JP2018189751A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コロナ帯電器による像担持体の表面電位の収束性を向上させることのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１と、コロナ帯電器３２と、を有する画像形成装置１００において、コロナ帯電器３２のグリッド電極３２ｂは、イオンが通過できる開口部αと、イオンが通過できない非開口部βと、を有し、像担持体１の回転軸線方向と略直交する幅方向において、中央Ｃに対し像担持体の回転方向の上流側よりも、中央Ｃに対し該回転方向の下流側の方に、非開口部βが多く設けられている構成とする。【選択図】図５

Description

本発明は、像担持体上に静電像を形成するために像担持体を帯電させるコロナ帯電器を有する、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体（感光体）を帯電させる帯電手段として、コロナ帯電器（以下、単に「帯電器」ともいう。）が広く用いられている。しかし、画像出力の高速化に伴う感光体の移動速度の高速化や静電容量の大きな感光体の使用に対応するために帯電器の帯電能力を向上したり、画像形成装置の小型化を図ったりする場合には、以下のような改善すべき課題がある。

まず、帯電器の帯電能力の向上などに伴って、感光体の表面が帯電器との対向部を通過し終えるまでその表面電位の絶対値が上昇し続けて、所望の電位に収束しにくくなることがある。この場合、例えば、感光体の感光層の膜厚ムラ、あるいは帯電器の配置のずれなどに起因して、帯電処理後の感光体の表面電位にムラが発生しやすくなる。

また、帯電器の帯電能力の向上などのために帯電器が大型化すると、感光体の周囲のスペースの確保が難しくなり、感光体の回転方向における帯電器と感光体上の露光位置との間の距離が短くなることがある。そして、帯電器による感光体上の帯電可能範囲が、露光位置より感光体の回転方向下流側にまでおよぶことがある。この場合、感光体の表面は、露光位置において露光された後に帯電器によって帯電させられるようになり、露光部電位のムラが発生しやすくなる。一方、画像形成装置の小型化を図るためにも、帯電器と露光位置との間の距離を短くすることが求められる場合がある。

ここで、特許文献１は、樹脂マイラを帯電器の露光位置側のケーシングの下部に取り付け、樹脂マイラをグリッド電極に接触させて、グリッド電極とケーシングとの間の隙間を通って露光位置に向かうイオン流を阻止することを提案している。

また、特許文献２は、帯電器の露光位置側のシールドケースの下部を延長し、グリッド電極をその延長したシールドケースに接触させて、グリッド電極とシールドケースとの間の隙間を通って露光位置に向かうイオン流を阻止することを提案している。

特開平１１−３０５５１８号公報 特開平７−２７１１４９号公報

しかしながら、上記特許文献１、特許文献２に記載の構成は、上述した感光体の表面電位が所望の電位に収束しにくくなる課題に対応するものではない。

また、特許文献１、特許文献２に記載の構成によれば、帯電器から露光位置に向かうイオン流を阻止することが可能であると考えられる。しかし、特許文献１、特許文献２に記載の構成では、帯電器におけるエアーの流れを阻害し、帯電器内にコロナ放電生成物（イオン）が滞留しやすくなる。その結果、帯電器内に滞留したコロナ放電生成物が感光体に付着して感光体が低抵抗化し、感光ドラム１上の電荷を保持できなくなって画像の乱れが発生しやすくなる。

したがって、本発明の目的の一つは、コロナ帯電器による像担持体の表面電位の収束性を向上させることのできる画像形成装置を提供することである。

また、本発明の他の目的の一つは、コロナ帯電器におけるイオンの滞留を抑制しつつ、像担持体の露光後の表面電位のムラを抑制することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転可能な像担持体と、放電ワイヤーと、グリッド電極と、シールドと、を備え、前記像担持体を帯電させるコロナ帯電器と、を有する画像形成装置において、前記グリッド電極は、イオンが通過できる開口部と、イオンが通過できない非開口部と、を有し、前記像担持体の回転軸線方向と略直交する幅方向において、中央に対し前記像担持体の回転方向の上流側よりも、中央に対し前記回転方向の下流側の方に、前記非開口部が多く設けられていることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、コロナ帯電器による像担持体の表面電位の収束性を向上させることができる。また、本発明によれば、コロナ帯電器におけるイオンの滞留を抑制しつつ、像担持体の露光後の表面電位のムラを抑制することができる。

画像形成装置の概略断面図である。 帯電装置の概略断面図である。 グリッド電極の配置を説明するための模式的な断面図である。 下流帯電器の模式的な断面図である。 グリッド電極の平面図である。 感光ドラムの回転方向の位置と表面電位との関係を示すグラフ図である。 グリッド電極の収束部の配置を説明するための模式的な断面図である。 グリッド電極の他の例の平面図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図（後述する感光ドラム１の回転軸線と略直交する断面）である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたレーザビームプリンターである。

画像形成装置１００は、回転可能な像担持体としての、ドラム状（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、次の各機器が配置されている。まず、帯電手段としての帯電装置３が配置されている。次に、露光手段としての露光装置（レーザスキャナ）１０が配置されている。次に、表面電位検知手段としての電位センサー５が配置されている。次に、現像手段としての現像装置６が配置されている。次に、転写手段としての転写ベルト方式の転写装置７が配置されている。次に、クリーニング手段としてのクリーニング装置２が配置されている。次に、除電手段としての光除電器４が配置されている。

転写装置７は、感光ドラム１と対向するように配置された、回転可能な無端状のベルトで形成された記録材搬送部材である転写ベルト８を有する。転写体ベルト８は、複数の支持ローラとしての駆動ローラ７１と従動ローラ７２とによって支持されており、駆動ローラ７１が回転駆動されることにより駆動力が伝達されて、図中矢印Ｒ２方向に回転（周回移動）する。転写ベルト８の内周面側において、感光ドラム１と対向する位置に、転写部材としての転写ローラ９が配置されている。転写ローラ９は、転写体ベルト８を介して感光ドラム１に向けて付勢（押圧）され、感光ドラム１と転写ベルト８とが接触する転写位置（転写部）ｅを形成する。

