JP2014102414A - 帯電装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電させる像保持体の電位がより均一となる帯電装置等を提供する。
【解決手段】主走査方向に列状に配され、感光体ドラムを帯電させるための荷電粒子を放出する孔部１３５を有する複数の放電チップＣと、放電チップＣにて荷電粒子を発生するために、放電チップＣに電圧を印加する電源部と、を備え、放電チップＣは、隣接する放電チップＣと対向する側の少なくとも一部に副走査方向と交差する方向の辺部Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１等を有し、隣接する放電チップＣが互いに辺部Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１等を共有することで、主走査方向に列状に並ぶことを特徴とする帯電装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、帯電装置、画像形成装置に関する。

特許文献１には、電子写真感光体と、電子写真感光体表面を帯電させる帯電手段と、を備える画像形成装置であって、帯電手段が、隣接する接触帯電部材の帯電領域の端部が重複するように、電子写真感光体表面の移動方向と直行する方向に沿って分布した複数個の接触帯電部材を備えるものであり、かつ、隣接する接触帯電部材と重複する部分の外径（外径Ａ）、および、各接触帯電部材の軸方向中央部の外径（外径Ｂ）が（外径Ｂ）＞（外径Ａ）の関係を満たすものが開示されている。
また特許文献２には、複数の発光素子をそれぞれ主走査方向に一直線上に並べて配置した複数の発光素子列を、１枚の基板上に設ける書込装置であり、その各発光素子列は、いずれも長手方向の長さを、この装置で書き込み可能な最大書込幅よりも短く形成し、その３個の発光素子列を、発光素子の並び方向に最大書込幅が得られるように、発光素子列を、それぞれ発光素子の書込ドットの切り替わり位置で、互いの書込ドットの切り替わり位置を一致させて２列のジグザグ状に平行に並べて配置し、また、各発光素子列に対応させて自己収束性ロッドレンズアレイをそれぞれ設けるものが開示されている。

特開２００７−１７８４６０号公報 特開２００１−１３００５４号公報

帯電装置により帯電される像保持体の電位は、より均一であることが望ましい。

請求項１に記載の発明は、主走査方向に列状に配され、像保持体を帯電させるための荷電粒子を放出する孔部を有する複数の放電基盤と、前記複数の放電基盤にて荷電粒子を発生するために、当該放電基盤に電圧を印加する電源部と、を備え、前記複数の放電基盤を構成する個々の放電基盤は、隣接する放電基盤と対向する側の少なくとも一部に副走査方向と交差する方向の辺部を有し、当該隣接する放電基盤が互いに当該辺部を共有することで、当該複数の放電基盤が主走査方向に列状に並ぶことを特徴とする帯電装置である。

請求項２に記載の発明は、前記放電基盤の前記孔部を配置する数の密度は、前記辺部に隣接する箇所において他の箇所より高いことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置である。
請求項３に記載の発明は、前記放電基盤の前記辺部は、副走査方向と予め定められた角度を有して交差する直線状にて形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置である。
請求項４に記載の発明は、前記放電基盤は、前記電源部に電気的に接続され、対向して配される一組の電極層と、前記電極層に挟まれる絶縁層と、をさらに備え、前記孔部は、前記電極層の少なくとも一方および前記絶縁層を貫通して形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の帯電装置である。
請求項５に記載の発明は、前記放電基盤は、当該放電基盤間における前記電極層の最近接孔間の距離の２倍以上の距離にて前記像保持体と離間して配されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の帯電装置である。

請求項６に記載の発明は、主走査方向に列状に配され、像保持体を帯電させるための荷電粒子を放出する孔部を有する複数の放電基盤と、前記複数の放電基盤にて荷電粒子を発生するために、当該放電基盤に電圧を印加する電源部と、を備え、前記複数の放電基盤は、予め定められた矩形形状の領域を埋めて配されるとともに、当該複数の放電基盤を構成する個々の放電基盤は、当該放電基盤間の境界において荷電粒子が疎となる箇所を補うように配されることを特徴とする帯電装置である。

請求項７に記載の発明は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、を備え、前記帯電手段は、主走査方向に列状に配され、像保持体を帯電させるための荷電粒子を放出する孔部を有する複数の放電基盤と、前記複数の放電基盤にて荷電粒子を発生するために、当該放電基盤に電圧を印加する電源部と、を備え、前記複数の放電基盤を構成する個々の放電基盤は、隣接する放電基盤と対向する側の少なくとも一部に副走査方向と交差する方向の辺部を有し、当該隣接する放電基盤が互いに当該辺部を共有することで、当該複数の放電基盤が主走査方向に列状に並ぶことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、帯電させる像保持体の電位がより均一となる帯電装置が提供できる。
請求項２の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、帯電させる像保持体の電位がさらに均一になる。
請求項３の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、放電チップの形状が複雑になりにくく、放電チップの製造がより容易になる。
請求項４の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、像保持体の表面に対するダメージを低減することができるとともに、オゾンの発生を抑制することができる。
請求項５の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、帯電させる像保持体の電位がさらに均一になる。
請求項６の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、帯電させる像保持体の電位がより均一となる帯電装置が提供できる。
請求項７の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より良好な画質の画像を形成することができる画像形成装置が提供できる。

