熱ローラの内部には、加熱ローラ表面を定着温度に加熱する熱源が配置される。加圧ローラの両端部には、加圧ローラを加熱ローラに対して所定圧力で圧接させる加圧部材が配置される。定着手段５０は、トナー像が転写された記録紙６０を、加熱ローラと加圧ローラとの圧接部を通過させ、加熱ローラによるトナー像の加熱溶融作用と、加圧ローラによるトナー像の記録紙６０への投鋲作用とによって、トナー像を記録紙６０に定着する。このようにして記録画像が形成された記録紙６０は、排紙手段（不図示）に排出される。
【００８４】
さらに画像形成装置２００は、前述した帯電装置１００で構成される潜像形成前帯電手段１１０、中間転写前帯電手段１２０および記録転写前帯電手段１３０を有する。潜像形成前帯電手段１１０は、レーザ書込み手段によってレーザ光が照射される前の感光体３１の表面を、所定の極性の電位に帯電させる手段である。潜像形成前帯電手段１１０は、感光体３１の周囲に、感光体３１の回転方向Ｂに関して、レーザ書込み手段の上流側に配置される。潜像形成前帯電手段１１０においては、帯電させる対象物である被帯電体は、感光体３１であり、イオン発生手段２０の放電電極１が感光体３１と対向するように配置される。また潜像形成前帯電手段１１０では、感光体３１が対向電極を兼ねるように構成される。潜像形成前帯電手段１１０では、イオン発生手段２０から発生したイオンが、対向電極を兼ねる感光体３１の方向に流れて、軸線まわりに回転している感光体３１の表面を帯電させる。
【００８５】
中間転写前帯電手段１２０は、感光体３１上に形成されたトナー像を帯電させる手段である。中間転写前帯電手段１２０は、感光体３１の周囲に、感光体３１の回転方向Ｂに関して、現像手段３２の下流側に配置される。中間転写前帯電手段１２０においては、帯電させる対象物である被帯電体は、感光体３１上に形成されたトナー像であり、イオン発生手段２０の放電電極１が感光体３１と対向するように配置される。また中間転写前帯電手段１２０では、感光体３１が対向電極を兼ねるように構成される。中間転写前帯電手段１２０では、イオン発生手段２０から発生したイオンが、対向電極を兼ねる感光体３１の方向に流れて、軸線まわりに回転している感光体３１上に形成されたトナー像を帯電させる。
【００８６】
記録転写前帯電手段１３０は、転写ベルト４１上に転写されたトナー像を帯電させる手段である。記録転写前帯電手段１３０は、転写ベルト４１の周囲に、転写ベルト４１の回転方向Ｃに関して、記録転写手段４３の上流側に配置される。記録転写前帯電手段１３０においては、帯電させる対象物である被帯電体は、転写ベルト４１上に形成されたトナー像であり、転写ベルト４１が、イオン発生手段２０の放電電極１と対向電極３との間に配置され、対向電極３に密着した状態で放電電極１と対向するように配置される。記録転写前帯電手段１３０では、イオン発生手段２０から発生したイオンが、対向電極３の方向に流れて、所定の周速度で移動している転写ベルト４１上に形成されたトナー像を帯電させる。
【００８７】
このように画像形成装置２００では、像担持体である感光体３１および中間転写体である転写ベルト４１上に形成されたトナー像を帯電させる帯電手段が、オゾンなどの放電生成物の発生を防止することができる帯電装置１００によって構成されている。そのため放電生成物が感光体３１および転写ベルト４１に付着するのを防止することができる。したがって画像形成装置２００が記録紙６０に記録画像を形成するとき、詳細は後述するが、放電生成物が感光体３１または転写ベルト４１に付着することによって発生するシロ抜けや像流れなどの画像欠陥が発生するのを防止することができる。また強い酸化力を有するオゾンの発生が防止されるので、画像形成装置２００を構成する部品が酸化されて劣化するのを防止することができる。
【００８８】
