(57)【要約】【課題】像担持体の放電ストレスが少なく、かつ、省スペース化を図りつつ帯電速度を速めて、均一帯電を行う。【解決手段】プレート帯電器４４は、像担持体１２及び帯電ローラ４２の回転方向の下流側に配置されている。プレート帯電器４４は、長方形プレート状とされたプレート電極４５を備え、プレート電極４５には、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加されている。プレート電極４５は、一端辺４５Ａが像担持体１２に非接触で近接配置され（この位置を以下「対向近接位置Ｐ０」という）、プレート電極４５自体が、像担持体１２及び帯電ローラ４２の回転方向の下流側へ傾斜するように配置されている。プレート電極４５の帯電ローラ４２側は、絶縁部材４６により覆われている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体に対向配置され、前記像担持体の表面を予備帯電させる第１帯電器と、
前記第１帯電器よりも、前記像担持体の回転方向下流側に配置され、予備帯電された前記像担持体の表面を所定の電位に帯電させる第２帯電器と、
を備え、
前記第２帯電器による前記像担持体の帯電位置が、前記第２帯電器と前記像担持体とが接触または最接近された対向接近位置よりも前記下流側に配置されること、を特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記第２帯電器はプレート状とされたプレート電極を備え、前記プレート電極の一端辺が前記対向接近位置に配置され、前記プレート電極が前記下流側へ傾斜するように配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記第１帯電器がスコロトロンで構成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記第１帯電器がローラ状の帯電ローラを含んで構成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記第２帯電器には、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが印加されること、を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項６】
前記第１帯電器には、直流電圧または交流電圧の少なくとも一方が印加されること、を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の帯電装置と、
前記帯電装置と対向配置され、前記帯電装置により帯電される像担持体と、
を備えた画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の表面が、アモルファスシリコンで構成されていること、を特徴とする請求項７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、像担持体の表面を帯電させる帯電装置、及びこの帯電装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電装置によって像担持体を帯電させる際には、できるだけ像担持体を均一にかつ安定的に帯電させることが求められる。帯電装置として、スコロトロンを用いる場合には、均一な帯電が可能であるが、帯電時間が長くなってしまう。特許文献１には、スコロトロンを複数配置して、帯電時間を短縮させる技術が開示されているが、装置が大型化されてしまう。
【０００３】
また、帯電装置として、帯電ローラに電圧を印加して像担持体に接触させて像担持体を帯電させる方式があるが、帯電電位にバラツキが生じやすい。特許文献２、３には、帯電ローラの回転方向上流側において、導電性のブレードで電位をそろえ、帯電ローラによってさらに帯電させることにより帯電電位の均一化を図っている。この方式では、ニップ部の上流側（プレ側）と下流側（ポスト側）の両方で放電が行われているため、局所的異常放電が発生しやすい。そのため、導電性ブレードでの帯電の際の放電量を大きくしているが、像担持体の放電ストレスが大きくなり、像担持体の摩耗の進行が早くなってしまう。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３７３６８号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平５−２０４２７９号公報
【０００６】
【特許文献３】特開平６−１２４０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮し、像担持体の放電ストレスが少なく、かつ、省スペース化を図りつつ帯電速度を速めて、均一帯電を行うことの可能な帯電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】
