JP2013045060A - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ムラを解消しながら、併せて長寿命化を図ることができる帯電装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯電装置は、放電電極を外囲するシールドケースの開口がグリッド電極で覆われてなり、グリッド電極はグリッドメッシュ部分３００を備えている。グリッドメッシュ部分３００は、その長手方向に延びる３種類の領域、すなわち、支持枠４００、４０６、ブロック状パターン領域４０１、４０３、４０５及びストライプ状パターン領域４０２、４０４からなっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、帯電装置及び画像形成装置に関し、特に、高速に画像を形成する際の帯電ムラの解消と長寿命化とを図る技術に関する。

電子写真方式の形成装置においては、感光体ドラムを露光して静電潜像を形成するのに先立って、感光体ドラムの外周面を一様に帯電させる必要がある。このため、例えば、シールドケース内に放電電極を収容し、シールドケースの開口部にグリッド電極を配設したスコロトロン帯電装置においては、感光体ドラムの外周面に沿ってグリッド電極を湾曲させ、両者の間隔を感光体ドラムの周方向と軸方向との双方において均一にするのが望ましい。

グリッド電極を円弧状に湾曲させるために、例えば、感光体ドラムの軸方向に延びる直線状のグリッド線からなるストライプ状のグリッド電極が提案されている（特許文献１を参照。）。このような形状をとれば、グリッド電極が湾曲させ易くなるので、感光体ドラムとグリッド電極との間隔を均一にして、帯電ムラを低減することができると期待される。

特開２００８−２６２１１４号公報 特開昭６１−８８２８２号公報 特開２０１０−１７５７２５号公報

しかしながら、グリッド電極は、帯電動作を繰り返すと、放電生成物その他の汚れが付着したり、或いは欠けが生じたりすることによって、感光体ドラムの軸方向に放電ムラを生じることがある。この放電ムラによって帯電ムラが生じると、例えば、中間階調の画像を形成する場合に副走査方向に延びる黒筋や黒帯、あるいは白筋や白帯といったノイズ画像が生じてしまう。すなわち、上記の従来技術に係るストライプ状のグリッド電極を採用すると帯電装置全体として寿命が短縮するという問題がある。

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、帯電ムラを解消しながら、併せて長寿命化を図ることができる帯電装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る帯電装置及び画像形成装置は、被帯電回転体の外周面を一様に帯電させる帯電装置であって、被帯電回転体の外周面に沿って、被帯電回転体の回転軸方向と平行に配設された放電電極と、被帯電回転体に対向する面に開口部を有しており、前記放電電極を収容するハウジングと、被帯電回転体の外周面に沿って湾曲した状態で前記開口部を覆うように取着されることによって前記ハウジングに支持されたメッシュ状のグリッド電極と、を備え、前記グリッド電極は、前記回転軸方向における開口ピッチが互いに異なる複数の領域を有しており、前記複数の領域のうち、前記放電電極に対向する領域は非対向領域よりも前記開口ピッチが小さいことを特徴とする。

このようにすれば、グリッド電極に開口ピッチの大きい領域を設けることによって、グリッド電極を被帯電回転体の外周面に沿って湾曲させ易くなるので、帯電ムラを低減することができる。また、被帯電回転体の回転軸方向における開口ピッチの小さい領域をグリッド電極に設けることによって、放電電極の劣化に起因する放電ムラを軽減することができるので、帯電装置の長寿命化を図ることができる。

本発明に係る帯電装置は、前記放電電極は、複数の個別電極からなり、前記グリッド電極は、前記個別電極の対向領域どうしの間に、前記対向領域よりも前記開口ピッチが大きい非対向領域を有していることを特徴とする。このようにすれば、さらにグリッド電極を曲げ易くすることができる。
また、前記グリッド電極の対向領域に設けられた開口は、何れも前記被帯電回転体の回転軸方向に対して斜交しており、前記対向領域全体として、前記被帯電回転体の周方向における前記グリッド電極の中心線について対称な形状とすれば、被帯電回転体の回転軸方向における開口ピッチを小さくしながら、開口率を高めることができる。したがって、十分な放電電流量を確保して、被帯電回転体をより速く帯電させることができる。また、対称な形状にすれば、湾曲時におけるグリッド電極の捩れを解消することができるので、当該捩れに起因する帯電ムラを防止することができる。

