JP4347287B2 - 電子写真装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真装置に搭載され、静電潜像担持体である感光体の表面を帯電させる帯電装置、及び該帯電装置を備える電子写真装置に関するものである。

画像形成装置に搭載される、静電潜像担持体である感光体の表面を帯電させる帯電装置には、帯電ローラや帯電ブラシ等を用いる接触帯電方式と、コロナ帯電に代表される非接触帯電方式とに分類される。

接触帯電方式は、感光体にローラやブラシ等の帯電部材を直接接触させて電子を付着させるため、帯電を効率よく行うことができ、帯電部材に印加する電圧が低くて済む上、環境汚染の原因となるオゾンの発生も極めて少なく、エコロジー対策の点からも優れている。

しかしながら、接触帯電方式は、感光体と接触部材とが接触する、通常３〜５ｍｍ幅位のニップ領域でしか電圧を印加することができず、印加領域が狭いといった欠点がある。そのため、低速機では感光体を所定の電位にまで帯電させることはできるが、高速機では感光体を所定の電位にまで到達させることが困難である。また、帯電部材が感光体に直接接触しているため、接触部材のごみ等が付着し易く、高速機では、付着物による感光体表面の傷つきの問題が大きい。

他方、非接触帯電方式は、コロナ放電を用いるため、接触帯電方式に比して必然的に高電圧を要し、オゾンの発生はあるものの、印加領域を広く確保できるといったメリットがある。そのため、高速機においても感光体の表面を所定電位に帯電することが可能である。また、感光体には直接接触しないので、感光体の表面を傷つける惧が少ない。

ここで、本発明の説明図である図３を参照して、コロナ帯電を用いた帯電装置の構成を簡単に説明する。図３に示すように、該帯電装置では、高電圧が印加されるチャージャー線４１を有している。チャージャー線４２は、チャージャーケース４２内に保持され、シールドされている。チャージャーケース４２は、感光体と対向する面が開放されており、該開放された面を介してチャージャー線４１が感光体と対向するように配される。チャージャー線４１は、感光体の回転方向と直交する方向を軸方向として配される。

このような構成では、印加領域はチャージャーケースの幅（感光体の回転方向の幅）によって決まる。チャージャーケースの幅は、内部に備えるチャージャー線の本数を増加させることで、大きくすることができる。

ところで、コロナ帯電には、コロトロン帯電とスコロトロン帯電とがある（例えば、特許文献１）。コロトロン帯電とスコロトロン帯電との違いは、グリッド電極の有無にある。図３で示した帯電装置は、スコロトロン帯電であり、チャージャー線４１と感光体との間に、バイアス電圧が印加されるメッシュ状のグリッド電極４３が配置されている。

グリッド電極が配置されていないコロトロン帯電では、高圧電源を印加されたチャージャー線が振動するために感光体とチャージャー線との距離が印加工程中変化してしまい、感光体の回転方向と直交する方向において帯電電位にバラ付きが発生する。

これに対し、グリッド電極が配置されたスコロトロン帯電では、高圧電源を印加されたチャージャー線が振動しても、感光体とグリッド電極に印加されたバイアス電圧にてグリッド電極を通過するチャージャー線からの電流が吸い取られて帯電電位が規制され、感光体の表面電位は飽和し、均一になる。

感光体の帯電電位となる上記飽和値は、グリッド電極に印加される電圧によって制御することができる。チャージャー線に高圧電源が印加されることで発生する放電電位をＡ、グリッド電極に印加されるバイアス電圧をＢとした場合、Ａ＞ＢではＢとなり、Ａ≦ＢではＢ未満となる。スコロトロン帯電はコロトロン帯電に比べて構造が複雑で帯電効率も劣るが、帯電電位の均一性に優れ、コロナ帯電においては主流となっている。

上記グリッド電極としては、ＳＵＳ（厚み０．１ｍｍ）等の導電性の薄板に、スリットや六角形等の多角形の開口を複数、エッチング等の手法にて形成したものが用いられている。