本実施の形態に係る帯電器が適用される画像形成装置について説明した図である。 図１のＩＩ方向から見た図であり、本実施の形態の帯電器について説明した図である。 （ａ）は、図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ断面図であり、放電チップの断面構造を説明した図である。（ｂ）は、（ａ）の拡大図であり、孔部およびその周辺の構造についてさらに詳しく説明した図である。 （ａ）は、従来の放電チップＣを使用して放電手段を構成した場合を説明した図である。（ｂ）は、本実施の形態の放電チップＣの形状と、配列の方法について説明した図である。 図４（ａ）〜（ｂ）で示した放電チップを使用して、感光体ドラムを帯電させたときの帯電量について説明した図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の放電チップの形状と配列の他の方法について説明した図である。 放電チップの孔部を配置する数の密度を、辺部に隣接する箇所において他の箇所より高くした場合の一例を説明した図である。 放電チップから放出された荷電粒子の拡がりについて説明した図である。 図４（ａ）に示した放電チップを使用したときの、放電チップと感光体ドラムとの距離と感光体ドラムの帯電量との関係について説明した図である。 本実施の形態の放電チップの形状と配列のさらに他の方法について説明した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
図１は、本実施の形態に係る帯電器が適用される画像形成装置１について説明した図である。
画像形成装置１は、所謂「タンデム型」のカラープリンタであり、印刷データに基づき記録媒体（用紙）に画像を形成する画像形成部１０と、画像形成装置１全体の動作制御や例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等との通信、印刷データに対して行う画像処理等を実行する主制御部５０と、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うユーザインターフェース（ＵＩ）部９０とを備えている。

＜画像形成部の説明＞
画像形成部１０は、例えば電子写真方式により画像を形成する機能部であって、並列的に配置されトナー像を形成するトナー像形成手段の一例としての４つの画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ（以下、「画像形成ユニット１１」）と、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像が転写される中間転写ベルト２０と、各画像形成ユニット１１によって形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に転写（一次転写）する一次転写ロール２１と、を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を用紙に一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２と、二次転写された各色トナー像を用紙上に定着させる定着手段（定着装置）の一例としての定着ユニット６０と、を備えている。

加えて、画像形成部１０は、定着ユニット６０にて用紙上に定着された各色トナー像を冷却し、用紙上への各色トナー像の定着を促進する冷却部の一例としての冷却ユニット８０と、用紙の曲がり（カール）を矯正するカール矯正ユニット８５と、を備えている。
なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。また、二次転写ロール２２が配置され、中間転写ベルト２０上の各色トナー像が用紙に二次転写される領域を、以下、「二次転写領域Ｔｒ」という。

＜画像形成ユニットの説明＞
各画像形成ユニット１１は、機能部材として、例えば、静電潜像が形成され、その後に各色トナー像が形成される像保持体の一例としての感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位で帯電させる帯電手段（帯電装置）の一例としての帯電器１３と、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２を印刷データに基づいて露光する露光器１４と、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を各色トナーにより現像する現像器１５と、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６とを備えている。
各画像形成ユニット１１の現像器１５各々は、各色トナーを貯蔵するトナー容器１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ（以下、「トナー容器１７」）とトナー搬送路（不図示）で連結されている。そして、トナー搬送路中に設けられた補給用スクリュー（不図示）によりトナー容器１７から現像器１５に各色トナーが補給されるように構成されている。

画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収容されるトナーを除いてほぼ同様に構成され、それぞれがＹ（イエロー）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｃ（シアン）色、Ｋ（ブラック）色のトナー像を形成する。

＜画像形成装置における用紙搬送系の説明＞
また、画像形成部１０は、用紙搬送系として、用紙を収容する複数（本実施の形態では２個）の用紙収容容器４０Ａ、４０Ｂと、この用紙収容容器４０Ａ、４０Ｂに収容された用紙を繰り出して搬送する繰出しロール４１Ａ、４１Ｂと、用紙収容容器４０Ａからの用紙を搬送する第１搬送路Ｒ１と、用紙収容容器４０Ｂからの用紙を搬送する第２搬送路Ｒ２と、を備えている。さらに、画像形成部１０は、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂからの用紙を二次転写領域Ｔｒに向けて搬送する第３搬送路Ｒ３と、を備えている。加えて、画像形成部１０は、二次転写領域Ｔｒにて各色トナー像が転写された用紙を定着ユニット６０、冷却ユニット８０、およびカール矯正ユニット８５を通過するように搬送する第４搬送路Ｒ４と、カール矯正ユニット８５からの用紙を画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と、を備えている。
第１搬送路Ｒ１から第５搬送路Ｒ５は、それぞれに沿って搬送ロールや搬送ベルトが配置され、送られてくる用紙を順次、搬送する。