また画像形成装置２００が有する中間転写前帯電手段１２０および記録転写前帯電手段１３０は、帯電装置１００によって構成されるので、コロナ風が発生するのを防止することができる。そのため感光体３１および転写ベルト４１に形成されたトナー像が乱れた状態で帯電されるのを防止することができる。また中間転写前帯電手段１２０および記録転写前帯電手段１３０は、トナー像を帯電させるので、詳細は後述するが、トナー像の帯電量を上昇させることができ、そのため転写効率が向上した状態でトナー像を転写することができる。
【００８９】
また画像形成装置２００では、感光体３１および転写ベルト４１を帯電させる帯電手段が、イオンの利用効率が高められた帯電装置１００によって構成される。そのため感光体３１および転写ベルト４１が高速駆動する場合においても、感光体３１および転写ベルト４１を充分に帯電させることができる。したがって帯電装置１００によって構成される帯電手段は、印字処理スピードが高速である高速画像形成装置にも対応可能である。
【００９０】
図３Ｂは、前述した画像形成装置２００とは別の実施形態である画像形成装置２１０の構成を示す図である。画像形成装置２１０は、転写手段４０と感光体用クリーニング手段３３との間に、第３の帯電手段であり、前述した帯電装置１００で構成されるクリーニング前帯電手段１４０が設けられている以外は、画像形成装置２００と同じである。画像形成装置２００と同じ部材については、同じ参照符号を付し、説明は省略する。
【００９１】
クリーニング前帯電手段１４０は、転写動作によって感光体３１から転写ベルト４１へ転写しきれなかったトナー、すなわち残留トナーを帯電させる手段である。クリーニング前帯電手段１４０においては、帯電させる対象物である被帯電体は、感光体３１上の残留トナー像であり、イオン発生手段２０の放電電極１が感光体３１と対向するように配置される。またクリーニング前帯電手段１４０では、感光体３１が対向電極を兼ねるように構成される。クリーニング前帯電手段１４０では、イオン発生手段２０から発生したイオンが、対向電極を兼ねる感光体３１の方向に流れて、軸線まわりに回転している感光体３１上の残留トナー像を帯電させる。これにより、残留トナーの帯電量は上昇させられるので、感光体用クリーニング手段３３により効率よく残留トナーを除去・回収することができる。
【００９２】
図３Ｂにおいて、画像形成装置２１０は、転写ベルト４１を備える構成を示しているが、画像形成装置としては、転写ベルト４１を備えずに転写手段４０により記録紙６０に直接転写する構成であってもよい。また、画像形成装置２１０においては、クリーニング前帯電手段１４０の他に中間転写前帯電手段１２０および記録転写前帯電手段１３０を備えている構成を示しているが、クリーニング前帯電手段１４０のみを備える構成であっても良く、あるいは、クリーニング前帯電手段１４０と中間転写前帯電手段１２０、記録転写前帯電手段１３０の何れか一方を備える構成であっても良い。さらには、転写ベルト４１に設けられた転写用クリーニング手段４４の手前、すなわち、転写ベルト４１の回転方向Ｃの上流側に、転写ベルト４１上の残留トナーを帯電させる帯電手段を設けるようにしても良い。
【００９３】
以下に、帯電装置の構成と特性との関係について、帯電装置１００を記録転写前帯電手段として用いて、さらに詳述する。
【００９４】
（放電電極および誘導電極の形状）
図４は、イオン発生手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃの電極の構成を示す図である。また図５は、印加電圧の波形を示す図である。イオン発生手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、放電電極および誘導電極の形状が異なる以外は、前述したイオン発生手段２０と同様に構成される。イオン発生手段２０ａは、図４（ａ）に示すように、放電電極１ａが矩形板状に形成され、誘導電極２ａが誘電体４を介して放電電極１ａ表面の全面に対向して矩形板状に形成される。また誘電体４の大きさは、厚さが０．２ｍｍ、幅が８．５ｍｍ、長さが５０ｍｍである。
【００９５】