また、記録材Ｐの搬送方向において転写部ｅの下流側には、定着手段としての加熱加圧方式の定着装置５０が配置されている。

画像形成時には、回転する感光ドラム１の外周面（表面）は、帯電装置３によって所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。このとき、帯電装置３には、電圧印加手段としての帯電電源Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５（図２）から所定の電圧が印加される。

本実施例では、帯電装置３は、感光ドラム１の回転方向（表面の移動方向）の上流側に配置された上流帯電器３１と、下流側に配置された下流帯電器３２とを有して構成される。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の帯電装置３により帯電処理される位置が、帯電位置ａである。より詳細には、感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の上流帯電器３１により帯電処理される位置が上流帯電位置ａ１、感光ドラム１上の下流帯電器３２により帯電処理される位置が下流帯電位置ａ２である。帯電装置３、及び帯電装置３に印加する電圧（帯電電圧、帯電バイアス）については、後述して詳しく説明する。

帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光装置１０によって画像情報に応じてレーザ光で走査露光される。これにより、感光ドラム１上に画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の露光装置１０により光が照射される位置が、露光位置ｂである。

感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置６によって現像剤としてのトナーを用いて現像（可視化）される。現像装置６は、現像剤担持体としての現像ローラ６１を有する。現像ローラ６１は、現像容器６２内に収納されたトナーを担持して搬送し、静電潜像に応じて感光ドラム１にトナーを供給する。本実施例では、イメージ部露光と反転現像とにより、トナー像が形成される。すなわち、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した画像部に、感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着する。現像時に、現像ローラ６１には、図示しない現像電源から所定の現像電圧（現像バイアス）が印加される。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の現像ローラ６１からトナーが供給される位置（本実施例では感光ドラム１と現像ローラ６１との対向部）が、現像位置ｄである。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写位置ｅにおいて、転写ベルト８上に担持されて感光ドラム１と転写ベルト８とにより挟持搬送される記録用紙などの記録材Ｐに、静電的に転写される。このとき、転写ローラ９には、図示しない転写電源から、現像時のトナーの帯電極性（正規の帯電極性）とは逆極性の直流電圧である転写電圧（転写バイアス）が印加される。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１から記録材Ｐへのトナー像の転写が行われる位置（本実施例では感光ドラム１と転写ベルト８との接触部）が、転写位置ｅである。

トナー像が転写された記録材Ｐは、転写ベルト８から分離されて、定着装置５０へと搬送される。定着装置５０は、記録材Ｐを加熱及び加圧しながら搬送することで、記録材Ｐ上にトナー像を定着（固着）させる。その後、記録材Ｐは、画像形成装置１００の装置本体の外部に排出される。

転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置２によって感光ドラム１上から除去されて回収される。クリーニング装置２は、感光ドラム１に当接して配置されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード２１によって、回転する感光ドラム１上からトナーを掻き取り、回収容器２２内に回収する。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上のクリーニングブレード２１と当接する位置が、クリーニング位置ｆである。

クリーニング装置２によってクリーニングされた後の感光ドラム１は、光除電器４によって光（除電光）が照射され、残留電荷が除去された後に、再度帯電装置３によって帯電処理される。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の光除電器４によって光が照射される位置が、除電位置ｇである。

また、電位センサー５は、帯電電圧の調整動作において、感光ドラム１の表面電位を検知する。電位センサー５は、感光ドラム１の回転軸線方向（長手方向）における画像形成可能領域（トナー像を形成することが可能な領域）内の感光ドラム１の表面電位を検知できるように、感光ドラム１の表面に対向して配置されている。本実施例では、電位センサー５は、感光ドラム１の回転方向において、帯電位置ａ（特に下流帯電位置ａ２）と現像位置ｄとの間（より詳細には露光位置ｂと現像位置ｄとの間）で感光ドラム１の表面電位を検知する。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の電位センサー５で表面電位が検知される位置が、電位検知位置ｃである。

なお、本実施例では、露光装置１０が照射する光の波長は６７５ｎｍである。また、本実施例では、露光装置１０による感光ドラム１の表面の露光量は、０．１〜０．５μＪ／ｃｍ^２の範囲で可変であり、現像条件に応じて露光量を調整して所定の露光部電位を形成可能である。

また、本実施例では、光除電器４が照射する光の波長は６３５ｎｍである。本実施例では、光除電器４の光源としては、ＬＥＤチップアレイを用いた。また、この光除電器４による感光ドラム１の表面の露光量は、１．０〜７．０μＪ／ｃｍ^２の範囲で調整可能である。本実施例では、４．０μＪ／ｃｍ^２に設定した。

２．感光ドラム
感光ドラム１は、回転可能に画像形成装置１００の装置本体に支持されている。感光ドラム１は、アルミニウムなどの導電性基体と、その外周に形成された光導電層（感光層）と、を有して構成される、円筒状の感光体である。感光ドラム１は、駆動手段（図示せず）によって、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。

本実施例では、感光ドラム１の帯電極性は負極性である。本実施例では、感光ドラム１は、外径が８４ｍｍのアモルファスシリコン感光体である。また、本実施例では、感光ドラム１の感光層の厚みは４０μｍ、比誘電率は１０である。また、本実施例では、感光ドラム１の周速は７００ｍｍ／ｓである。なお、ＯＰＣ（有機感光体）など、他の感光体を用いてもよい。