同様に、前記グリッド電極全体として、前記被帯電回転体の周方向における前記グリッド電極の中心線について対称な形状とすれば、帯電ムラをさらに防止することができる。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る帯電装置を備えることを特徴とする。これによって、上述のような効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。 作像部１１１の構成を模式的に示す断面図である。 グリッド電極２００の支持構造を示す外観斜視図である。 グリッドメッシュ部分の構成を示す平面図である。 実験に供したグリッド電極２００のグリッドメッシュ部分３００を示す図である。 長手方向におけるグリッド線のピッチと、グリッドメッシュ部分３００を湾曲させた際の反力の大きさと、の関係を上記のパターンＡ〜Ｃについて示すグラフである。 グリッドメッシュ部分３００の形状ごとに、曲げ易さと帯電ムラの発生状況とを示す表である。 グリッドメッシュ部分３００を共振させた場合の最大変位を示す図である。 グリッドメッシュ部分３００を共振させた場合の最大変位を示す図である。 パターンＥ〜Ｈのそれぞれについて、長手方向に垂直な断面において最大変位状態を長手方向において互いに異なる２箇所について比較したグラフである。 図８〜１０から得られた結論をまとめた表である。

以下、本発明に係る帯電装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］ 画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図１に示されるように、画像形成装置１は、所謂タンデム型のカラー複合機（MFP: Multi Function Peripheral）であって、原稿読取部１００、画像形成部１１０及び給紙部１３０を備えている。原稿読取部１００は、原稿台トレイ１０１に載置された原稿を自動原稿搬送装置（ADF: Automatic Document Feeder）１０２にて搬送しながら、光学的に読み取って画像データを生成する。画像データは後述の制御部１１２に記憶される。

画像形成部１１０は作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋ、制御部１１２、中間転写ベルト１１３、２次転写ローラー対１１４、定着装置１１５、排紙ローラー対１１６、排紙トレイ１１７、クリーナー１１８及びタイミングローラー対１１９を備えている。また、画像形成部１１０にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色のトナーを供給するトナーカートリッジ１２０Ｙ〜１２０Ｋが装着されている。

作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋは、それぞれトナーカートリッジ１２０Ｙ〜１２０Ｋからトナーの供給を受けて、制御部１１２の制御の下、ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する。例えば、作像部１１１Ｙは、感光体ドラム１２１、帯電装置１２２、露光装置１２３、現像装置１２４及び清掃装置１２５を備えている。制御部１１２の制御の下、帯電装置１２２は感光体ドラム１２１の外周面を一様に帯電させる。露光装置１２３は画像データに応じて感光体ドラム１２１の外周面を画像露光して、静電潜像を形成する。

現像装置１２４は、感光体ドラム１２１の外周面にトナーを供給して、静電潜像を現像（顕像化）する。１次転写ローラー１２６には、転写電圧が印加されており、静電吸着により、感光体ドラム１２１の外周面上のトナー像を中間転写ベルト１１３に静電転写（１次転写）する。その後、清掃装置１２５は、クリーニングブレードにて残留トナーを掻き取る。

同様にして、作像部１１１Ｍ〜１１１ＫもまたＭＣＫ各色のトナー像を形成し、これらのトナー像は互いに重なり合うように中間転写ベルト１１３上に１次転写される。中間転写ベルト１１３は無端状の回転体であって、矢印Ａ方向に回転走行し、１次転写されたトナー像を２次転写ローラー対１１４まで搬送する。
給紙部１３０は、それぞれ記録シートＳを紙サイズ毎に格納する給紙カセット１３１を備え、画像形成部１１０に記録シートＳを供給する。供給された記録シートＳは、中間転写ベルト１１３がトナー像を搬送するのに並行して、１枚ずつ搬出され、タイミングローラー対１１９を経由して、２次転写ローラー対１１４まで搬送される。タイミングローラー対１１９は１対のローラーからなっており、記録シートＳが２次転写ローラー対１１４に到達するタイミングを調整する。