イオン発生手段２０ｂは、図４（ｂ）に示すように、放電電極１ｂが矩形板状体の縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成され、誘導電極２ｂが誘電体４を介して放電電極１ｂ表面の全面に対向して矩形板状に形成される。このとき放電電極１ｂが有する先鋭部の、先端同士の間隔である先鋭ピッチｐは、１ｍｍに設定される。また誘電体４の大きさは、厚さが０．２ｍｍ、幅が８．５ｍｍ、長さが５０ｍｍである。イオン発生手段２０ｃは、図４（ｃ）に示すように、放電電極１ｃが矩形板状体の縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成され、誘導電極２ｃが誘電体４を介して放電電極１ｃが有する先鋭部と対向する箇所にのみ形成されるＵ字状である。このとき放電電極１ｃが有する先鋭部の、先端同士の間隔である先鋭ピッチｐは、１ｍｍに設定される。また誘電体４の大きさは、厚さが０．２ｍｍ、幅が８．５ｍｍ、長さが５０ｍｍである。
【００９６】
前述した３種類のイオン発生手段２０ａ，２０ｂおよび２０ｃを、容積が１ｍ３のチャンバー（恒温高湿槽）内に設置し、各イオン発生手段が有する各放電電極１ａ，１ｂ，１ｃに対して、ギャップ５ｍｍを隔てて平行に対向電極（ステンレス製）を配置した。このような状態で、図５に示されるピーク電圧（α）、デューティー比（β／γ）となる波形の交流電圧を、対向電極に１．２μＡの対向電極電流が流れるように、各放電電極１ａ，１ｂおよび１ｃに印加した。このときの印加電圧条件およびオゾン発生量の測定結果を表１に示す。なお、オゾン発生量の測定は、オゾン測定器（荏原実業社製オゾンモニターＥＧ２００２Ｆ）を使用して、電圧を印加開始してから５分経過後のチャンバー内のオゾン濃度を測定した。
【００９７】
表１に示すように、イオン発生手段２０ａに比べて、イオン発生手段２０ｂおよび２０ｃでは、低いピーク電圧または周波数で、同じ対向電極電流が得られることがわかる。これは、放電電極縁辺の形状を鋸歯状とすることで、放電電極の先鋭部と誘導電極との間で電界集中が起こり、放電電極と誘導電極との間で放電が起こりやすくなるためである。そのため、同じ対向電極電流を得るときに、印加電圧や周波数を低くすることができる。その結果、消費電力を低減することができるとともに、放電電極の寿命を長くすることができる。
【００９８】
またイオン発生手段２０ｃは、イオン発生手段２０ａ，２０ｂに比べて、オゾン発生量が低減されている。これは、前述したように、イオン発生手段２０ｃでは印加電圧および周波数を低くすることができるためである。またイオン発生手段２０ａに対して周波数を低くすることができるイオン発生手段２０ｂでは、イオン発生手段２０ａに比べて、オゾン発生量の低減が見られない。これは、オゾン発生量は、放電電極に印加する印加電圧や周波数だけではなく、放電面積とも関係があるためである。つまり、放電面積を決定する指標となる放電部周長（放電が発生する放電面の周長）は、イオン発生手段２０ｃ、イオン発生手段２０ａ、イオン発生手段２０ｂの順に大きくなる。そのためイオン発生手段２０ｂは、イオン発生手段２０ａに対して周波数を低くすることができるにもかかわらず、イオン発生手段２０ａに比べて、オゾン発生量の低減が見られない。
【００９９】
ここで、オゾン発生量が実効電圧（ピーク電圧−放電開始電圧）、周波数、対向電極電流および放電部周長に比例すると仮定して算出されるオゾン発生量の理論値は、イオン発生手段２０ａの理論値を１として相対比で示すと、イオン発生手段２０ｂの理論値が１．１２であり、イオン発生手段２０ｃの理論値が０．３０である。これらのオゾン発生量の理論値の比は、各イオン発生手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃにおいて発生したオゾン発生量の実測値比と、ほぼ一致している。このことからもオゾン発生量は、放電電極に印加する印加電圧や周波数だけではなく、放電面積とも比例関係があることがわかる。
【０１００】