３．帯電装置の構成
図２は、本実施例の帯電装置３の模式的な断面図（感光ドラム１の回転軸線と略直交する断面）である。帯電装置３は、複数のコロナ帯電器として、２つのスコロトロン帯電器である上流帯電器３１と下流帯電器３２とを有して構成されている。感光ドラム１の回転方向において、上流帯電器３１、下流帯電器３２は、上流側から下流側にこの順序で配置されている。上流帯電器３１、下流帯電器３２は、それぞれ概略同様の構成を有している。つまり、上流帯電器３１、下流帯電器３２は、個別に放電ワイヤー（ワイヤー電極、放電電極）３１ａ、３１ｂ、グリッド電極３１ｂ、３２ｂ、シールド（シールドケース、シールド電極）３１ｃ、３２ｃを有する。なお、上流帯電器３１、下流帯電器３２のそれぞれの要素あるいはそれぞれに関する各種パラメータを、語頭に「上流」、「下流」を付して区別することがある。

放電ワイヤー３１ａ、３２ａは、感光ドラム１の回転軸線方向に沿って（本実施例では略平行に）配置された、導電性を有する直線状の部材（線材）で構成されている。放電ワイヤー３１ａ、３２ａとしては、酸化処理されたタングステンワイヤーで構成された、線径（外径）が６０μｍの、一般的に電子写真画像形成装置で用いられる放電ワイヤーを用いた。

グリッド電極３１ｂ、３２ｂは、放電ワイヤー３１ａ、３２ａと感光ドラム１の表面との間において、感光ドラム１の回転軸線方向に沿って（本実施例では略平行に）配置された、導電性を有する板状（平板状）の部材で構成されている。図３に示すように、上流グリッド電極３１ｂ、下流グリッド電極３２ｂは、それぞれ感光ドラム１の曲率に沿って角度（傾斜角）を変えて配置されている。感光ドラム１の回転軸線方向と略直交する断面において、各グリッド電極３１ｂ、３２ｂの配置角度は、各放電ワイヤー３１ａ、３２ａと感光ドラム１の回転中心とを結んだ直線に対して略直角である。また、各グリッド電極３１ｂ、３２ｂは、それぞれ感光ドラム１との最近接ギャップＧが１．２５±０．２ｍｍになるように配置されている。また、上流グリッド電極３１ｂの開口率は９０％、下流グリッド電極３２ｂの開口率は８０％である。上流グリッド電極３１ｂ、下流グリッド電極３２ｂは、それぞれエッチング処理により複数の開口部が形成されたメッシュ形状のグリッド電極である。なお、グリッド電極の開口率は、メッシュ形状とされた領域（後述する帯電部）の面積に対する開口部の総面積の比率である。各グリッド電極３１ｂ、３２ｂとしては、ＳＵＳ（ステンレス鋼）板で構成され、表面にニッケルメッキなどの腐食防止層が形成されたグリッド電極を用いた。

シールド３１ｃ、３２ｃは、放電ワイヤー３１ａ、３２ａを囲むように形成され、感光ドラム１との対向部が開放された、導電性を有する略箱状の部材で構成されている。グリッド電極３１ｂ、３２ｂは、それぞれシールド３１ｃ、３２ｃの上記感光ドラム１側の開放部に配置される。

また、上流帯電器３１と下流帯電器３２との間には、上流シールド３１ｃと下流シールド３２ｃとの間で異なるバイアスが印加された際にリークが発生するのを防止するための絶縁部材３３が配置されている。本実施例では、絶縁部材３３として、厚さＴ（感光ドラム１の接線方向：図３参照）が約２ｍｍの電気絶縁性材料で構成された板状の部材（絶縁板）を用いた。

帯電装置３の幅Ｗ（感光ドラム１の接線方向：図３参照）は４２ｍｍであり、放電領域の長手方向（感光ドラム１の回転軸線方向）の長さは３４０ｍｍである。また、上流帯電器３１、下流帯電器３２のそれぞれの幅Ｗ１、Ｗ２（感光ドラム１の接線方向：図３参照）は２０ｍｍで同じである。

４．帯電装置への電圧印加構成
図２に示すように、上流放電ワイヤー３１ａ、下流放電ワイヤー３１ｂは、それぞれ直流電源（高圧電源）である上流放電電源Ｓ１、下流放電電源Ｓ２に接続され、各放電ワイヤー３１ａ、３２ａに印加する電圧を独立して制御できる構成となっている。

また、上流グリッド電極３１ｂ、下流グリッド電極３２ｂは、それぞれ直流電源である上流グリッド電源Ｓ４、下流グリッド電源Ｓ５に接続され、各グリッド電極３１ｂ、３２ｂに印加する電圧を独立して制御できる構成となっている。また、上流シールド３１ｃ、下流シールド３２ｃは、それぞれ上流グリッド電極３１ｂ、下流グリッド電極３２ｂに接続されている。このように、本実施例では、上流帯電器３１、下流帯電器３２のそれぞれにおいて、シールド３１ｃ、３２ｃとグリッド電極３１ｂ、３２ｂとは同電位とされている。しかし、各シールド３１ｃ、３２ｃは、各グリッド電極３１ｂ、３２ｂと同電位とせず、例えば画像形成装置１００の装置本体のアース電極に接続して電気的に接地させてもよい。上流帯電器３１と下流帯電器３２とに印加する電圧を独立して制御可能であり、かつ、上流帯電器３１及び下流帯電器３２のそれぞれにおいて放電ワイヤー３１ａ、３２ａとグリッド電極３１ｂ、３２ｂとに印加する電圧を独立して制御可能であればよい。

本実施例では、放電ワイヤー３１ａ、３２ａに印加される直流電圧は、定電流で制御され、０〜−３２００μＡの範囲で変更可能である。また、本実施例では、グリッド電極３１ｂ、３２ｂに印加される直流電圧は、定電圧で制御され、０〜−１２００Ｖの範囲で変更可能である。放電ワイヤー３１ａ、３２ａ、グリッド電極３１ｂ、３２ｂに印加される電圧は、公知の電位制御により所望の電位になるように決定される。