＜両面搬送系の説明＞
また、画像形成部１０は、両面搬送系として、定着ユニット６０で第１面に各色トナー像が定着された用紙を一旦保持する中間用紙収容容器４２と、カール矯正ユニット８５からの用紙を中間用紙収容容器４２に向けて搬送する第６搬送路Ｒ６と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を上記の第３搬送路Ｒ３に向けて搬送する第７搬送路Ｒ７と、を備えている。さらに、画像形成部１０は、カール矯正ユニット８５の用紙搬送方向下流側に配置され、用紙を用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と中間用紙収容容器４２に搬送する第６搬送路Ｒ６とに選択的に振り分ける振分機構部４３と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を繰り出して第７搬送路Ｒ７に向けて搬送する繰出しロール４５と、を備えている。

＜画像形成動作の説明＞
次に、図１を用いて、本実施の形態に係る画像形成装置１での基本的な画像形成動作について説明する。
画像形成部１０の画像形成ユニット１１各々は、上記の機能部材を用いた電子写真プロセスによりＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の各色トナー像を形成する。各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により中間転写ベルト２０上に順に一次転写され、各色トナーが重畳された合成トナー像を形成する。中間転写ベルト２０上の合成トナー像は、中間転写ベルト２０の移動（矢印方向）に伴って二次転写ロール２２が配置された二次転写領域Ｔｒに搬送される。

一方、用紙搬送系では、各画像形成ユニット１１での画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４１Ａ、４１Ｂが回転動作し、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂの中から例えばＵＩ部９０にて指定された方の用紙が繰出しロール４１Ａ、４１Ｂにより繰り出される。繰出しロール４１Ａ、４１Ｂにより繰り出された用紙は、第１搬送路Ｒ１または第２搬送路Ｒ２と、第３搬送路Ｒ３とに沿って搬送され、二次転写領域Ｔｒに到達する。
二次転写領域Ｔｒでは、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。

その後、合成トナー像が転写された用紙は、中間転写ベルト２０から分離され、第４搬送路Ｒ４に沿って定着ユニット６０に搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙上の合成トナー像は、定着ユニット６０によって定着処理を受けて用紙上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙は、冷却ユニット８０にて冷却され、カール矯正ユニット８５にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙は、振分機構部４３により、片面印刷時には第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
なお、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれクリーナ１６、およびベルトクリーナ２６によって除去される。

一方、両面印刷時には、上述した過程によって用紙の第１面上に定着画像が形成された用紙は、カール矯正ユニット８５を通過した後、振分機構部４３により第６搬送路Ｒ６に導かれ、第６搬送路Ｒ６を中間用紙収容容器４２に向けて搬送される。そして再び、各画像形成ユニット１１による第２面の画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４５が回転し、中間用紙収容容器４２から用紙が繰り出される。繰出しロール４５により繰り出された用紙は、第７搬送路Ｒ７および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、二次転写領域Ｔｒに到達する。
二次転写領域Ｔｒでは、第１面の場合と同様にして、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された第２面の各色トナー像が用紙に一括して二次転写される。

そして、両面にトナー像が転写された用紙は、第１面の場合と同様に定着ユニット６０にて定着され、冷却ユニット８０にて冷却され、さらにはカール矯正ユニット８５にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙は、振分機構部４３により第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

＜帯電器の説明＞
図２は、本実施の形態の帯電器１３を説明した図であり、帯電器１３を図１のＩＩ方向から見た場合を示している。
図示するように帯電器１３は、主走査方向に列状に配される複数（この場合ｎ個）の放電基盤の一例としての放電チップＣ１、Ｃ２、Ｃ３、…、Ｃｎ−２、Ｃｎ−１、Ｃｎ（Ｃ１〜Ｃｎ）からなる放電手段を備える。なお以下、各放電チップＣ１〜Ｃｎを区別しないときは、単に「放電チップＣ」と言うことがある。
また放電チップＣは、感光体ドラム１２（図１参照）を帯電させるための荷電粒子を放出する孔部１３５を有する。

このように複数の放電チップＣを並べて配することで、製造費用を低減することができる。つまりこれらの放電チップＣを繋げた構造の１つの放電手段とした場合、製造時において歩留まりが大きく低下するため、製造費用が高価になりやすい。またこの場合、画像形成装置１を使用するうちに、経年変化により放電手段の一部に不具合が生じた場合でも、全体を交換する必要がある。対して、本実施の形態のように複数の放電チップＣを並べ放電手段を構成する場合は、放電チップＣの製造時の歩留まりが向上するため、製造費用を低減することができる。そして放電手段の一部に不具合が生じた場合でも、不具合が生じた箇所の放電チップＣを交換すれば足りる。さらに放電チップＣ毎に電流や電圧を制御することで、放電チップＣ毎に生じる放電ムラを抑制することが容易となる。

また本実施の形態では、放電チップＣを主走査方向に一列に並べている。放電チップＣを二列以上にし、これを千鳥状、またはタイル状に敷き詰める配置にする形態も考えられる。ただし、画像形成ユニット１１（図１参照）中で、帯電器１３を配置することができるスペースはわずかであるため、放電チップＣは、一列に配することが好ましい。

図３（ａ）は、図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ断面図であり、放電チップＣの断面構造を説明した図である。また図３（ｂ）は、図３（ａ）の拡大図であり、孔部１３５およびその周辺の構造についてさらに詳しく説明した図である。なお図３（ａ）では、説明の便宜上、放電チップＣのみならず、感光体ドラム１２についても併せて図示している。