以上のように、同じ放電電流（対向電極電流）を得る場合、放電電極の形状を縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成することによって、放電電極に印加する印加電圧、周波数を低くすることができる。さらに誘導電極を放電電極の先鋭部と対向する箇所にのみ形成することによって、放電面積を小さくすることができ、オゾンの発生量を低減することができる。
【０１０１】
【表１】
0004378398.tif 000002
【０１０２】
（先鋭ピッチと、放電電極から転写ベルトまでの間隔との関係）
矩形板状体の縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成された放電電極であり、放電電極の先鋭ピッチｐが異なる以外は、イオン発生手段２０ｃと同様にして、５種類のイオン発生手段（先鋭ピッチｐが１０ｍｍ、５ｍｍ、１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．１５ｍｍの５水準）を作成した。これら５種類のイオン発生手段を、容積が１ｍ３のチャンバー（恒温高湿槽）内に設置し、各イオン発生手段が有する各放電電極に対して、ギャップｇが７ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍとなるように対向電極（ステンレス製）を配置した。このような状態で、交流電圧を、対向電極に１．２μＡの対向電極電流が流れるように、各放電電極に印加した。このときのオゾン発生量を前述した方法と同様にして測定し、オゾン発生量の測定結果を表２にまとめた。なお、表２では、オゾン発生量の実測数値とともに、従来のコロナ放電方式の帯電手段におけるオゾン発生量である０．３ｐｐｍと比較して、オゾン発生量が少ない場合を「○」とし、オゾン発生量が多い場合を「×」として表した。
【０１０３】
また作成した５種類のイオン発生手段を用いて記録転写前帯電手段を形成し、これらの記録転写前帯電手段を、画像形成装置であるシャープ製のカラー複合機ＭＸ−４５００に適用した。なお、各記録転写前帯電手段では、放電電極と転写ベルトとのギャップｇが７ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍとなるように、各イオン発生手段が転写ベルトと対向して配置され、対向電極が転写ベルトに密着して転写ベルトを介して放電電極と対向するように配置されている。このような状態で、交流電圧を、対向電極に１．２μＡの対向電極電流が流れるように、放電電極に印加した。このとき、画像形成装置では黒ベタ画像が記録紙に印字されており、記録紙に白スジが発生するかどうか評価した。記録紙に白スジが発生しなかった場合を「○」とし、白スジが発生した場合を「×」として、評価結果を表２にまとめた。
【０１０４】
表２に示すように、先鋭ピッチｐとギャップｇとの比であるｐ／ｇが１以下では白スジが発生しないことがわかった。これは、ｐ／ｇが１以下に設定されることによって、先鋭ピッチｐを小さく設定するか、ギャップｇを大きく設定することができるので、先鋭ピッチに起因する帯電ムラが転写ベルト上に発生するのを防止することができ、転写ベルトを均一に帯電することができるためである。またｐ／ｇが０．０６以上では、従来のコロナ放電方式の帯電手段よりも、オゾン発生量を低減することができることがわかった。これは、ｐ／ｇが０．０６以上に設定されることによって、先鋭ピッチｐを大きくして放電面積を小さく設定するか、ギャップｇを小さくして放電電極に印加する印加電圧を小さく設定することができるためである。
【０１０５】
以上の結果から、ｐ／ｇを０．０６以上１以下に設定するのが好ましく、このようにｐ／ｇを設定することによって、白スジなどの画像欠陥が発生するのを防止することができるとともに、オゾン発生量を低減することができる。
【０１０６】
【表２】
0004378398.tif 000003
【０１０７】