本実施例では、帯電装置３は、上流帯電器３１と下流帯電器３２とによってそれぞれ形成する帯電電位を重畳させて合成表面電位を形成することで、感光ドラム１の帯電処理を行う。本実施例では、下流帯電器３２が、最終的な感光ドラム１の合成帯電電位を決める帯電器であり、また感光ドラム１の回転方向において上流帯電器３１よりも露光位置ｂに近い帯電器である。そのため、本実施例では、以下、下流帯電器３２について更に詳しく説明する。なお、下流帯電器３２又はその要素につての語頭の「上流」は適宜省略することとする。また、以下の説明において、他にことわりのない場合、「上流」、「下流」とは、感光ドラム１の回転方向における「上流」、「下流」を意味する。

５．下流帯電器
図４は、帯電器３２の模式的な断面図（感光ドラム１の回転軸線と略直交する断面）である。前述のように、帯電器３２は、放電ワイヤー３２ａと、グリッド電極３２ｂと、シールド３２ｃと、を有して構成されている。シールド３２ｃは、放電ワイヤー３２ａの上流側及び下流側に互いに略平行に配置された縦壁１３１、１３２と、これら２つの縦壁１３１、１３２を連結するように配置された横壁１３３と、を有して構成されている。２つ縦壁１３１、１３２は、それぞれ感光ドラム１の回転軸線方向と略平行に配置される長手方向と、該長手方向と略直交する短手方向と、にそれぞれ所定の長さを有する略矩形形状とされている。また、横壁１３３は、感光ドラム１の回転軸線方向と略平行に配置される長手方向と、該長手方向と略直交する短手方向と、にそれぞれ所定の長さを有する略矩形形状とされている。

シールド３２ｃは、２つ縦壁１３１、１３２のそれぞれの短手方向における感光ドラム１とは反対側の端部間が横壁１３３で連結され、２つの縦壁１３１、１３２のそれぞれの短手方向における感光ドラム１側の端部は開放されている。そして、概略、この２つの縦壁１３１、１３２のそれぞれの開放された端部間に、グリッド電極３２ｂが配置されている。グリッド電極３２ｂは、感光ドラム１の回転軸線方向と略直交する幅方向（短手方向）と、該幅方向と略直交する（感光ドラム１の回転軸線方向と略平行に配置される）長手方向と、にそれぞれ所定の長さを有する板状の部材である。横壁１３３には、２つの縦壁１３１、１３２及び横壁１３３によって囲まれた、放電ワイヤー３２ａが配置された空間１３４と、シールド３２ｃの外部と、を連通させる連通口１３３ａが形成されている。

なお、シールド３２ｃの長手方向の両端部（図４の紙面手前側及び奥側の端部）には、放電ワイヤー３２ａ、グリッド電極３２ｂを固定するための固定部を有する端部部材（図示せず）が設けられている。

本実施例では、少なくともグリッド電極３２ｂの幅方向における下流側の端部１１６ｂと、シールド３２ｃと、の間には隙間が設けられている。より詳細には、本実施例では、グリッド電極３２ｂの幅は、シールド３２ｃの２つの縦壁１３１、１３２のそれぞれの内側面（放電ワイヤー３２ａ側の面）の間の距離よりも短い。また、グリッド電極３２ｂは、シールド３２ｃの２つの縦壁１３１、１３２のそれぞれの短手方向における感光ドラム１側の端部よりも感光ドラム１側に配置されている。これにより、グリッド電極３２ｂの幅方向における上流側の端部１１６ａとシールド３２ｃとの間、及びグリッド電極３２ｂの幅方向における下流側の端部１１６ｂとシールド３２ｃとの間に、それぞれ隙間が設けられている。

図４中に模式的に示すように、画像形成装置１００には、装置本体内のエアー（空気）の流れを生成する、ファン１４１、ダクト１４２などで構成される気流生成機構１４０が設けられている。この気流生成機構１４０は、グリッド電極の放電ワイヤー側からグリッド電極の像担持体側に向かう空気の流れを生成する生成手段の一例である。図４中の白抜きの矢印は、帯電器３２の近傍のエアーの流れを示している。気流生成機構１４０によって生成されるエアーの流れによって、シールド３２ｃの外部からシールド３２ｃの内部の空間１３４へと、シールド３２ｃの横壁１３３に形成された連通口１３３ａを通ってエアーが供給される。そして、このエアーは、グリッド電極３２ｂとシールド３２ｃとの間の隙間を通って、シールド３２ｃの外部へと抜ける。このとき、感光ドラム１の回転により生成されるエアーの流れの影響を受けて、エアーは主にグリッド電極３２ｂの幅方向における下流側の端部１１６ｂとシールド３２ｃとの間の隙間から抜けていく。このようなエアーの流れにより、コロナ放電によるコロナ放電生成物は帯電器３２内から除去される。これにより、帯電器３２内に滞留したコロナ放電生成物が感光ドラム１に付着して感光ドラム１が低抵抗し、感光ドラム１上の電荷を保持できなくなって画像の乱れが発生することを抑制することができる。このように、感光ドラム１の回転によるエアーの流れを考えると、帯電器３２内にイオンが滞留することを抑制するためには、グリッド電極３２ｂの幅方向における下流側の端部１１６ｂとシールド３２ｃとの間に隙間を設けることが重要である。

このグリッド電極３２ｂ（特に幅方向における下流側の端部１１６ｂ）とシールド３２ｃとの間の隙間の大きさや形状は、適量のエアーが抜けるように適宜設定することができる。本実施例では、グリッド電極３２ｂの幅方向の上流側の端部１１６ａ及び下流側の端部１１６ｂのそれぞれとシールド３２ｃとの間の距離（最短距離）は３ｍｍとした。