【０００８】
本発明の請求項１に係る帯電装置は、回転する像担持体に対向配置され、前記像担持体の表面を予備帯電させる第１帯電器と、前記第１帯電器よりも、前記像担持体の回転方向下流側に配置され、予備帯電された前記像担持体の表面を所定の電位に帯電させる第２帯電器と、を備え、前記第２帯電器による前記像担持体の帯電位置が、前記第２帯電器と前記像担持体とが接触または最接近された対向接近位置よりも前記下流側に配置されること、を特徴とする。
【０００９】
上記構成の帯電装置は、第１帯電器と第２帯電器とを備えている。第１帯電器は、像担持体の表面を呼び帯電させ、第２帯電器は、第１帯電器によって予備帯電された像担持体の表面を所定の電位に帯電させる。
【００１０】
このように、第１帯電器によって像担持体の表面を予備帯電させた後に、第２帯電器による帯電を行うことにより、第２帯電器による像担持体の帯電を安定的に行うことができる。
【００１１】
また、第２帯電器と前記像担持体との対向接近位置よりも下流側でのみ第２帯電器による帯電が行われるので、帯電電圧や放電電流値が低い場合でも、局所的異常放電が発生しにくく、帯電ムラを抑制して像担持体を均一帯電させることができる。
【００１２】
請求項２に係る帯電装置は、前記第２帯電器が、プレート状とされたプレート電極を備え、前記プレート電極の一端辺が前記対向接近位置に配置され、前記プレート電極が前記下流側へ傾斜するように配置されていること、を特徴とする。
【００１３】
このように、プレート電極を下流側へ傾斜させて配置することにより、対向接近位置よりも像担持体の相対移動方向の下流側でのみ帯電を行うことができる。
【００１４】
なお、第１の帯電器は、請求項３に記載のようにスコロトロンで構成したり、請求項４に記載のようにローラ状の帯電ローラを含んで構成したり、することができる。
【００１５】
請求項５に係る帯電装置は、第２帯電器に、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが印加されること、を特徴とする。
【００１６】
このように、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスを印加することにより、安定したバイアスを印加することができる。
【００１７】
なお、第１帯電器は、予備帯電に用いられるので、請求項６に記載のように、直流電圧または交流電圧の少なくとも一方が印加されるものであればよい。
【００１８】
請求項７に記載の画像形成装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の帯電装置と、前記帯電装置と対向配置され、前記帯電装置により帯電される像担持体と、を備えている。
【００１９】
請求項７に記載の画像形成装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の帯電装置により像担持体が帯電されるので、像担持体の放電ストレスが少なく、かつ、省スペース化を図りつつ帯電速度を速めて、均一帯電を行うことができる。
【００２０】
請求項８に記載の画像形成装置は、前記像担持体の表面が、アモルファスシリコンで構成されていること、を特徴とする。
【００２１】
アモルファスシリコンは、高硬度であるが帯電しにくい（導電率が比較的高い）という性質を有している。上記構成の帯電装置によれば、アモルファスシリコンであっても、十分に帯電させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、像担持体の放電ストレスが少なく、かつ、省スペース化を図りつつ帯電速度を速めて、均一帯電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１には、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成図が示されている。画像形成装置１００は、図示しないパーソナルコンピュータ等の画像データ入力装置から送られてくるカラー画像情報に基づいて画像処理を行い、電子写真方式によって記録媒体としての記録用紙Ｐにカラー画像を形成するものである。
【００２４】
画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えている。なお、以降、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。
【００２５】