（放電電極数および誘電体材料）
図６は、イオン発生手段２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの電極の構成を示す図である。イオン発生手段２０ｄは、図６（ａ），（ｂ）に示すように、放電電極１ｄ（ステンレス製）が矩形板状体の縁辺が複数の先鋭部を有する鋸歯状に形成され、誘導電極２ｄが誘電体８０を介して放電電極１ｄが有する先鋭部と対向する箇所にのみ形成されるＵ字状である。このとき放電電極１ｄが有する先鋭部の先鋭ピッチは、０．１５ｍｍに設定される。なお、誘電体８０は、上部誘電体８０ａと下部誘電体８０ｂとから構成される。上部誘電体８０ａは、厚さ８０μｍのマイカから成るシートであり、下部誘電体８０ｂは、厚さ８０μｍのシリコンから成るシートである。上部誘電体８０ａと下部誘電体８０ｂとの大きさは、略同一であり、幅が８．５ｍｍ、長さが３２０ｍｍである。また上部誘電体８０ａの表面には、放電電極１ｄを覆うように、ガラスから成る保護層９０が形成される。
【０１０８】
イオン発生手段２０ｅは、放電電極および誘導電極の本数が異なる以外はイオン発生手段２０ｄと同様に構成される。イオン発生手段２０ｅは、図６（ｃ）に示すように、イオン発生手段２０ｄと同一の放電電極および誘導電極が、それぞれ３本ずつ、誘電体８０上に形成される。イオン発生手段２０ｆは、放電電極、誘電体および保護層の材質が異なる以外はイオン発生手段２０ｄと同様に構成される。イオン発生手段２０ｆの放電電極１ｆは、タングステンによって形成され、保護層９１は、アルミナによって形成される。またイオン発生手段２０ｆの誘電体８１は、上部誘電体８１ａと下部誘電体８１ｂとから構成され、上部誘電体８１ａおよび下部誘電体８１ｂは、厚さ２００μｍのアルミナから成るシートである。
【０１０９】
このように作成したイオン発生手段２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを用いて記録転写前帯電手段を形成し、これらの記録転写前帯電手段を、画像形成装置であるシャープ製のカラー複合機ＭＸ−４５００に適用した。なお、各記録転写前帯電手段では、各イオン発生手段の放電電極が転写ベルトと対向して配置され、対向電極が転写ベルトに密着して転写ベルトを介して放電電極と対向するように配置されている。このような状態で、交流電圧を、対向電極に１０μＡの対向電極電流が流れるように、放電電極に印加した。このとき、３５℃、８０％の高温高湿環境下において、画像形成装置では黒ベタ画像が記録紙に連続印字されており、印字枚数が何枚の時点で白スジが発生するかどうか評価した。記録紙に白スジが発生しなかった場合を「○」とし、白スジが発生した場合を「×」として、評価結果を表３にまとめた。なお、本評価では、白スジが発生した時点で画像形成装置の稼動を停止させて、記録紙への印字を終了した。
【０１１０】
表３に示すように、イオン発生手段２０ｅを有する記録転写前帯電手段を用いた場合、イオン発生手段２０ｄを有する記録転写前帯電手段を用いた場合よりも、白スジが発生するまでの印字枚数を多くすることができる。これは、イオン発生手段２０ｅの方がイオン発生手段２０ｄよりも放電電極の本数が多いので、放電電極１本当りの電流密度が小さくなり、そのため放電電極１本当りの摩耗・劣化、放電電極への放電生成物の付着などが抑制されるためである。したがって放電電極を複数本用いることによって、各放電電極の寿命を長くすることができる。
【０１１１】
またイオン発生手段２０ｆを有する記録転写前帯電手段を用いた場合、イオン発生手段２０ｄを有する記録転写前帯電手段を用いた場合よりも、白スジが発生するまでの印字枚数を多くすることができる。これは、イオン発生手段２０ｄが有する上部誘電体８０ａがマイカで形成されているのに対して、イオン発生手段２０ｆが有する上部誘電体８１ａがセラミックであるアルミナで形成されているためである。つまりイオン発生手段２０ｄが有する上部誘電体８０ａの材料であるマイカは、マイカ鱗片を接着剤で固めた集成マイカであるため、吸湿性が大きく、高湿環境下では吸湿する。これに対してイオン発生手段２０ｆが有する上部誘電体８１ａの材料であるアルミナは、吸湿性が小さく、高湿環境下でもほとんど吸湿しない。そのためイオン発生手段２０ｆを有する記録転写前帯電手段は、誘電体が吸湿することによって放電性能が低下するのを防止することができ、高湿環境下でも安定して、転写ベルトを帯電させるためのイオンを発生させることができる。