以下、図２、図３を用いて放電チップＣについて、さらに詳しく説明する。
図示するように、放電チップＣは、導電性基材１３１と、半導電層１３２と、絶縁層１３３と、導電層１３４とが、感光体ドラム１２の方向に向けて積層する構造をとる。また上述した孔部１３５は、導電層１３４と絶縁層１３３を貫通して形成されている。
また導電性基材１３１と導電層１３４には電源部１４０が電気的に接続され、放電チップＣにて荷電粒子を発生するために、放電チップＣに電圧を印加する。

導電性基材１３１は、半導電層１３２、絶縁層１３３、および導電層１３４を形成するための支持体となるものである。
導電性基材１３１には、放電チップＣに要求される機械的強度を満たす材料が用いられる。また導電性基材１３１は、半導電層１３２に対してより均一に電流を流す必要があるため、良好な導電性を有することが求められる。
これらの条件から、導電性基材１３１は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム等からなる金属板とすることが好ましい。なお本実施の形態では、導電性基材１３１としてステンレス板を使用している。

半導電層１３２は、半導体からなる層であり、導電性基材１３１から流入する電流を予め定められた値の範囲内に制限する。これにより放電チップＣから放出する荷電粒子の量を予め定められた範囲内とする。

そのために半導電層１３２の体積抵抗率は、１×１０^６Ω・ｃｍ〜１×１０^１０Ω・ｃｍの範囲内とすることが好ましく、１×１０^７Ω・ｃｍ〜１×１０^９Ω・ｃｍの範囲内とすることがさらに好ましい。

半導電層１３２の体積抵抗率が１×１０^６Ω・ｃｍより小さいと、電流を制限する機能が小さくなりすぎる。そのため荷電粒子の放出が過大になったり、荷電粒子の放出が不安定になる現象が生じやすくなる。また半導電層１３２の体積抵抗率が１×１０^１０Ω・ｃｍより大きいと、電流を制限する機能が大きくなりすぎる。そのため荷電粒子の放出が連続的に生じなくなったり、荷電粒子の放出が不安定になる現象が生じやすくなる。なお本実施の形態では、体積抵抗率が１×１０^７Ω・ｃｍ程度のものを使用している。

また半導電層１３２の厚さは、１０μｍ以上とすることが好ましく、１００μｍ以上とすることがさらに好ましい。
半導電層１３２の膜厚が、１０μｍより小さいと、電圧耐性が確保されず、短絡が生じやすくなる。なお本実施の形態では、半導電層１３２の厚さを２００μｍ〜１ｍｍの範囲としている。

上記条件を満たす半導電層１３２として使用される材料として、例えば、樹脂材料やゴム材料に、導電性または半導電性の粒子を分散させたものを使用することができる。
より具体的には、樹脂材料としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、エチレン樹脂、およびこれらの合成樹脂などが使用できる。またゴム材料としては、エチレン−プロピレンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、フロロシリコ−ンゴム、エチレンオキシドゴム、あるいはこれらを発砲させた発泡材や、これらを混合させた混合基材が使用できる。

また導電粒子あるいは半導電性粒子としては、カ−ボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２−Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２、ＺｎＯ−ＴｉＯ_２、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３、ＦｅＯ−ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｇＯ等の金属酸化物や、第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物などが使用できる。
なお本実施の形態では、半導電層１３２として、ポリイミド樹脂にカーボンブラックを分散させたものを使用している。

絶縁層１３３は、絶縁体からなる層であり、これを設けることで半導電層１３２と導電層１３４との間の電流の流れを孔部１３５の部分に制限する機能を有する。
絶縁層１３３の体積抵抗率は、１×１０^１２Ω・ｃｍ以上とすることが好ましい。これにより絶縁層１３３は、十分な絶縁性を発揮することができる。
また絶縁層１３３の厚さは、４μｍ〜２００μｍとすることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍとすることがさらに好ましい。絶縁層１３３の厚さをこの範囲内とすることで荷電粒子の放電の安定性が向上する。なお本実施の形態では、絶縁層１３３の厚さを１００μｍとしている。
絶縁層１３３として使用される材料は、このような条件を満たす層を形成できるものであれば、特に制限はないが、本実施の形態では、ガラスエポキシ材を使用している。

導電層１３４は、導電性を有する層であり、半導電層１３２との間で生じる電圧により、孔部１３５により生じた荷電粒子を孔部１３５から感光体ドラム１２に向けて放出する。

導電層１３４の体積抵抗率は、１×１０^−１Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。
また導電層１３４の厚さは、１μｍ〜５０μｍとすることが好ましい。導電層１３４の膜厚が、１μｍより小さいと、荷電粒子により導電層１３４の損傷が生じやすくなる。また導電層１３４の膜厚が、５０μｍより大きいと、荷電粒子が導電層１３４により捕捉されやすくなり、孔部１３５からの荷電粒子の取り出し効率が低下しやすくなる。
導電層１３４として使用される材料は、このような条件を満たす層を形成できるものであれば、特に制限はないが、本実施の形態では、銅を使用している。