２次転写ローラー対１１４は、電位差を有する１対のローラーからなっており、このローラー対は互いに圧接して転写ニップ部を形成している。この転写ニップ部において中間転写ベルト１１３上のトナー像が記録シートＳ上に静電転写（２次転写）される。トナー像を転写された記録シートＳは定着装置１１５へ搬送される。また、２次転写後、中間転写ベルト１１３上に残った残留トナーは、更に矢印Ａ方向に搬送された後、クリーニングブレード１１８によって掻き取られ、廃棄される。

定着装置１１５はトナー像を加熱、溶融して、記録シートＳに圧着する。トナー像を融着された記録シートＳは排紙ローラー対１１６によって排紙トレイ１１７上に排出される。なお、制御部１１２は、上記並びに不図示の操作パネルを含む画像形成装置１の動作を制御する。また、制御部１１２は、パソコン（PC: Personal Computer）など、他の装置との間で画像データを送受信したり、ジョブを受け付けたりもする。

なお、トナー像を転写するに当たっては、転写ローラーに代えて転写チャージャーや転写ベルトを用いても良い。また、中間転写ベルト１１３上の残留トナーを除去する際に、クリーニングブレード１１８に代えて、クリーニングブラシやクリーニングローラー等を用いても良い。
［２］ 作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋの構成
次に、作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋの構成について説明する。なお、以下においては、作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋをまとめて作像部１１１と表記する。

図２は、作像部１１１の構成を模式的に示す断面図である。図２に示されるように、感光体ドラム１２１の外周面に沿って帯電装置１２２や現像装置１２４、１次転写ローラー１２６、清掃装置１２５、除電装置２１４が配設されており、感光体ドラム１２１と１次転写ローラー１２６とがなす転写ニップを中間転写ベルト１１３が矢印Ａ方向に通過する。

感光体ドラム１２１は、アルミニウム管の外周面上に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層及びオーバーコート層を順次積層したものである。本実施の形態においては、外径１２０［ｍｍ］のアルミニウム管を用い、下引き層からオーバーコート層に至る有機感光体層の膜厚を２５［μｍ］とした。感光体ドラム１２１は、不図示の駆動源によって矢印Ｂ方向に回転駆動され、まず、帯電装置１２２によってその外周面を、例えば、−６００［Ｖ］に一様に帯電される。帯電装置１２２は、いわゆるスコロトロン方式の帯電装置であって、メッシュ状のグリッド電極２００、放電電極（チャージワイヤ）２０１及びシールドケース２０２を備えている。

放電電極２０１は、外径３０［μｍ］の金メッキしたタングステンワイヤを２２［ｍｍ］間隔で２本、張架したものである。放電電極２０１には、不図示の高圧電源から−４［ｋＶ］〜−７［ｋＶ］の範囲内の直流電圧が印加されることによって、感光体ドラム１２１との間にコロナ放電が発生し、感光体ドラム１２１の外周面が一様に帯電される。なお、コロナ放電の電流量を一定に保つために、高圧電源は総電流量１５００［μＡ］で定電流制御されている。

シールドケース２０２は、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）板をコの字形に折り曲げて形成されており、放電電極２０１を三方から外囲する一方、感光体ドラム１２１に対向すべき側には開口を有している。なお、本実施の形態において、シールドケース２０２の開口幅（以下、長手方向に直交する方向を「幅方向」という。）は、４８［ｍｍ］である。シールドケース２０２は、接地されるか、またはグリッド電圧を印加されることによって、放電電極２０１の周囲の電界を安定化させる。

グリッド電極２００は、厚さ０．１［ｍｍ］のＳＵＳ板にエッチング処理で開口パターンを形成し、金メッキを施したものであって、幅は４８［ｍｍ］である。金メッキ等の表面処理を施すことによって、錆を防止し、グリッド電極２００の長寿命化を図ることができる。図３は、グリッド電極２００の支持構造を示す外観斜視図であって、内部構造を明らかにするためにシールドケースの一部が切り欠かれている。図３に示されるように、シールドケース２０２の長手方向における両端部にはそれぞれエンドブロック３１１が嵌着されている。エンドブロック３１１は、絶縁性樹脂からなっており、爪部３１２と支持部３１３とが形成されている。支持部３１３の感光体ドラム１２１に対向する面は、感光体ドラム１２１からの距離が一定になるように、感光体ドラム１２１の外周面に沿って湾曲している。