画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、バックアップロール３４と複数の張架ロール３２によって張架された無端状の中間転写ベルト３０の進行方向に対して、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの順番で直列に配列されている。また、中間転写ベルト３０は、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの像担持体としての像担持体１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、それぞれ対向して配設される一次転写ロール１６Ｙ、１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋとの間を挿通している。また、像担持体１２の表面には、像担持体１２を保護する保護層が設けられている。
【００２６】
次に、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの構成と画像形成の動作とを、代表してイエロートナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙについて説明する。
【００２７】
像担持体１２Ｙの表面は、帯電装置４０Ｙによって一様に帯電される。なお、帯電装置４０Ｙに関しては、詳細を後述する。
【００２８】
次に、露光装置１４Ｙによりイエロー画像に対応する像露光がなされ、像担持体１２Ｙの表面にイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。
【００２９】
イエロー画像に対応する静電潜像は、現像装置１５Ｙの現像ロール１８Ｙに担持されたトナーによって現像され、イエロートナー画像となる。イエロートナー画像は、一次転写ロール１６Ｙの圧接力と、一次転写ロール１６Ｙに印加された転写バイアスによる静電吸引力によって、中間転写ベルト３０上に一次転写される。一次転写後の像担持体１２Ｙは、感光体クリーナー２０Ｙとの対向位置を通過し、像担持体１２Ｙの表面の転写残留トナーなどが除去される。その後、像担持体１２Ｙの表面は、つぎの画像形成サイクルの為、帯電装置４０Ｙで再び帯電される。
【００３０】
また、画像形成装置１００では、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの相対的な位置の違いを考慮したタイミングで、上記と同様の画像形成工程が各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて行われ、中間転写ベルト３０上に、順次、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色トナー像が重ねられ、多重トナー像が形成される。
【００３１】
そして、所定のタイミングで二次転写位置Ａへと搬送されてきた記録用紙Ｐに、転写バイアスが印加された二次転写ロール３６の静電吸引力によって、中間転写ベルト３０から多重トナー像が一括して、記録用紙Ｐに転写される。
【００３２】
多重トナー像が転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト３０から分離された後、定着装置３１へと搬送され、熱と圧力とにより記録用紙Ｐに定着されてフルカラー画像が形成される。
【００３３】
記録用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト３０上の転写残留トナーは、中間転写ベルト用クリーナー３３で回収される。
【００３４】
次に帯電装置４０について説明する。
【００３５】
図２に示されるように、像担持体１２を一様に帯電させる帯電装置４０は、帯電ローラ４２、及び、プレート帯電器４４を備えている。
【００３６】
帯電ローラ４２は、像担持体１２に対向して配置され、像担持体１２の回転によって従動回転するように像担持体１２と接触されている。帯電ローラ４２には、像担持体１２を予備帯電させるための電圧が印加されている。帯電ローラ４２へ印加される電圧は、直流電圧であっても、交流電圧であっても、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であってもよい。
【００３７】
ここで予備帯電とは、像担持体１２の電位を、露光直前の電位とする前に、ほぼ一定の電位に帯電させることをいう。本実施形態では、例えば、露光直前の設定電位を約−７００Ｖとし、−１５００Ｖを帯電ローラ４２へ印加して、像担持体１２は帯電ローラ４２と接触して−６００Ｖ前後に予備帯電されるようにすることができる。
【００３８】
プレート帯電器４４は、像担持体１２及び帯電ローラ４２の回転方向の下流側に配置されている。プレート帯電器４４は、長方形プレート状とされたプレート電極４５を備え、プレート電極４５には、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加されている。
【００３９】