なお、グリッド電極３２ｂの幅を縦壁１３１、１３２の内側面の間の距離より短くし、グリッド電極３２ｂを縦壁１３１、１３２の内側面の間に配置して、グリッド電極３２ｂ（特に下流側の端部１１６ｂ）とシールド３２ｃとの間に隙間を設けてもよい。また、グリッド電極３２ｂの幅を縦壁１３１、１３２の内側面の間の距離以上とし、グリッド電極３２ｂを縦壁１３１、１３２の端部よりも感光ドラム１側に配置して、グリッド電極３２ｂ（特に下流側の端部）とシールド３２ｃとの間に隙間を設けてもよい。

６．下流帯電器のグリッド電極
図５は、本実施例におけるグリッド電極３２ｂの平面図である。グリッド電極３２ｂは、感光ドラム１の回転軸線方向の長さと略同等の長手方向の長さを有し感光ドラム１と対向する主部１０１と、主部１０１の長手方向の両端部に連続して設けられた被固定部１０２（一方の端部側のみ図示）と、を有する。グリッド電極３２ｂは、被固定部１０２に設けられた固定用穴１２１において、前述したシールド３２ｃの長手方向の両端部に設けられた端部部材の固定部（図示せず）に固定される。主部１０１は、エッチング処理により複数の開口部α（及び複数の非開口部β）が形成された帯電部１１１と、エッチング処理されていない（開口部α及び非開口部βのうち非開口部βのみからなる）周縁部１１５と、を有する。帯電部１１１は、グリッド電極３２ｂの幅方向及び長手方向のそれぞれに所定の長さを有する略長方形の範囲内に、開口率が８０％となるように複数の開口部αが形成されて、メッシュ形状とされている。周縁部１１５は、帯電部１１１の周囲を取り囲むように設けられている。つまり、周縁部１１５は、グリッド電極３２ｂの幅方向において帯電部１１１の上流側に隣接して設けられた上流側縁部１１２を有する。また、周縁部１１５は、グリッド電極３２ｂの幅方向において帯電部１１１の下流側に隣接して設けられた下流側縁部１１３を有する。また、周縁部１１５は、グリッド電極３２ｂの長手方向において帯電部１１１の両端部に隣接して設けられた端部縁部１１４（一方の端部側のみ図示）を有する。イオンは開口部αを通過することができるが、非開口部βを通過することはできない。したがって、放電ワイヤー３２ａからのコロナ電流（イオン流、荷電流体、コロナ風）は、帯電部１１１の開口部αを抜けて感光ドラム１に到達し、感光ドラム１を帯電させる。一方、周縁部１１５は、開口部αが設けられていないＳＵＳ板であるので、コロナ電流は周縁部１１５を通過して感光ドラム１に到達することはできない。

そして、本実施例では、グリッド電極３２ｂは、上流側で感光ドラム１の表面を帯電させると共に、下流側では感光ドラム１の表面電位を収束させることができるように構成されている。具体的には、グリッド電極３２ｂは、幅方向において、中央Ｃに対し上流側よりも、中央Ｃに対し下流側の方に、非開口部βが多く設けられている（非開口部βの総面積が大きい）構成とされる。換言すると、グリッド電極３２ｂは、幅方向において、中央Ｃに対し下流側よりも、中央Ｃに対し上流側の方に、開口部αが多く設けられている（開口部αの総面積が大きい）構成とされる。なお、この開口部αの量の大小関係は、グリッド電極３２ｂの主部１０１に関して言うものである。より詳細には、本実施例では、グリッド電極３２ｂは、上流側縁部１１２のグリッド電極３２ｂの幅方向の長さ（幅）Ｌ１よりも、下流側縁部１１３のグリッド電極３２ｂの幅方向の長さ（幅）Ｌ２の方が大きい構成とされている。なお、本実施例では、帯電部１１１をメッシュ形状とする際にＳＵＳ板の端部までエッジング処理を行うことが困難であることから、上流側縁部１１２が設けられているが、上流側縁部１１２は無くてもよい。

つまり、本実施例では、上流側縁部１１２は、感光ドラム１の表面の帯電処理ができないためその幅Ｌ１を極力小さくする。一方、下流側縁部１１３は、後述するように感光ドラム１の表面電位を収束させ得るようにその幅Ｌ２（＞Ｌ１）を極力大きくする。下流側縁部１１３の幅Ｌ２は、十分な感光ドラム１の表面電位の収束効果を得られるように適宜設定することができるが、帯電器３２の大きさや帯電部１１１に必要な幅などに応じて、極力大きくする方が感光ドラム１の表面電位の均一性という点では望ましい。

このように、本実施例では、グリッド電極３２ｂは、エッジング処理により開口部αが形成されていない非開口部βのみからなる領域の幅は、エッチング処理により開口部αが形成されている領域の上流側よりも下流側の方が大きい構成とされる。換言すれば、本実施例では、グリッド電極３２ｂは、グリッド電極３２ｂの幅方向の中央Ｃと、帯電部１１１の幅方向の中央Ｄとがずれた構成とされる（帯電部１１１の中央Ｄの方がグリッド電極３２ｂの中央Ｃよりも上流側にある。）。なお、本実施例では、放電ワイヤー３２ａは、グリッド電極３２ｂの幅方向の中央Ｃと略正対する位置に配置されている。これにより、本実施例では、下流側縁部１１３が感光ドラム１の表面電位を収束させる「収束部」として機能する。

なお、本実施例では、上流側縁部１１２の幅よりも下流側縁部１１３の幅を大きくして、グリッド電極３２ｂの幅方向の中央Ｃに対し上流側の非開口部βよりも下流側の非開口部βの方を多くしたが、本発明は斯かる態様に限定されるものではない。例えば、グリッド電極３２ｂの幅方向の中央Ｃに対し下流側の帯電部１１１の開口率を上流側の帯電部１１１の開口率よりも小さくして、グリッド電極３２ｂの幅方向の中央Ｃに対し上流側の非開口部βよりも下流側の非開口部βの方を多くしてもよい。この場合、上流側縁部１１２の幅と下流側縁部１１３の幅とは略同等であってよい。