グリッド電極２００のグリッドメッシュ部分３００を挟んで、長手方向における一方の端部には係合部３０１が形成されており、他方の端部にはネジ止め部３０２が形成されている。係合部３０１を前記エンドブロック３１１の爪部３１２に係合させた状態で、ネジ止め部３０２をネジ３０３にてエンドブロック３１１に固定すると、グリッド電極２００のグリッドメッシュ部分が支持部３１３に張架される。これによって、グリッド電極２００のグリッドメッシュ部分が、感光体ドラム１２１の外周面に沿うように湾曲して、グリッドメッシュ部分と感光体ドラム１２１との距離が均一（本実施の形態においては、０．９［ｍｍ］）になる。

次に、露光装置１２３によってＬＥＤ（Light Emitting Diode）光２１１を照射されることによって、静電潜像が形成される。現像装置１２４は、例えば、トナーとキャリアを混合した２成分系の現像剤を用いた現像装置であって、現像ローラー２１２のスリーブに−４００［Ｖ］の現像バイアスが印加されることにより、静電潜像が現像され、トナー像が形成される。トナー像が１次転写ローラーによって中間転写ベルト１１３上に静電転写された後、感光体ドラム１２１の外周面上に残留するトナーは清掃装置１２５のクリーニングブレード２１３によって掻き取られ、廃棄される。

除電装置２１４は、ＬＥＤ光を照射することによって感光体ドラム１２１の外周面を−３０［Ｖ］程度にまで一様に除電する。
［３］ グリッドメッシュ部分の形状
次に、グリッド電極２００のグリッドメッシュ部分の構成について説明する。
図４は、グリッドメッシュ部分の構成を示す平面図である。図４に示されるように、グリッドメッシュ部分３００は、その長手方向に延びる３種類の領域、すなわち、支持枠４００、４０６、ブロック状パターン領域（以下、単に「ブロック領域」という。）４０１、４０３、４０５及びストライプ状パターン領域（以下、単に「ストライプ領域」という。）４０２、４０４からなっている。支持枠４００、４０６の幅は２［ｍｍ］であり、ブロック領域４０１、４０５の幅はそれぞれ７ｍｍ、ブロック領域４０３は１０ｍｍである。また、ストライプ領域４０２、４０４の幅は何れも１０ｍｍである。

ブロック領域４０１、４０３、４０５における長手方向のピッチは１０．０［ｍｍ］であり、幅方向のピッチは０．５［ｍｍ］である。また、ストライプ領域４０２、４０４においては、グリッド線が長手方向と幅方向の何れに対しても角度４５度で斜交しており、何れの方向についてもピッチが１．０［ｍｍ］になっている。
グリッドメッシュ部分３００の放電電極２０１に対向する位置はストライプ領域４０２になっており、ストライプ領域４０２、４０４よりも放電電極２０１から遠い箇所はブロック領域４０１、４０３、４０５になっている。すなわち、放電電極２０１から遠ざかるにつれて、グリッドメッシュ部分３００の長手方向におけるグリッド線のピッチが大きくなっている。

一般的に、放電電極２０１に近い領域ほどコロナ放電の電流量が多くなる傾向があるので、帯電ムラが大きくなり易い。これに対して、放電電極２０１に最も近い領域、すなわち、放電電極２０１に対向するストライプ領域４０２、４０４のグリッド線のピッチを小さくすれば、コロナ放電の電流量が多い領域での帯電ムラを均すことができる。これによって、放電電極２０１の耐久（経時劣化）に起因する除電ムラも同様に解消することができる。

また、ブロック領域４０１、４０３、４０５においては長手方向におけるグリッド線のピッチがストライプ領域４０２、４０４よりも大きくなっているので、より小さな力でグリッドメッシュ部分３００を湾曲させることができる。したがって、感光体ドラム１２１の外周面からグリッドメッシュ部分までの距離を均一にすることができるので、その意味においても帯電ムラを解消することができる。