孔部１３５は、放電空間であり、この孔部１３５を設けることで、半導電層１３２からの電流が荷電粒子となり、グロー放電を生じさせる。
孔部１３５は、例えば、円筒形状であり、本実施の形態の場合、その直径を、４μｍ〜２００μｍとすることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍとすることがさらに好ましい。孔部１３５の直径が４μｍより小さいと、放電が生じにくくなり、十分な数の荷電粒子が得にくくなる。また孔部１３５の直径が２００μｍより大きいと、孔部１３５内の電界分布が、孔部１３５の縁部において集中的に生じやすく、放電が不均一となるため放電が不安定になりやすい。

孔部１３５は、主走査方向において、中心間距離（ピッチＰ１）（図２参照）が、例えば、４００μｍで形成される。また副走査方向において、中心間距離（ピッチＰ２）（図２参照）が、例えば、７５０μｍで形成される。また孔部１３５は、例えば、格子状になるように形成されるが、これに限るものではなく、千鳥状に配置してもよい。ただし、感光体ドラム１２をより均一に帯電させるために、孔部１３５は、副走査方向に４個以上並べて（４列以上で）配置することが好ましい。なお孔部１３５の配置は、必ずしも規則的である必要はなく、感光体ドラム１２の表面における帯電の均一性が確保されれば、不規則に配置してもよい。

電源部１４０は、本実施の形態では、直流電源である。電源部１４０は、導電性基材１３１と導電層１３４に接続しており、これにより半導電層１３２と導電層１３４の間に電圧を印加する。半導電層１３２と導電層１３４との間に印加する電圧は、例えば、−１２００Ｖである。また電源部１４０は、導電層１３４と感光体ドラム１２との間にも電圧差を生じさせており、これにより孔部１３５から放出された荷電粒子を加速し、感光体ドラム１２に照射する。導電層１３４と感光体ドラム１２との間に生じる電圧差は例えば、−８００Ｖである。

このような構造の放電チップＣにおいて、半導電層１３２および導電層１３４は、電源部１４０に電気的に接続され、対向して配される一組の電極層として機能する。なお本実施の形態の場合、半導電層１３２は、導電性基材１３１を介して、電源部１４０と電気的に接続されている。また絶縁層１３３は、この電極層に挟まれる絶縁層として機能する。

孔部１３５から放出される荷電粒子は、本実施の形態では、具体的には、電子またはマイナスに帯電したイオンである。そして電子またはマイナスに帯電したイオンを感光体ドラム１２に照射することで、例えば、感光体ドラム１２の表面を例えば、０Ｖから−７５０Ｖに帯電させることができる。このように本実施の形態の帯電器１３は、非接触で感光体ドラム１２の表面を帯電させることができる。

帯電器１３を感光体ドラム１２と非接触とすることで、従来の接触式の帯電装置である例えば、ＢＣＲ（Bias Charge Roll）を使用した帯電器に比較して、感光体ドラム１２に対しダメージを与えにくい。そのため感光体ドラム１２に傷等が生じにくく、形成される画像も良好になりやすい。さらに非接触式の従来の帯電装置として、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電方式のものもあるが、この方式は、電圧として４ｋＶ〜５ｋＶ印加するコロナ放電を利用する必要があり、装置が大型化するとともにコロナ放電によりオゾンが発生しやすいという問題がある。対して本実施の形態の帯電器１３では、グロー放電を利用するため、オゾンの発生を抑制することができる。

以上説明したように本実施の形態では、複数の放電チップＣを主走査方向に並べることで放電手段を構成している。
しかしながらこのように放電チップＣを並べる方式をとると、放電チップＣの境界部において、放出される荷電粒子の密度が疎となり、感光体ドラム１２に帯電ムラが生じることがある。
図４（ａ）は、従来の放電チップＣを使用して放電手段を構成した場合を説明した図である。
図示した放電チップＣは、長方形形状をしている。そしてこの長方形の短辺側を互いに突き合わせるようにして複数の放電チップＣを一列に配列させている。またこのとき放電チップＣの短辺は、例えば、１．５ｃｍ〜２ｃｍであり、長辺は、例えば、４ｃｍである。

この場合、放電チップＣの境界部Ｒでは、孔部１３５の密度が疎となる。そのため放出される荷電粒子も境界部Ｒにおいて疎となりやすい。そして境界部Ｒは、副走査方向、即ち感光体ドラム１２の回転方向に延びるため、感光体ドラム１２の表面においては、境界部Ｒの箇所に対応する箇所において、回転方向（周方向）に帯電が十分行なわれない箇所が生じることになる。

そこでこの現象を抑制するため、本実施の形態では、放電チップＣは、隣接する放電チップＣと対向する側の少なくとも一部に副走査方向と交差する方向の辺部を有し、隣接する放電チップＣが互いに辺部を共有することで、複数の放電チップＣが主走査方向に列状に並ぶようにする。
以下、この事項についてさらに詳しく説明を行なう。