７．効果
次に、本実施例におけるグリッド電極３２ｂによる効果について更に説明する。

図６は、上流帯電器３１、下流帯電器３２で感光ドラム１上のある位置を帯電処理した場合の、感光ドラム１上の該位置の上流帯電器３１、下流帯電器３２対する相対位置（横軸）と、それぞれの相対位置での表面電位（縦軸）との関係を示すグラフ図である。位置０ｍｍは、上流帯電器３１と下流帯電器３２との中間位置であり、位置がプラスの値であることは該中間位置よりも感光ドラム１の回転方向の下流側の位置であることを示す。したがって、位置がマイナスの値である場合の表面電位は、主に上流帯電器３１により形成された電位である。また、位置がプラスの値である場合の表面電位は、主に下流帯電器３２により形成された電位（上流帯電器３１により形成された表面電位に下流帯電器３２により形成された表面電位を重畳した合成表面電位）である。なお、図６（ｂ）は図６（ａ）の一部を拡大したものである。また、表面電位の値は、現像位置ｄでの表面電位に換算した値である。

図６の結果を得る測定方法を説明する。感光ドラム１の表面のうち、回転方向に３ｍｍ、回転軸線方向に１０ｍｍの長方形の開口部を除いた部分をすべて絶縁シートで覆った。その感光ドラム１の表面を上流帯電３１、下流帯電器３２により帯電させ、感光ドラム１に流れる電流を測定した。そして、上記開口部の面積と、感光ドラム１の回転速度と、感光ドラム１の誘電率と、を考慮して、電流を電位に換算して図６のグラフを得た。

図６から、本実施例では、感光ドラム１の位置が２０ｍｍ以上の領域では、感光ドラム１の表面電位が一定になっていることがわかる。つまり、この領域では、感光ドラム１に帯電ムラのない均一な表面電位が形成されていることがわかる。これは、次のような理由によるものと考えられる。つまり、感光ドラム１の表面がグリッド電極３２ｂの下流側縁部（収束部）１１３と対向する位置にある場合には、感光ドラム１の表面に放電ワイヤー３２ｂからのコロナ電流が到達しないため、感光ドラム１の表面は帯電処理されない。一方、感光ドラム１の暗減衰による電位低下は、グリッド電極３２ｂの電位により抑制され、感光ドラム１の表面が下流側縁部（収束部）１１３と対向する位置を通過する間に感光ドラム１の表面電位が収束する。本実施例では、現像位置ｄにおける感光ドラム１の表面の目標電位は−５００Ｖであり、図６から本実施例ではほぼ−５００Ｖに感光ドラムの表面電位を収束させることができていることがわかる。

一方、図６には、グリッド電極３２ｂの下流側縁部１１３の幅を上流側縁部１１２の幅と略同等にした場合、つまり下流側縁部１１３の幅を本実施例よりも狭くした場合（比較例１）についての結果も示している。図６から、比較例１では、下流側縁部１１３の幅が狭いため、感光ドラム１の表面は、下流帯電器３２との対向部を通過し終えるまで帯電させられて、表面電位が収束することなく下流帯電器３２との対向部を抜けていくことがわかる。この場合、現像位置ｄにおける感光ドラム１の表面電位には、例えば、感光ドラム１の感光層の膜厚ムラ、あるいは上流帯電器３１と下流帯電器３２との距離のばらつきに応じたムラが発生してしまうことがある。

以上説明したように、本実施例では、グリッド電極３２ｂの上流側で帯電性能を確保しつつ、グリッド電極３２ｂの下流側では感光ドラム１の表面電位の均一性を高めることができる。また、グリッド電極３２ｂの下流側の端部１１６ｂとシールド３２ｃとの間の隙間により帯電器３２から外部へのエアーの流れも確保されるため、コロナ放電生成物による画像不良の発生を抑制することができる。

［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

実施例１では、グリッド電極３２ｂの下流側縁部（収束部）１１３による感光ドラム１の表面電位を収束させる効果に注目した。この下流側縁部１１３は、帯電器３２から露光位置ｂに向かうコロナ電流を遮蔽する効果も有している。この効果により、露光後に感光ドラム１の表面が帯電させられることによる露光部電位のムラを抑制することができる。本実施例では、グリッド電極３２ｂの下流側縁部１１３と、像担持体上の露光位置ｂと、の位置関係を考慮し、露光後の感光ドラム１の表面電位のムラを抑制する効果の向上を図る。

図７は、本実施例におけるグリッド電極３２ｂの下流側縁部１１３の配置を説明するための模式的な断面図（感光ドラム１の回転軸線と略直交する断面）である。図７中の「ｚ」は、帯電器３２の下流側（露光位置ｂ側）における、放電ワイヤー３２ａにより帯電させられ得る感光ドラム１上の領域の下流側端部（帯電限界）を示す。ここで、放電ワイヤー３２ａにより帯電させられ得る領域とは、グリッド電極３２ｂの帯電部１１１の配置によっては帯電させることができるようになる領域であり、後述するように実際には下流側縁部１１３の配置によって帯電させられなくなる領域も含む。本実施例では、この帯電器３２の下流側の帯電限界ｚは、帯電器３２の下流側の感光ドラム１の接線であって放電ワイヤー３２ａを通る接線と、感光ドラム１と、の交点である。なお、放電ワイヤー３２ａを通る感光ドラム１の接線は、帯電器３２の上流側にも描けるが、ここでは下流側にのみ注目して説明する。この帯電器３２の下流側の帯電限界ｚよりも上流側の感光ドラム１上の領域は、放電ワイヤー３２ａにより帯電させられ得る領域であり、該帯電限界ｚよりも下流側の感光ドラム１上の領域は、放電ワイヤー３２ａによって帯電させられない領域である。