そして従来、グリッド電極の目開きは、開口としてスリットを有するタイプのものであれば、スリット幅１．０ｍｍ〜１．４ｍｍ、スリットピッチが１．１６ｍｍ〜１．５６ｍｍ程度のものが多用されている。また、開口として六角形の開口を有するタイプのものであれば、開口の外接円の径２．５ｍｍ〜３．４ｍｍ、円のピッチ２．７５ｍｍ〜３．６５ｍｍ程度のものが多用されている。
特開平１０−１４２９０４（公開日：１９９８年５月２９日）

しかしながら、高速印字の要求にしたがって感光体の周速度がますます高速化される中、非接触帯電方式であっても、印加領域を広げる対応のみでは対処できず、感光体を所定の電位にまで到達させることが困難になってきている。

つまり、非接触帯電方式では、チャージャーケースの幅（感光体の回転方向の幅）を大きくすることで、印加領域を広げることができるが、感光体の周囲には、帯電装置だけでなく、現像装置やクリーニング装置、転写装置等、カールソンプロセスで用いられる周知の部材が種々配置される。そのため、チャージャーケースの幅を広げて印加領域を広げるにも限界があり、チャージャーケースの幅を広げ過ぎると、他の部材の配置スペースを確保するために、感光体のドラム径が大きくなり、画像形成装置を大型化してしまう。

なお、チャージャー線に印加する電圧を非常に高くすることで、印加領域を広げることなく高速機において感光体を所定の電位にまで到達させることも考えられるが、このような対策ではオゾンの発生量が必然的に増加してしまい、エコロジーに反するものとなるため、好ましくない。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであって、その目的は、オゾンの発生量を増加させることもなく、また、画像形成装置を大型化することもなく、高速機において感光体を所定の電位に帯電させることのできる帯電装置、電子写真装置を提供することにある。

本発明に係る帯電装置は、上記課題を解決するために、電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電装置であって、上記静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加される複数のワイヤーと、上記複数のワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、上記シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ状のグリッド電極とを備え、上記グリッド電極は、メッシュの目開きが互いに異なる粗領域及び密領域を有しており、上記粗領域と密領域とが、静電潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かってこの順に配置されていると共に、上記粗領域と密領域との境界が、上記静電潜像担持体の表面電位の強度を示す分布の谷に対応する位置にあることを特徴としている。

本発明の帯電装置は、電子写真装置に搭載されるものであり、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させるものである。この帯電装置は、上記静電潜像担持体と対向する位置に、静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置されており、複数のワイヤーと、シールド電極と、グリッド電極とを備えている。

シールド電極は、複数のワイヤーをシールドするものであり、静電潜像担持体と対向する面が開放されている。また、複数のワイヤーは、高電圧が印加されることによってコロナ放電を行う。グリッド電極はメッシュ状になっており、このコロナ放電により流れる電流の強度を調整するようになっている。

また、上記グリッド電極は、メッシュの目開きが互いに異なる粗領域及び密領域を有している。すなわち、このグリッド電極は、複数の開口部（メッシュ）を有しており、その開口部の大きさや、数、密度の異なる粗領域及び密領域を有している。

ここで、粗領域は、メッシュ部材の目開きが密領域に比して大きい方の領域であり、密領域は、粗領域に比してメッシュの目開きが小さい方の領域である。つまり、粗領域は密領域と比較して、開口間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、開口の面積が大きいと共に、単位面積当たりに存在する開口の数が少なく、密領域は粗領域と比較して、開口間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、開口の面積が小さいと共に、単位面積当たりに存在する開口部の数が多くなる。但し、粗領域と密領域で必ずしも開口間を形成する電極線の幅が同じである必要はなく、粗領域とは、密領域に対して開口のサイズが大きくて目が粗い状態であり、密領域とは粗領域に対して開口のサイズが小さく目が細かい状態である。

このように、グリッド電極が粗領域と密領域とを有することにより、各領域にて異なる電流調整を行うこととなり、帯電の制御を各領域に応じて行うことができる。

例えば、粗領域では、メッシュの目開きがより大きいため、ワイヤーから放電された電流を十分に通過させることができる。このため、静電潜像担持体表面に十分な電流を印加して、静電潜像担持体を十分に帯電させることができる。以下、この粗領域にて行う帯電を粗帯電と称することもある。

一方、密領域では、メッシュの目開きがより小さいために、ワイヤーから放電された電流を好ましい値に制御することが可能となる。このため、静電潜像担持体表面に印加させる電流の強度を制御して、静電潜像担持体の帯電を好ましい値に制御することができる。以下、この密領域にて行う帯電を調整帯電と称することもある。