また、グリッドメッシュ部分３００のパターン形状は、幅方向における中心線について対称になっている。このようにすれば、取り付け時に、グリッドメッシュ部分３００を対称に湾曲させることができ、捩れを防止することができる。したがって、捩れによってグリッドメッシュ部分３００から感光体ドラム１２１の外周面までの距離が変動することがないので、帯電ムラを防止することができる。

［４］ 評価実験
グリッドメッシュ部分３００の形状と帯電ムラとの関係について実験を行ったので、その結果について説明する。
（１）曲げ易さと帯電ムラ
グリッドメッシュ部分３００の形状を変えて、グリッドメッシュ部分３００の曲げ易さと帯電ムラとを評価した。図５は、本実験に供したグリッド電極２００のグリッドメッシュ部分３００を示す図である。図５において、パターンＡは、上記ブロック領域４０１、４０３、４０５と同じく、グリッド線の長手方向のピッチが１０．０［ｍｍ］で、幅方向のピッチが０．５［ｍｍ］になっている。パターンＢもまたブロック状であるが、グリッド線の長手方向のピッチが４．０［ｍｍ］で、幅方向のピッチが０．８［ｍｍ］である。

パターンＣは、上記ストライプ領域４０２、４０４と同様に、グリッド線が長手方向と幅方向の何れに対しても角度４５度で斜交しており、何れの方向についてもピッチが１．０［ｍｍ］になっている。パターンＤは、幅方向における中央に幅１０［ｍｍ］のパターンＡ領域５０２を設け、その両側に幅１７［ｍｍ］のパターンＣ領域５０１、５０３を設けたものであって、２つのパターンＣ領域はパターンＡ領域を挟んで対称になるようにグリッド線が形成されている。

何れのパターンもグリッド線の線幅は、上記実施の形態と同じく、０．１［ｍｍ］であり、端部に設けられた幅２［ｍｍ］の支持枠を含めて全幅が４８［ｍｍ］になっている。また、パターンＡ〜Ｃの開口率はそれぞれ８０％、８５％及び８６％となっており、一般的に、帯電効率と帯電電位を制御する機能を両立させるために望ましいとされている８０％〜９０％の範囲内に入っている。

図６は、長手方向におけるグリッド線のピッチと、グリッドメッシュ部分３００を湾曲させた際の反力の大きさと、の関係を上記のパターンＡ〜Ｃについて示すグラフである。図６に示されるように、長手方向におけるグリッド線のピッチが大きいほど、グリッドメッシュ部分３００を湾曲させた際の反力が小さくなることが分かる。なお、当該反力は、グリッドメッシュ部分の中央部を押圧したときに計測される反力である。

図７は、グリッドメッシュ部分３００の形状ごとに、曲げ易さと帯電ムラの発生状況とを示す表である。帯電ムラについては、システム速度６００［ｍｍ／秒］にて１５００Ｋ枚のプリントを行った後、気温１０℃、相対湿度１５％ＲＨの環境下で反射濃度０．４及び０．７の中間調画像をそれぞれベタ印刷して、得られた画像を目視確認した。カラー機においては、中間調が多用される。また、帯電ムラが色調の変化として現れるので、画質への影響が大きい。したがって、中間調における帯電ムラを確認することには意義がある。

図７に示されるように、曲げ易さについては、パターンＣは硬過ぎて曲げることができず、また、パターンＤも曲げ難かった。一方、パターンＡ、Ｂ並びに上記実施の形態に係るグリッドメッシュ部分３００については、良好な曲げ性を有することが分かった。帯電ムラについては、パターンＡ、Ｂでは、曲げ易く、したがって、グリッドメッシュ部分３００と感光体ドラム１２１との距離のムラが少ない筈であるにも関わらず発生し、特に、パターンＡで帯電ムラが著しかった。パターンＣについては、そもそも曲げることができなかったので、帯電ムラを評価していない。パターンＤ並びに上記実施の形態に係るグリッドメッシュ部分３００では、帯電ムラの無い良好な画像を得ることができた。