プレート電極４５は、一端辺４５Ａが像担持体１２に非接触で近接配置され（この位置を以下「対向近接位置Ｐ０」という）、プレート電極４５自体が、像担持体１２及び帯電ローラ４２の回転方向の下流側へ傾斜するように配置されている。プレート電極４５の帯電ローラ４２側は、絶縁部材４６により覆われている。
【００４０】
次に、本実施形態での、帯電プロセスについて説明する。
【００４１】
感光体クリーナー２０を通過した像担持体１２の表面は、転写残留トナーなどが除去され、帯電ローラ４２とのニップ位置Ｎを通過する。このニップ位置Ｎの前後の像担持体１２と帯電ローラ４２との間の空隙で放電が行われ、像担持体１２が予備電位に帯電される（予備帯電）。
【００４２】
像担持体１２が回転を続け、予備帯電された像担持体１２の表面がプレート帯電器４４の対向近接位置Ｐ０と通過すると、プレート電極４５と像担持体１２との間で放電が行われる帯電位置Ｐに至る（図２参照）。この帯電位置Ｐで像担持体１２の表面は、露光前の所定の電位にまで帯電される。
【００４３】
ここで、帯電装置によって像担持体を帯電させる場合の異常放電について説明する。
【００４４】
図３（Ａ）に示すように、帯電ローラで像担持体を帯電させる場合、ニップ部分を挟んで、回転方向の前後の微少空隙において放電が行われる。ここでは、ニップ部分を挟んで回転方向の上流側をプレニップ部５２、下流側をポストニップ部５４という。図３（Ｂ）に示すように、ニップ部５３では帯電ローラと接触することにより像担持体の電位は一定であるが、プレニップ部及びポストニップ部５４では、放電の際に大きく電位が変位している。ここでの電位の変位（振幅）大きいと、局所的異常放電として帯電ムラとなり、画像形成時における白点、色点の原因となる。
【００４５】
なお、図４に示すように、プレニップ部５２の電圧（Ｖｐｒ）、及び、ポストニップ部５４側の電圧（Ｖｐｐ）が、一定の値を超えると、像担持体の異常帯電部分、すなわち、画像形成された際に白点、色点となって現れる部分が発生する。図４（Ａ）の例では、Ｖｐｒ＝−６６７Ｖ程度、Ｖｐｐ＝−１２００Ｖ程度で白点、色点が発生している。そして、さらに高くなると、白点、色点が消失する。図４（Ａ）の例ではＶｐｒ＝−６６７Ｖ程度、Ｖｐｐ＝−１３５０Ｖ程度で白点、色点が消失している。なお、白点、色点発生の放電電流量Ｉａｃは、図４（Ｂ）に示すように、１．１ｍＡ程度、白点、色点消失の放電電流量Ｉａｃは１．５ｍＡ程度となっている。
【００４６】
また、図５に示すように、ポストニップ部５４側の電圧（Ｖｐｐ）の絶対値が小さいと、放電開始電場の変化が大きい領域で放電が終了するため、ギャップ変動、材料物性ムラによる電場変動の影響を受けやすく、異常放電が発生してしまうことにも起因して、白点、色点が発生するためである。図６に示すように、ポストニップ部５４側の電圧（Ｖｐｐ）の絶対値がある程度大きければ、放電開始電場がほぼ飽和する領域まで放電領域が広がり、ギャップ変動、材料物性ムラによる電場変動の影響を受けにくく、安定的に帯電が行われる。
【００４７】
本実施形態では、前述のように、対向近接位置Ｐ０の下流側の帯電位置Ｐでのみ放電が行われ、対向近接位置Ｐ０の上流側では放電が行われていない。したがって、帯電ローラを用いた場合のプレニップ部５２に対応する部分を有しておらず、プレニップ部５２での放電の際の局所的異常放電が発生しない。したがって、安定した電位で像担持体１２は帯電位置Ｐへ進入し、帯電位置Ｐでの局所的異常放電も抑制することができる。このように、帯電位置Ｐでの局所的異常放電が抑制されることにより、帯電電位の絶対値を通常の場合より小さくした場合でも、像担持体１２の帯電ムラを抑制して、良好な画像形成を行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態では、帯電ローラ４２で所定の電位まで予備帯電させているので、プレート帯電器４４への進入時には、像担持体１２の電位は露光直前の電位に近い電位となっている。したがって、放電時におけるＩａｃマージンが少なくても、像担持体１２を均一に帯電させることができる。
【００４９】
図７のグラフには、一般的な装置での、帯電器への進入電位の違いによる、黒点個数とＩａｃマージンとの関係が示されている。進入電位の絶対値が大きい場合には、Ｉａｃマージンが少なくても黒点の発生はないが、進入電位の絶対値が小さい場合には、Ｉａｃマージンが少ないと黒点の発生個数が多く、Ｉａｃマージンが高くなるにしたがって、黒点の発生個数が減少していることがわかる。
【００５０】
このように、本実施形態では、Ｉａｃマージンを少なくすることもでき、像担持体１２の放電ストレスを緩和することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、帯電ローラ４２の下流側にプレート状のプレート電極４５を配置しているので、帯電ローラ４２の下流側にスコロトロンを配置した場合と比較して、省スペース化を図ることができる。