【０１１２】
また保護層を設けない以外はイオン発生手段２０ｆと同様にして、イオン発生手段２０ｇを作成した。イオン発生手段２０ｇを有する記録転写前帯電手段を用いた場合、表３には記載していないが、イオン発生手段２０ｆを有する記録転写前帯電手段を用いた場合よりも、白スジが発生するまでの印字枚数が少なくなる。これは、イオン発生手段２０ｇには放電電極を覆う保護層がないため、放電電極が摩耗・劣化を受けやすくなるためである。したがって放電電極を覆う保護層を設けることによって、放電電極が摩耗・劣化するのを防止することができ、放電電極の寿命を長くすることができる。
【０１１３】
【表３】
0004378398.tif 000004
【０１１４】
（対向電極の効果）
イオン発生手段を有する記録転写前帯電手段を、画像形成装置であるシャープ製のカラー複合機ＭＸ−４５００に適用し、放電電極と転写ベルトとのギャップが５ｍｍとなるように、イオン発生手段を転写ベルトと対向するように配置して、対向電極を転写ベルトに密着して転写ベルトを介して放電電極と対向するように配置した。このような状態で、交流電圧を放電電極に印加してイオンを発生させ、転写ベルトに向けてイオンを照射した。このとき、画像形成装置では、転写ベルトが周速度２２５ｍｍ／ｓに制御されて搬送駆動し、トナー付着量０．４ｍｇ／ｃｍ２のベタ画像（黒およびシアン）が記録紙に印字されている。表４は、対向電極を接地した場合と、フローティングにした場合（放電電極と対向電極との間に電位差が生じない状態）とにおける、トナー帯電量の違いを示している。なお、トナー帯電量の測定は、トレックジャパン社製吸引式小型帯電量測定装置（ＭＯＤＥＬ：２１０ＨＳ−２Ａ）を用いて行った。
【０１１５】
表４に示すように、対向電極がフローティングの場合では、イオン照射の前後でトナー帯電量はほとんど変化しないにも関わらず、対向電極が接地されている場合、イオン照射によって、トナー帯電量が８〜９μＣ/ｇ増加することがわかる。これは、対向電極を接地した場合、放電電極と対向電極との間に電界が形成され、放電電極近傍で発生したイオンが、対向電極方向すなわちトナー像が形成される転写ベルトの方向に集中して移動するためである。
【０１１６】
【表４】
0004378398.tif 000005
【０１１７】
（加熱手段による加熱効果および対向電極に印加する電圧の効果）
イオン発生手段２０ｅを、容積１ｍ３のチャンバー内に設置し、３本の放電電極１ｅに対して、ギャップ５ｍｍを隔てて平行に対向電極を配置した。このような状態で、交流電圧を、対向電極に８μＡの対向電極電流が流れるように、放電電極１ｅに印加した。表５は、１２０Ωの抵抗を有する誘導電極２ｅに、加熱手段によって１２Ｖの電圧を印加して１．２Ｗの発熱を発生させて誘導電極２ｅを加熱する場合と、誘導電極２ｅに電圧を印加せずに誘導電極２ｅを加熱しない場合とにおける、印加電圧条件およびオゾン発生量の違いを示している。また表５は、対向電極に＋７５０Ｖの電圧（放電電極１ｅに印加する電圧とは反対極性の電圧）を印加する場合と、対向電極に電圧を印加しない場合とにおける、印加電圧条件およびオゾン発生量の違いを示している。なお、オゾン発生量は、前述した方法と同様にして測定した。
【０１１８】