図４（ｂ）は、本実施の形態の放電チップＣの形状と、配列の方法について説明した図である。
図示するように本実施の形態の放電チップＣは、端部の放電チップＣ１、Ｃｎが三角形形状であり、放電チップＣ１、Ｃｎに挟まれる放電チップＣ２〜Ｃｎ−１は、平行四辺形形状となっている。そして隣接する放電チップＣ同士は、対向する側の辺部を共有し、これにより主走査方向に一列に配列する。

具体的には、放電チップＣ１の放電チップＣ２に対向する側の辺部である辺部Ｈ１２と放電チップＣ２の放電チップＣ１に対向する側の辺部である辺部Ｈ２１は、副走査方向と予め定められた角度を有して交差する直線状となっている。そしてこの辺部Ｈ１２と辺部Ｈ２１とが組み合わさることで、放電チップＣ１と放電チップＣ２は、互いに辺部を共有する。また放電チップＣ２の放電チップＣ３に対向する側の辺部である辺部Ｈ２２と放電チップＣ３の放電チップＣ２に対向する側の辺部である辺部Ｈ３１についても、同様の構成となっている。この関係は以降の放電チップＣについても同様であり、この構成を採りつつ放電チップＣは、主走査方向に一列に配列する。

放電チップＣの形状と配列の方法を以上のようにすることで、感光体ドラム１２に帯電ムラが生じる現象を抑制することができる。つまりこの構成によれは、放電チップＣの境界部Ｒは、副走査方向に対して予め定められた角度を有し、副走査方向に対し斜めに形成されることになる。この形態においても放電チップＣの境界部Ｒにおいて、放出される荷電粒子は、疎となりやすいが、境界部Ｒが斜めとなっているため、この疎となる箇所は、主走査方向に分散される。結局感光体ドラム１２の表面には、荷電粒子が、分散されて到達するため、上述した感光体ドラム１２の回転方向（周方向）に帯電が十分行なわれない箇所が生じるという現象が生じにくくなる。

図５は、図４（ａ）〜（ｂ）で示した放電チップＣを使用して、感光体ドラム１２を帯電させたときの帯電量について説明した図である。
図５において横軸は、感光体ドラム１２の主走査方向の位置を表わす。また縦軸は、感光体ドラム１２の帯電量を表わす。そして点線は、図４（ａ）で示した従来の放電チップＣを使用したときの主走査方向に対する感光体ドラム１２の帯電量を示し、実線は図４（ｂ）で示した本実施の形態の放電チップＣを使用したときの主走査方向に対する感光体ドラム１２の帯電量を示す。なお本実施の形態では、図４（ａ）〜（ｂ）で示した放電チップＣのうち２つのみを使用して感光体ドラム１２の帯電を行なっている。そのため境界部Ｒは、２つの放電チップＣの間の１箇所となる。

またこのとき使用した放電チップＣは、孔部１３５の直径を１００μｍとし、境界部Ｒの幅を２ｍｍとした。また放電チップＣと感光体ドラム１２との間の距離は０．７５ｍｍとした。さらに感光体ドラム１２の直径はφ３０ｍｍであり、用紙の搬送速度を１７５ｍｍ／ｓとした。

図５からわかるように、点線で示す従来の図４（ａ）で示した放電チップＣを使用した場合は、中央部において、感光体ドラム１２の帯電量が上がり、不均一となっている。この箇所は、放電チップＣの境界部Ｒが存在する箇所に対応する。
対して実線で示す図４（ｂ）で示した本実施の形態の放電チップＣを使用した場合は、感光体ドラム１２の帯電量はより均一となる。

なお放電チップＣの形状と、配列の方法については、図４（ｂ）で図示した形態に限られるものではない。
図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の放電チップＣの形状と配列の他の方法について説明した図である。

図６（ａ）〜（ｂ）の放電チップＣは、端部の放電チップＣ１、Ｃｎが三角形形状であるのは、図４（ｂ）の場合と同様である。一方、放電チップＣ１、Ｃｎに挟まれる放電チップＣ２〜Ｃｎ−１は、図６（ａ）については、台形形状となっており、図６（ｂ）については、三角形形状となっている。そして双方とも図４（ｂ）の場合と同様に、隣接する放電チップＣが互いに対向する側の辺部を共有することで主走査方向に一列に配列する。

上述した例では、隣接する放電チップＣと対向する側の辺部は、何れも副走査方向と予め定められた角度を有して交差する直線状となっていた。即ちこの辺部は、副走査方向に対し斜め方向に形成されていた。しかしこれに限られるものではなく、辺部が曲線状となっていてもよい。

また隣接する放電チップＣと対向する側の辺部の全ての部分が副走査方向と予め定められた角度を有して交差していなくてもよく、一部のみでもよい。
図６（ｃ）は、この場合の例について説明した図である。
図示するように図６（ｃ）の放電チップＣは、端部の放電チップＣ１、ＣｎをＬ字形状とし、放電チップＣ１、Ｃｎに挟まれる放電チップＣ２〜Ｃｎ−１を凸字形状とした場合である。