【００５２】
また、帯電ローラ４２の下流側にスコロトロンを配置した場合と比較して、プロセススピードも高くすることができる。図８には、プロセススピードと帯電電位の関係が示されている。帯電装置として、開口幅が２５ｍｍのスコロトロンのみを用いた場合には、プロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃ〜５００ｍｍ／ｓｅｃにおいて、プロセススピードが速くなるにつれて帯電電位の絶対値が小さくなり（Ｅ０）、帯電能力が低下している。一方、帯電装置として、開口幅１５ｍｍのスコロトロンを予備帯電に用い、幅１０ｍｍのプレート電極を下流側の帯電器として用いた場合には、プロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃ〜５００ｍｍ／ｓｅｃにおいて、プロセススピードが速くなっても帯電電位を一定に維持することができ（Ｅ１）、帯電能力が低下することがない。このことから、本実施形態の構成によれば、同等サイズの帯電装置構成によって、高速化対応が可能であることがわかる。
【００５３】
また、本実施形態の構成により帯電を行うことにより、導電率が比較的高いアモルファスシリコンを像担持体１２として用いても、充分に帯電させることが可能となる。アモルファスシリコンは、高硬度であるため耐久性にすぐれている。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、予備帯電を行うと共に、予備帯電の後にプレート電極４５の対向近接位置Ｐ０よりも下流側の帯電位置Ｐのみで放電が行われるので、対向近接位置Ｐ０の上流側での放電の際の局所的異常放電の影響がなく、均一に像担持体１２を帯電させることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、予備帯電を行うために帯電ローラ４２を用いた例について説明したが、帯電ローラ４２以外の帯電器、例えば、図９に示すように、スコロトロン６０を用いて予備帯電を行ってもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、予備帯電後の帯電器としてプレート電極４５を備えたプレート帯電器４４を用いたが、本発明の第２帯電器はプレート帯電器４４に限定される者ではない。例えば、図１０に示すように、先端に向かって鋭利に構成された電極６２などを用い、回転方向上流側に絶縁プレート６４を配置した構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る帯電装置を示した概略構成図である。
【図３】帯電ローラによる帯電の際の帯電ローラのニップ部付近における像担持体の電位を示す図である。
【図４】（Ａ）は、プレニップ部とポストニップ部における白点・色点の発生・消失電位の関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、ポストニップ部における白点・色点の発生・消失電位と放電電流量の関係を示すグラフである。
【図５】帯電ローラを用いた場合で白点、色点が発生する場合の、ポストニップ部に像担持体の位置と、放電開始電場及び空隙部電場との関係を示す図である。
【図６】帯電ローラを用いた場合で白点、色点が消失する場合の、ポストニップ部に像担持体の位置と、放電開始電場及び空隙部電場との関係を示す図である。
【図７】一般的な装置での、帯電器への進入電位の違いによる、黒点個数とＩａｃマージンとの関係を示すグラフである。
【図８】スコロトロンのみを用いた場合と、プレート電極を組み合わせた本願の実施形態の場合とで、帯電電圧とプロセススピードとの関係を比較するグラフである。
【図９】本発明の実施形態に係る帯電装置の変形例を示した概略構成図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る帯電装置の他の変形例を示した概略構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  画像形成装置
１２   像担持体
４０   帯電装置
４２   帯電ローラ
４４   プレート帯電器
４５   プレート電極
５２   プレニップ部
５３   ニップ部
５４   ポストニップ部
６０   スコロトロン
Ｐ     帯電位置
Ｐ０   対向近接位置
【図１】
2009156974.tif 000003
【図２】
2009156974.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009156974.tif 000009
【図８】
2009156974.tif 000010
【図９】
2009156974.tif 000011
【図１０】
2009156974.tif 000012