（２） グリッドメッシュ部分３００の湾曲形状
次に、湾曲させた状態におけるグリッドメッシュ部分３００全体の形状を幾つかのパターンについて検証したので、説明する。
グリッドメッシュ部分３００において、グリッド線が幅方向（感光体ドラムにおける周方向＝副走査方向）に長く連続すると、当該グリッド線下で帯電量の少なって、線状の画像ノイズが生じ易くなる。このような画像ノイズを防止するために、幅方向においてグリッド線を分割し、長手方向において互いにずれた位置になるようにグリッド線を形成する必要がある。この結果、グリッドメッシュ部分３００においては、開口部分が長手方向に対して角度をもって配置されるため、外力が加わると捩れが生じるおそれがある。

図８及び図９は、グリッドメッシュ部分３００のグリッド線のパターンとして４種類のパターンを取り上げて、グリッドメッシュ部分３００を共振させた場合の最大変位を示す図である。何れのパターンも、幅方向における中央部分が幅８［ｍｍ］のブロック領域になっており、その両側に何れも幅１８［ｍｍ］のストライプ領域が配されている。
パターンＥは、ストライプ領域を構成するグリッド線が中央のブロック領域を挟んで対称になるように設けたものである。また、パターンＦは、２つのストライプ領域が互いに対称ではなく、グリッド線が互いに平行になるように配設されている。なお、パターンＥ、Ｆ共にブロック領域におけるグリッド線のパターンは幅方向について非対称になっている。

パターンＧ、Ｈは、ブロック領域におけるグリッド線のパターンも幅方向について対称にしたものである。また、パターンＨのブロック領域においては、近接するグリッド線どうし形成する階段状のパターンがストライプ領域のグリッド線と同じ方向になっている。一方、パターンＧのブロック領域では、階段状のパターンがグリッド線に直交する方向に延びている。

図８、９においては、共振の最大変位が最も大きい領域から順にＩ、ＩＩ、・・・、ＸＩＩＩのようにローマ数字が記入されている。図８、９に示されるように、パターンＥ、Ｇ、Ｈについては、領域Ｉ、ＩＩ、…は何れも幅方向における中心線について対称に分布する一方、パターンＦでは非対称になっている。
また、図１０は、上記のパターンＥ〜Ｈのそれぞれについて、長手方向に垂直な断面において最大変位状態を長手方向において互いに異なる２箇所について比較したグラフである。何れのグラフにおいても、横軸は幅方向における位置を表し、縦軸は共振時の最大変位を表している。０の位置は幅方向における中心位置（対称軸）を表す。また、グラフ中の実線と破線とは互いに異なる位置における変位を現している。

図１０に示されるように、パターンＥ、Ｇ、Ｈでは実線と破線とは必ずしも一致しないものの、何れも位置０を中心として対称になっている。一方、パターンＦでは、実線と破線との何れのグラフも対称になっていない。
図１１は、図８〜１０から得られた結論をまとめた表である。図１１に示されるように、ストライプ領域においてグリッド線のパターンが対象になっているパターンＥ、Ｇ、Ｈは、共に捩れの問題を生じていない。特にパターンＥはブロック領域においてグリッド線のパターンが非対称になっているが、実用上の問題はない。一方、４つのパターンのうち、唯一、ストライプ領域が非対称になっているパターンＦには捩れが生じている。

したがって、パターンＦにおいては、感光体ドラム１２１の外周面からグリッドメッシュ部分３００までの距離が変動するので、帯電ムラが生じ、電位の低い部分から高い部分へと徐々に画像濃度が薄くなってゆく画像ノイズが発生する。このため、特に、カラー画像では徐々に色調が変化してしまう。また、甚だしい場合には、グリッドメッシュ部分３００から感光体ドラム１２１までの距離が近くなり過ぎてしまい、グリッドメッシュ部分３００と感光体ドラム１２１との間で火花放電が発生することによっても帯電ムラが生じる。

［５］ 帯電ムラの解消に関する考察と本発明の効果
次に、帯電ムラを解消する技術について考察することによって、本発明の効果を説明する。
画像形成の速度を上げて単位時間当たりの印刷枚数を増やすためには、スコロトロン帯電装置にあっては、印刷速度に応じて単位時間当たりの放電量を増加させる必要がある。単位時間当たりの放電量を増加させる手段としては、帯電装置の放電電極に印加する電圧を高くすることが考えられる。このようにすれば放電電流量を増やすことができる。