表５に示すように、誘電体をマイカで形成したもの同士を比較すると、誘導電極２ｅに電圧を印加してヒーター電源を入れて（ＯＮ）誘導電極２ｅを加熱する場合、ヒーター電源を入れないで（ＯＦＦ）誘導電極２ｅを加熱しない場合に比べて、オゾン発生量が約４８％削減できる。これは、誘導電極２ｅを加熱することによって、放電電極１ｅ近傍で発生したオゾンを熱分解することができるためである。また誘電体をアルミナで形成することによって、誘電体が吸湿するのを防止することができるが、高湿環境下では誘電体の表面が結露することがある。誘電体表面が結露すると放電性能が低下するが、誘電体を加熱手段によって加熱することによって、誘電体表面が結露するのを防止することができる。また誘導電極が加熱電極を兼ねるように構成したので、加熱電極を別に設ける必要がなく、設備が大型化することやコストアップすることを防止することができる。
【０１１９】
また対向電極に放電電極１ｅに印加する電圧とは反対極性の電圧を印加する場合、対向電極に電圧を印加しない場合に比べて、周波数を低くすることができるとともに、オゾン発生量が約６８％削減できる。これは、対向電極に電圧を印加することによって、放電電極１ｅと対向電極との間に強い電界が形成され、放電電極１ｅ近傍で発生したマイナスイオンが対向電極に引き付けられるためである。その結果、イオンの利用効率を高めることができ、周波数が低い状態でも充分な量のイオンを発生させることができる。そのため消費電力を低減することができ、かつ放電電極の寿命を長くすることができるだけでなく、オゾン発生量を低減することができる。
【０１２０】
【表５】
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【０１２１】
（対向電極電流の設定）
図７は、記録転写前帯電手段１３０における対向電極電流とトナー帯電量との関係を示すグラフである。グラフの横軸は対向電極電流（μＡ）を示し、縦軸はトナー帯電量（μＣ／ｇ）を示す。記録転写前帯電手段１３０を、画像形成装置であるシャープ製のカラー複合機ＭＸ−４５００に適用し、記録転写前帯電手段１３０が有するイオン発生手段の放電電極１に印加する電圧の大きさを段階的に上げていきながら、転写ベルト上のトナー像に対して帯電を行い、そのときの対向電極電流とトナー帯電量とを測定した。なお、トナー像には、トナー付着量１ｍｇ/ｃｍ２のベタ画像（シアン＋マゼンタ）を用いた。
【０１２２】
図７に示すように、記録転写前帯電手段１３０の放電電極１に電圧を印加しない初期状態では、対向電極電流は０で、かつトナー帯電量はおおよそ−１５μＣ/ｇであった。その後、放電電極１に印加する印加電圧を大きくするにつれて、マイナスイオンの発生量が増加し、対向電極電流およびトナー帯電量の絶対値も増加した。ところが、トナー帯電量は、対向電極電流が５μＡ以上になると、−３０μＣ/ｇで飽和した。この結果から、電圧制御手段１０が、放電電圧印加手段７によって放電電極１に印加させる電圧を、対向電極電流が５μＡ以上となるように制御することで、トナー帯電量は−３０μＣ/ｇで安定し、トナー帯電量を均一化できることがわかる。したがって、電圧制御手段１０は、対向電極電流を測定する対向電極電流計から信号を受けて、対向電極電流が５μＡ以上となるように、放電電極印加手段７が放電電極１に印加する印加電圧の大きさをフィードバック制御することが好ましい。これによって、被帯電体である転写ベルトに形成されるトナー像を、常に均一なトナー帯電量となるように帯電させることができる。
【０１２３】
図８は、記録転写前帯電手段１３０におけるトナー帯電量とトナー付着量との関係を示すグラフである。グラフの横軸はトナー帯電量（μＣ／ｇ）を示し、縦軸はトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）を示す。画像パターンや環境条件（画像形成装置を稼動させる温度、湿度などの条件）が異なる６種類の条件下において、記録転写前帯電手段１３０によって転写ベルト上に形成されるトナー像を帯電させた。このとき、電圧制御手段１０は、放電電圧印加手段７によって放電電極１に印加させる電圧を、対向電極電流が１０μＡとなるようにフィードバック制御している。図８に示すように、記録転写前帯電手段１３０によってトナー像を帯電させる前のトナー帯電量は、−１２〜−１５μＣ/ｇと、約３μＣ/ｇの範囲でばらついていたのに対して、トナー像を帯電させた後のトナー帯電量は、−１８〜−１９μＣ/ｇと、約１μＣ/ｇの範囲内にばらつきが収束した。この結果からも、対向電極電流が一定値となるようにフィードバック制御して、記録転写前帯電手段１３０によってトナー像を帯電させることで、トナー帯電量が均一になることがわかる。