感光ドラム１の表面電位の均一性の観点からは、感光ドラム１上の露光位置ｂは、上記帯電器３２の下流側の帯電限界ｚよりも下流側の位置であることが望ましい。つまり、帯電プロセスでは、グリッド電極３２の電位を略一定に維持することで感光ドラム１の表面電位を略均一にしている。しかし、感光ドラム１の表面が露光後に帯電されてしまうと、グリッド電極３２の電位による収束効果が無いか又は十分に得られない状態で露光部電位が形成されることになり、露光部電位のムラが発生しやすくなるからである。一方、画像形成装置１００の省スペース化のためには、帯電器３２と露光位置ｂとはは極力近い方が望ましい。そのため、図７に示すように、本実施例の画像形成装置１００は、露光装置１０が上記帯電器３２の下流側の帯電限界ｚよりも上流側の露光位置ｂで感光ドラム１の表面を露光する構成とされている。

そこで、本実施例では、実施例１で説明した下流側縁部（収束部）１１３を、放電ワイヤー３２ａによる感光ドラム１上の帯電可能範囲を制限するために利用する。具体的には、グリッド電極３２ｂは、放電ワイヤー３２ａに対して、露光位置ｂ及び露光位置ｂより下流側の感光ドラム１の表面を隠すように、開口部α及び非開口部βのうち非開口部βのみからなる部分である下流側縁部１１３を有する構成とされる。換言すれば、グリッド電極３２ｂは、次の部分には、開口部α及び非開口部βのうち非開口部βのみからなる下流側縁部１１３を有する構成とされる。つまり、感光ドラム１の回転軸線と略直交する断面（図７）において、露光位置ｂ及び露光位置ｂより下流側の放電ワイヤー３２ａにより帯電させられ得る感光ドラム１上の領域と、放電ワイヤー３２ａと、を通る直線と交差する部分である。更に説明すると、感光ドラム１の回転軸線と略直交する断面（図７）において、露光位置ｂと放電ワイヤー３２ａとを通る直線を直線Ａとする。また、同断面において、露光位置ｂより下流側における感光ドラム１の接線であって放電ワイヤー３２ａを通る接線を直線Ｂとする（すなわち、直線Ｂは上記帯電限界ｚと放電ワイヤー３２ａとを通る感光ドラム１の接線である。）。このとき、グリッド電極３２ｂは、直線Ａと交差する位置から直線Ｂと交差する位置までの部分には、開口部α及び非開口部βのうち非開口部βのみからなる下流側縁部１１３を有する構成とする。

つまり、本実施例では、放電ワイヤー３２ａから見て露光位置ｂ及び露光位置ｂより下流側の帯電限界ｚまでの間の感光ドラム１の表面がすべて下流側縁部１１３の裏にあるように、グリッド電極３２ｂに下流側縁部１１３が設けられる。これにより、露光後の感光ドラム１の表面の帯電はほとんど行われず、感光ドラム１の表面電位のムラが生じること抑制することができる。また、実施例１と同様、本実施例では、グリッド電極３２ｂの下流側の端部１１６ｂとシールド３２ｃとの間の隙間により、帯電器３２から外部へのエアーの流れも確保される。そのため、帯電器３２内に滞留したコロナ放電生成物が感光ドラム１に付着することによる画像不良の発生も抑制することができる。

このように、本実施例では、グリッド電極３２ｂの下流側縁部１１３は、帯電器３２におけるエアーの流れを阻害することなく、帯電器３２から露光位置ｂに向かうコロナ電流をより効果的に遮蔽することができる。また、本実施例では、グリッド電極３２ｂの下流側縁部１１３は、露光位置ｂ及び露光位置ｂより下流側の帯電限界ｚまでの間の感光ドラム１上の領域に、下流側縁部（収束部）１１３による電位の収束効果をおよぼすことができる。つまり、露光後の感光ドラム１の表面に対して放電ワイヤーによる帯電プロセスを行うと電位のムラが生じやすいため、露光後の感光ドラム１の表面に対してはグリッド電極３２の下流側縁部（収束部）１１３による電位の収束プロセスのみを行うようにする。

以上説明したように、本実施例によれば、感光ドラム１の表面電位の収束性を向上させると共に、帯電器３２におけるエアーの流れを阻害することなく露光位置ｂに向かうコロナ電流を遮蔽することができる。これにより、帯電器３２と露光位置ｂとを近づけて画像形成装置１００の小型化を図りつつ、感光ドラム１の表面電位の均一性を高めて良好な画像形成を可能とすることができる。

［実施例３］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

図８は、本実施例におけるグリッド電極３２ｂの平面図である。本実施例におけるグリッド電極３２ｂは、実施例１におけるグリッド電極３２ｂと概略同様の構成を有するが、本実施例では上流側縁部１１２の幅Ｌ１と下流側縁部１１３の幅Ｌ２は略同等である。そして、本実施例では、グリッド電極３２ｂは、帯電部１１１の下流側の端部から上流側の所定の範囲内の複数の開口部αを塞いで非開口部βとする導電性の遮蔽部材１１７を有する構成とされる。

つまり、本実施例では、実施例１において下流側縁部１１３で構成された収束部を、導電性の遮蔽部材１１７によって構成する。遮蔽部材１１７を構成する導電性の材料としては、典型的には金属を用いることができる。また、遮蔽部材１１７は、接着、溶着、締結などの任意の固定手段によりグリッド電極３２ｂの主部１１１に固定することができる。本実施例では、遮蔽部材１１７としてアルミシートを用い、このアルミシートを、グリッド電極３２ｂの幅方向における下流側の端部から帯電部１１１の一部にわたる範囲に貼り付けた。

本実施例においても、実施例１と同様に、上流側縁部１１２は、感光ドラム１の表面の帯電処理ができないためその幅Ｌ１を極力小さくする。一方、遮蔽部材１１７は、感光ドラム１の表面電位を収束させうるようにその幅Ｌ３（＞Ｌ１）を極力大きくする。これにより、感光ドラム１の表面電位の均一性を高めることができる。