しかしながら、放電電圧を高くすると、放電電極の損傷の進行が早まって寿命が短くなる恐れがある。また、放電電極を外囲する安定板やグリッド電極へのリークを防止する必要上、帯電装置の大型化が避けられない。更には、帯電装置に給電する電源装置を大型化しなければならい。このような理由から、放電電圧は通常、７［ｋＶ］程度までしか上げることができない。

また、感光体ドラムの周方向における帯電装置の幅を大きくすることによって、帯電ニップ幅を大きくすれば、より長い時間に亘って感光体ドラムの外周面に放電し続けることができる。更に、放電電極を増やせば、放電電流量を増加させることができる。
しかしながら、帯電ニップに対向するグリッド電極が平板な形状をとる場合には、感光体ドラムの外周面が円筒形状となっているため、感光体ドラムの周方向におけるグリッド電極の両端部においては、感光体ドラムまでの距離が大きくなってしまう。すると、当該両端部から感光体ドラムに至る経路において電界強度が低下し、電位勾配が小さくなるので、電荷が移動し難くなり、帯電効率の向上があまり期待できない。また、感光体ドラムの外周面を一様に帯電させる際の精度が低下するおそれもある。このような問題は、複数の放電電極を用いる場合には更に顕著になる。

これに対して、平板な形状のグリッド電極を複数、感光体ドラムの外周面に沿って順次、配設する構成が提案されている。このようにすれば、個々のグリッド電極について該周方向における幅を小さくすることができるので、グリッド電極の該両端部が感光体ドラムから遠ざかることによる問題を解消することができる。
しかしながら、上の構成にも問題はある。グリッド電極を支持するためにはその外縁に支持枠部分を設けなければならない。このため、外周方向について見れば、支持枠部分とグリッドメッシュ部分とが交互に現れることになる。この支持枠部分には開口が設けられないので、支持枠部分に向かったコロナ放電電流はすべてグリッド電流に流れ込んでしまい、感光体ドラムの帯電に寄与することができない。このため、上の構成においても、帯電効率の向上を見込むことができない。

そこで、複数のグリッド電極を配設するのに代えて、１枚の平板なグリッド電極を感光体ドラムの外周面に沿うように湾曲させることによって、感光体ドラムとグリッド電極との距離を均一にする構成が提案された。しかしながら、グリッド電極の湾曲の仕方や曲げ易さは、グリッドメッシュ部分の形状に依存して大きく変動する。例えば、グリッドメッシュ部分を構成するグリッド線が細いほど、グリッド電極は曲げ易くなるものの、グリッド電極の強度や製造上の都合から、グリッド線は通常０．１［ｍｍ］程度までしか細くすることができない。

また、グリッドメッシュ部分の開口率、すなわち、グリッドメッシュ部分全体の面積に対するグリッド線が無い部分の面積の比は、帯電効率や感光体ドラム外周面の帯電電位を制御する機能を考慮すれば、８０％から９０％の範囲内にあることが望ましい。また、開口率が同じであっても、グリッドメッシュの形状、特に、長手方向（感光体ドラムの回転軸方向）におけるグリッド線のピッチが大きいほど、グリッド電極は曲げ易くなる。グリッド電極を湾曲させるためには、感光体ドラムの周方向に延びるグリッド線を湾曲させなければならないところ、長手方向におけるグリッド線のピッチが大きいほど、湾曲させなければならないグリッド線が少なくなるからである。

しかしながら、グリッド電極は、グリッド線と感光体ドラムの表面電位とグリッド線とによって形成される電界の作用により、グリッド開口を通過するコロナ放電電荷量が、グリッド電極の主面に沿って均一化して、感光体の表面を一様に帯電させる。この均一化はグリッド線の密度が高いほど強く作用する。
例えば、経時劣化によりチャージワイヤに汚れが付着したり、微小な欠けが生じたりすることによって、長手方向における放電ムラが大きくなると、感光体ドラムの帯電電位にムラが生じる。このムラは、特に、中間調の画像を形成する場合には、副走査方向に延びる黒筋や黒帯、白筋、白帯といった画像不良の原因となる。これに対して、グリッド線を密に配設すれば、帯電ムラを解消し、延いては経時劣化による画像不良を解決することができる。