この場合、放電チップＣ１の放電チップＣ２に対向する側の辺部である辺部Ｈ１１と放電チップＣ２の放電チップＣ１に対向する側の辺部である辺部Ｈ２１は組み合わさっている。そして同様にして放電チップＣ１の辺部Ｈ１２と放電チップＣ２の辺部Ｈ２２とが組み合わさり、放電チップＣ１の辺部Ｈ１３と放電チップＣ２の辺部Ｈ２３とが組み合わさる。これにより放電チップＣ１と放電チップＣ２とは、それぞれ３つの辺部を共有する。

さらに放電チップＣ２の放電チップＣ３に対向する側の辺部である辺部Ｈ２４と放電チップＣ３の放電チップＣ２に対向する側の辺部である辺部Ｈ３１は組み合わさっている。そして放電チップＣ２の辺部Ｈ２５と放電チップＣ３の辺部Ｈ３２とが組み合わさり、放電チップＣ２の辺部Ｈ２６と放電チップＣ３の辺部Ｈ３３とが組み合わさる。これにより放電チップＣ２と放電チップＣ３とは、それぞれ３つの辺部を共有する。
この関係は以降の放電チップＣについても同様であり、この構成を採りつつ放電チップＣは、主走査方向に一列に配列する。

ただしこの場合は、辺部Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ２１、Ｈ２３、Ｈ２４、Ｈ２６、Ｈ３１、Ｈ３３は、副走査方向とほぼ平行となっており、交差してはいない。一方、辺部Ｈ１２、Ｈ２２、Ｈ２５、Ｈ３２は、副走査方向とほぼ直交しており、これらの辺部は、副走査方向と予め定められた角度を有して交差していると言える。つまり隣接する放電チップＣと対向する側の辺部は、その一部が、副走査方向と交差する。

この形態の場合、辺部Ｈ１１（辺部Ｈ２１）と辺部Ｈ１３（辺部Ｈ２３）は、主走査方向にずれている。さらに辺部Ｈ２４（辺部Ｈ２６）と辺部Ｈ３１（辺部Ｈ３３）は、主走査方向にずれている。即ち、副走査方向に延びる境界部Ｒは、主走査方向にずれた２箇所となるため、放出される荷電粒子が、疎となる箇所が、主走査方向に分散される。結局この形態においても、感光体ドラム１２の表面に、荷電粒子が、分散されて到達し、感光体ドラム１２の回転方向（周方向）に帯電が十分行なわれない箇所が生じるという現象が生じにくくなる。

また荷電粒子の放出をさらに均一にするため、放電チップＣの孔部１３５を配置する数の密度を、辺部に隣接する箇所において他の箇所より高くすることもできる。
図７は、放電チップＣの孔部１３５を配置する数の密度を、辺部に隣接する箇所において他の箇所より高くした場合の一例を説明した図である。
図示する放電チップＣの形状は、図６（ｃ）で説明した放電チップＣとほぼ同様である。ただし、孔部１３５を配置する数を、辺部Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ２１、Ｈ２３、Ｈ２４、Ｈ２６、Ｈ３１、Ｈ３３と隣接する箇所において他の箇所より多くし、密としている。
このような構成とすることで、境界部Ｒの周囲で荷電粒子の発生が多くなるため、境界部Ｒにおいて荷電粒子が疎となるのを抑制することができる。

また放電チップＣと感光体ドラム１２との距離を予め定められた関係の範囲とすることで、感光体ドラム１２の帯電をより均一にすることができる。
図８は、放電チップＣから放出された荷電粒子の拡がりについて説明した図である。
図示するように、放電チップＣの孔部１３５から放出された荷電粒子は、指向性があるため円錐形状に拡がりつつ、感光体ドラム１２に照射される。つまり放電チップＣと感光体ドラム１２との間の距離が離れるほど、荷電粒子は拡散し、より均一に感光体ドラム１２を帯電させる。
そしてこのとき感光体ドラム１２の帯電をより均一にする観点から、下記の（１）式を満たすことが好ましい。

ａ≦２ｂ …（１）

ここでａは、放電チップＣ間における最近接孔間の距離（放電チップＣ間の主走査方向における最も近い孔部１３５同士の中心間距離）である。またｂは、放電チップＣと感光体ドラム１２との距離である。（１）式は、放電チップＣは、放電チップＣ間における電極層の最近接孔間の距離の２倍以上の距離にて感光体ドラム１２と離間して配すると言い換えることができる。そしてこの場合、感光体ドラム１２の帯電をより均一にすることができる。

なお放電チップＣと感光体ドラム１２との距離ｂは、放電チップＣから感光体ドラム１２表面への直接放電を抑制する観点から２００μｍ以上であることが好ましい。また距離ｂをあまり大きくすると感光体ドラム１２が帯電しにくくなる。そのため例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍとすることが好ましい。

図９は、図４（ａ）に示した放電チップＣを使用したときの、放電チップＣと感光体ドラム１２との距離ｂと感光体ドラム１２の帯電量との関係について説明した図である。
なお試験の条件は、図５で説明した場合とほぼ同様であり、図９は、放電チップＣと感光体ドラム１２との距離ｂの条件のみを変更した場合である。