なお、遮蔽部材１１７は、グリッド電極３２ｂの感光ドラム１側又は放電ワイヤー３２ａ側のいずれの面に取り付けてもよいが、本実施例では放電ワイヤー３２ａ側の面に取り付けた。また、本実施例では、遮蔽部材１１７は、帯電部１１１からグリッド電極３２ｂの下流側縁部１１３にわたる領域に取り付けたが、帯電部１１１の下流側の端部から上流側の所定の範囲内の開口部αを塞ぐように帯電部１１１にのみ取り付けてもよい。つまり、遮蔽部材１１７と下流側縁部１１３とによって収束部を構成してもよい。また、実施例２で説明したようにグリッド電極３２ｂの所定の位置に開口部α及び非開口部βのうち非開口部βのみからなる領域があるように遮蔽部材１１７を設けることで、実施例２で説明したものと同様の効果を得ることができる。

以上、本実施例によれば、実施例１、２と同様の効果が得られると共に、既存のグリッド電極３２ｂに遮蔽部材１１７を取り付けたり、遮蔽部材１１７の幅にバリエーションを持たせたりすることが可能であり、設計変更などに容易に対応できる。

［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

上述の実施例では、画像形成装置は乾式画像形成装置であったが、本発明は湿式画像形成装置にも適用できるものである。湿式画像形成装置は、現像剤としてトナーを液体のキャリア中に分散した液体現像剤を用いる点が、上述の実施例における乾式画像形成装置とは異なるが、画像形成プロセスは上述の画像形成装置と概略同様である。湿式画像形成装置においても、像担持体に静電像を形成するために像担持体を帯電させる帯電手段としてコロナ帯電器を用いることができる。したがって、このコロナ帯電器に関して本発明を適用することで、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。

また、上述の実施例では、１つの像担持体に対して複数のコロナ帯電器が設けられていたが、本発明は、１つの像担持体に対して単独で設けられたコロナ帯電器に関しても適用することができ、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。ただし、１つの像担持体に対して複数のコロナ帯電器が設けられる場合、画像形成装置の小型化を図ろうとするとコロナ帯電器と露光位置との間の距離が短くなりやすいため、本発明の効果はより顕著であると言える。１つの像担持体に対して複数のコロナ帯電器が設けられる場合、少なくとも像担持体の回転方向において最下流に配置されるコロナ帯電器のグリッド電極を、上述の実施例と同様の構成とすることが望ましい。他のコロナ帯電器のグリッド電極を上述の実施例と同様の構成としてもよい。

１ 感光ドラム
３ 帯電装置
５ 電位センサー
４ 光除電器
３１ 上流帯電器
３２ 下流帯電器
３１ａ 上流放電ワイヤー
３２ａ 下流放電ワイヤー
３１ｂ 上流グリッド電極
３２ｂ 下流グリッド電極

Claims (8)

1. 回転可能な像担持体と、
   放電ワイヤーと、グリッド電極と、シールドと、を備え、前記像担持体を帯電させるコロナ帯電器と、
   を有する画像形成装置において、
   前記グリッド電極は、イオンが通過できる開口部と、イオンが通過できない非開口部と、を有し、前記像担持体の回転軸線方向と略直交する幅方向において、中央に対し前記像担持体の回転方向の上流側よりも、中央に対し前記回転方向の下流側の方に、前記非開口部が多く設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記グリッド電極は、前記幅方向の所定の範囲内に複数の前記開口部が形成された帯電部と、前記帯電部の前記回転方向の上流側及び前記回転方向の下流側に隣接して設けられた、前記開口部及び前記非開口部のうち前記非開口部のみからなる縁部と、を有し、前記上流側の縁部の前記幅方向の長さよりも、前記下流側の縁部の前記幅方向の長さの方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記グリッド電極は、前記幅方向の所定の範囲内に複数の前記開口部が形成された帯電部と、前記帯電部の前記回転方向の下流側の端部から前記回転方向の上流側の所定の範囲内の複数の前記開口部を塞いで前記非開口部とする導電性の遮蔽部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 少なくとも前記グリッド電極の前記幅方向における前記回転方向の下流側の端部と、前記シールドと、の間には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記グリッド電極の前記放電ワイヤー側から前記グリッド電極の前記像担持体側に向かう空気の流れを生成する生成手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記コロナ帯電器によって帯電させられた前記像担持体の表面を前記像担持体上の露光位置で露光して前記像担持体の表面に静電像を形成する露光手段を有し、
   前記グリッド電極は、前記放電ワイヤーに対して、前記露光位置及び前記露光位置より前記回転方向の下流側の前記像担持体の表面を隠すように、前記開口部及び前記非開口部のうち前記非開口部のみからなる部分を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記コロナ帯電器によって帯電させられた前記像担持体の表面を前記像担持体上の露光位置で露光して前記像担持体の表面に静電像を形成する露光手段を有し、
   前記グリッド電極は、前記像担持体の回転軸線と略直交する断面において、前記露光位置及び前記露光位置より前記回転方向の下流側の前記放電ワイヤーにより帯電させられ得る前記像担持体上の領域と、前記放電ワイヤーと、を通る直線と交差する部分には、前記開口部及び前記非開口部のうち前記非開口部のみを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記コロナ帯電器によって帯電させられた前記像担持体の表面を前記像担持体上の露光位置で露光して前記像担持体の表面に静電像を形成する露光手段を有し、
   前記像担持体の回転軸線と略直交する断面において、前記露光位置と前記放電ワイヤーとを通る直線を直線Ａ、前記露光位置より前記回転方向の下流側における前記像担持体の接線であって前記放電ワイヤーを通る接線を直線Ｂとしたとき、前記グリッド電極は、直線Ａと交差する位置から直線Ｂと交差する位置までの部分には、前記開口部及び前記非開口部のうち前記非開口部のみを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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