【０１２４】
図９は、記録転写前帯電手段１３０における２次転写電流と転写効率との関係を示すグラフである。グラフの横軸は２次転写電流（μＡ）を示し、縦軸は転写効率（％）を示す。記録転写前帯電手段１３０によって転写ベルトに向けてイオンを照射して、転写ベルト上のトナー像を帯電させた場合と、転写ベルトに向けてイオンを照射しない場合とにおける、転写効率の比較を行った。転写効率ηは、印字率が１００％のベタ画像を用いて記録紙に印字を行い、転写ベルト上のトナー付着量Ｔ１および記録紙上のトナー付着量Ｔ２を測定し、η＝（Ｔ２÷Ｔ１）×１００を計算することで求めた。また２次転写電流とは、転写ベルト上に転写されたトナー像を記録紙に転写するときに、記録転写ローラに転写バイアスを印加することによって流れる電流である。図９に示すように、記録転写前帯電手段１３０が転写ベルト上のトナー像を帯電させることによって、転写効率を上げることができる。さらに、記録転写前帯電手段１３０が転写ベルト上のトナー像を帯電させることによって、２次転写電流が変動しても転写効率の変化幅が小さくなり、２次転写電流に対するラチチュード（転写余裕度）を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施の一形態である帯電装置１００の構成を示す図である。
【図２】イオン発生手段２０の構成を示す図である。
【図３Ａ】画像形成装置２００の構成を示す図である。
【図３Ｂ】画像形成装置２１０の構成を示す図である。
【図４】イオン発生手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃの電極の構成を示す図である。
【図５】印加電圧の波形を示す図である。
【図６】イオン発生手段２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの電極の構成を示す図である。
【図７】記録転写前帯電手段１３０における対向電極電流とトナー帯電量との関係を示すグラフである。
【図８】記録転写前帯電手段１３０におけるトナー帯電量とトナー付着量との関係を示すグラフである。
【図９】記録転写前帯電手段１３０における２次転写電流と転写効率との関係を示すグラフである。
【図１０】従来技術であるコロナ放電方式の帯電装置における帯電メカニズムを説明する図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１  放電電極
２  誘導電極
３  対向電極
４  誘電体
６  保護層
７  放電電圧印加手段
８  対向電圧印加手段
９  加熱手段
１０  制御手段
１１  被帯電体
１２  トナー
２０  イオン発生手段
４０  転写手段
５０  定着手段
６０  記録紙
１００  帯電装置
１１０  潜像形成前帯電手段
１２０  中間転写前帯電手段
１３０  記録転写前帯電手段
１４０  クリーニング前帯電手段
２００，２１０  画像形成装置
【図１】
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【図２】
0004378398.tif 000008
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0004378398.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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