図９に示すように、放電チップＣと感光体ドラム１２との距離ａを、０．７５ｍｍから、１ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．５ｍｍと変更した場合、感光体ドラム１２の帯電量はより均一な方向に向かう。しかしながら１ｍｍを超えると、感光体ドラム１２の電位が上昇し、感光体ドラム１２が帯電しにくくなることがわかる。

なお以上詳述した本実施の形態の放電チップＣにおいて、端部に位置する放電チップＣ１、Ｃｎと放電チップＣ１、Ｃｎに挟まれる放電チップＣ２〜Ｃｎ−１とは、形状が異なっていたが、放電チップＣ１、Ｃｎについても放電チップＣ２〜Ｃｎ−１と同様の形状とすることは、可能である。

図１０は、本実施の形態の放電チップの形状と配列のさらに他の方法について説明した図である。
この場合、図４（ｂ）で説明した放電チップＣ２〜Ｃｎ−１を端部の放電チップＣ１、Ｃｎにも使用している。
ただしこのように放電チップＣ１〜Ｃｎを配置する場合は、感光体ドラム１２を帯電させる幅（主走査方向の帯電範囲）より放電チップＣ１〜Ｃｎを配置する幅（主走査方向の長さ）を広くし、端部の放電チップＣ１、Ｃｎの両端の形状の影響を受けないようにすることが必要となる。本実施の形態の場合、使用する放電チップＣの形状が２種類から１種類となり、放電チップＣの製造費用を低減させやすくなる。

また以上詳述した形態の複数の放電チップＣは、予め定められた矩形形状の領域を埋めて配されるとともに、放電チップＣ間の境界において荷電粒子が疎となる箇所を補うように配されると言うこともできる。
つまり図４（ｂ）、図６（ａ）〜（ｃ）、図１０の形態では、放電チップＣは、境界部Ｒにおいて荷電粒子が疎となる現象を抑制するために、隣接する放電チップＣと対向する側の少なくとも一部に副走査方向と交差する方向の辺部を設けるようにして配される。また図８の形態では、放電チップＣ間の境界部Ｒにおいて荷電粒子が疎となる箇所を補うために、放電チップＣは、放電チップＣと感光体ドラム１２との距離を予め定められた関係の範囲となるように配される。

また以上詳述した本実施の形態の放電チップＣは、説明の便宜上、主走査方向にｎ個配列するとしたが、各放電チップＣの形状等により、この数は変動することはもちろんである。

１…画像形成装置、１１…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１３１…導電性基材、１３２…半導電層、１３３…絶縁層、１３４…導電層、１３５…孔部、１４０…電源部、Ｃ…放電チップ、Ｒ…境界部

Claims (7)

1. 主走査方向に列状に配され、像保持体を帯電させるための荷電粒子を放出する孔部を有する複数の放電基盤と、
   前記複数の放電基盤にて荷電粒子を発生するために、当該放電基盤に電圧を印加する電源部と、
   を備え、
   前記複数の放電基盤を構成する個々の放電基盤は、隣接する放電基盤と対向する側の少なくとも一部に副走査方向と交差する方向の辺部を有し、当該隣接する放電基盤が互いに当該辺部を共有することで、当該複数の放電基盤が主走査方向に列状に並ぶことを特徴とする帯電装置。
2. 前記放電基盤の前記孔部を配置する数の密度は、前記辺部に隣接する箇所において他の箇所より高いことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記放電基盤の前記辺部は、副走査方向と予め定められた角度を有して交差する直線状にて形成され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. 前記放電基盤は、
   前記電源部に電気的に接続され、対向して配される一組の電極層と、
   前記電極層に挟まれる絶縁層と、
   をさらに備え、
   前記孔部は、前記電極層の少なくとも一方および前記絶縁層を貫通して形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の帯電装置。
5. 前記放電基盤は、当該放電基盤間における前記電極層の最近接孔間の距離の２倍以上の距離にて前記像保持体と離間して配されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の帯電装置。
6. 主走査方向に列状に配され、像保持体を帯電させるための荷電粒子を放出する孔部を有する複数の放電基盤と、
   前記複数の放電基盤にて荷電粒子を発生するために、当該放電基盤に電圧を印加する電源部と、
   を備え、
   前記複数の放電基盤は、予め定められた矩形形状の領域を埋めて配されるとともに、当該複数の放電基盤を構成する個々の放電基盤は、当該放電基盤間の境界において荷電粒子が疎となる箇所を補うように配されることを特徴とする帯電装置。
7. 像保持体と、
   前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
   を備え、
   前記帯電手段は、
   主走査方向に列状に配され、像保持体を帯電させるための荷電粒子を放出する孔部を有する複数の放電基盤と、
   前記複数の放電基盤にて荷電粒子を発生するために、当該放電基盤に電圧を印加する電源部と、
   を備え、
   前記複数の放電基盤を構成する個々の放電基盤は、隣接する放電基盤と対向する側の少なくとも一部に副走査方向と交差する方向の辺部を有し、当該隣接する放電基盤が互いに当該辺部を共有することで、当該複数の放電基盤が主走査方向に列状に並ぶ
   ことを特徴とする画像形成装置。

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