すなわち、グリッド線を疎にすれば、経時劣化による画像不良を生じる恐れがある一方、グリッド線を密にすれば、グリッド電極が曲げ難くなり、グリッド電極から感光体ドラムの外周面までの距離が一定しないことによる帯電ムラを生じるおそれがある。
このような葛藤に対して、本発明によれば、感光体ドラムの周方向においてグリッド電極を複数の領域に分け、放電電極に対向する領域においてはグリッド線を密にし、他の領域においてはグリッド線を疎にするので、問題の解決を図ることができる。

［６］ 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１） 上記実施の形態においては、ブロック領域４０１、４０３、４０５とストライプ領域４０２、４０４という、幅方向のピッチが異なる２種類の領域を組み合わせる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて、幅方向のピッチが異なる３種類以上の領域を組み合わせても良い。この場合においても、放電電極２０１に近いほど幅方向のピッチを小さく、放電電極２０１から遠いほど幅方向のピッチが大きくなるように領域を配置するのが望ましい。

（２） 上記実施の形態においては、グリッド線のパターンとしてブロック状とストライプ状の２種類を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、他のパターンを用いても本発明の効果は同じである。また、ブロック領域やストライプ領域の寸法について、あくまで例示に過ぎず、必要に応じて適宜、寸法を変更しても良い。グリッド線の幅についても０．１［ｍｍ］には限定されず、他の幅のグリッド線を用いても良い。

（３） 上記実施の形態においては、放電電極２０１として放電ワイヤを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、平板に突起を設けた針電極を用いても良いし、鋸歯状電極を用いても良い。電極の如何に関わらず、本発明の効果を得ることができる。
（４） 上記実施の形態においては、詳述しなかったが、感光体ドラム１２１の外周面に配設される感光体の材料としては、例えば、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、あるいは、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。なお、環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いた感光体が好ましい。

（５） 上記実施の形態においては、タンデム型のカラー複合機を例にとって、説明したが、本発明がこれに限定されないことは言うまでもなく、タンデム型以外のカラー画像形成装置に本発明を適用しても良いし、モノクロ機に適用しても良い。また、プリンタ装置や複写装置、ファクシミリ装置などの単機能機に本発明を適用しても、上述のような効果を得ることができる。

本発明に係る帯電装置及び画像形成装置は、高速に画像を形成する際の帯電ムラの解消と長寿命化とを図る技術として有用である。

１……………………………画像形成装置
１１０………………………画像形成部
１１１………………………作像部
１２１………………………感光体ドラム
１２２………………………帯電装置
２００………………………グリッド電極
２０１………………………放電電極（チャージワイヤ）
２０２………………………シールドケース
３００………………………グリッドメッシュ部分
４００、４０６……………支持枠
４０１、４０３、４０５…ブロック状パターン領域
４０２、４０４……………ストライプ状パターン領域

Claims (5)

1. 被帯電回転体の外周面を一様に帯電させる帯電装置であって、
   被帯電回転体の外周面に沿って、被帯電回転体の回転軸方向と平行に配設された放電電極と、
   被帯電回転体に対向する面に開口部を有しており、前記放電電極を収容するハウジングと、
   被帯電回転体の外周面に沿って湾曲した状態で前記開口部を覆うように取着されることによって前記ハウジングに支持されたメッシュ状のグリッド電極と、を備え、
   前記グリッド電極は、前記回転軸方向における開口ピッチが互いに異なる複数の領域を有しており、
   前記複数の領域のうち、前記放電電極に対向する領域は非対向領域よりも前記開口ピッチが小さい
   ことを特徴とする帯電装置。
2. 前記放電電極は、複数の個別電極からなり、
   前記グリッド電極は、前記個別電極の対向領域どうしの間に、前記対向領域よりも前記開口ピッチが大きい非対向領域を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記グリッド電極の対向領域に設けられた開口は、何れも前記被帯電回転体の回転軸方向に対して斜交しており、
   前記対向領域全体として、前記被帯電回転体の周方向における前記グリッド電極の中心線について対称な形状となっている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
4. 前記グリッド電極全体として、前記被帯電回転体の周方向における前記グリッド電極の中心線について対称な形状となっている
   ことを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の帯電装置を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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