また、本発明の帯電装置では、上記粗領域と密領域とが、静電潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かってこの順に配置されている。それゆえ、粗帯電と調整帯電とがこの順で行われるようになっている。

このように、静電潜像担持体表面へ印加する電流強度を変化させる調整が可能な複数の領域を有することで、粗帯電と調整帯電との両方を行うことが可能となる。また、粗帯電と調整帯電とをこの順で行うため、例え高速機の場合であっても、より安定した帯電を行うことが可能になる。

また、本発明の帯電装置は、複数のワイヤーを用いているため、静電潜像担持体の表面電位の強度分布は複数のピークを持つものとなる。換言すると、静電潜像担持体の表面電位の強度分布には谷が存在することになる。

なお、静電潜像担持体を帯電させることによって、静電潜像担持体表面には電流（ドラム電流）が流れる。このドラム電流の強度分布と静電潜像担持体の表面電位の強度分布とは対応している。すなわち、静電潜像担持体の表面電位の大きい部分ではドラム電流の値が大きくなり、静電潜像担持体の表面電位の小さい部分ではドラム電流の値が小さくなる。より詳細には、静電潜像担持体の表面電位の強度分布のピークがドラム電流の値の極大値（ドラム電流のピーク）となり、静電潜像担持体の表面電位の強度分布の谷がドラム電流の値の極小値（ドラム電流の谷）となる。

本発明のグリッド電極は、粗領域と密領域との境界が、上記静電潜像担持体の表面電位の強度を示す分布の谷に対応する位置（ドラム電流の谷に対応する位置）となる構成を有している。すなわち、粗領域と密領域との境界が、静電潜像担持体の表面電位の強度分布のピークと、それと隣り合うピークとの間に存在する強度分布の谷の部分に対応する位置に配置された構成を有している。

上述のように、ドラム電流のピークは、静電潜像担持体表面に流れる電流が大きい部分であるため、静電潜像担持体の帯電への寄与が大きい。このため、粗領域と密領域との境界を、ドラム電流のピーク付近に設定すると、わずかに境界の位置がずれただけで、静電潜像担持体表面に流れる電流が大きく変化してしまい、安定した帯電を行うことが困難となる。

一方、ドラム電流の谷は、静電潜像担持体表面に流れる電流が小さい部分であるため、静電潜像担持体の帯電への寄与が小さい。このため、粗領域と密領域との境界を、ドラム電流の谷付近に設定すると、境界の位置が少しずれたとしても、静電潜像担持体表面に流れる電流の変化量は小さい。その結果、安定した帯電を行うことができると共に、帯電の制御が容易になる。

従って、オゾンの発生量を増加させることもなく、画像形成装置を大型化することもなく、高速機において静電潜像担持体を所定の電位に帯電させることが可能となる。

本発明に係る帯電装置では、上記密領域の面積は、粗領域の面積よりも大きいことが好ましい。上記の構成によれば、調整帯電を行う領域を大きくすることができるため、安定した帯電を効率よく行うことができる。

本発明に係る帯電装置では、上記グリッド電極は、複数のスリットを有しており、上記粗領域のスリット幅が２．０〜２．６ｍｍ、スリットピッチが２．１５〜２．７７ｍｍであり、上記密領域のスリット幅が１．２〜１．６ｍｍ、スリットピッチが１．３５〜１．７７ｍｍであることが好ましい。上記の構成によれば、高速機において静電潜像担持体を所定の電位に帯電させることが可能となる。

本発明に係る帯電装置では、上記グリッド電極は、複数の多角形の開口を有しており、上記粗領域の開口に外接する外接円の径が４．０〜４．５ｍｍ、外接円のピッチが４．２５〜４．７７ｍｍであり、上記密領域の開口に外接する外接円の径が３．５〜４．０ｍｍ、外接円のピッチが３．７５〜４．２７ｍｍであることが好ましい。上記の構成によれば、高速機において静電潜像担持体を所定の電位に帯電させることが可能となる。

本発明に係る電子写真装置は、上記の課題を解決するために、表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、上記帯電装置が、上記静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加される複数のワイヤーと、該複数のワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ状のグリッド電極とを備えたスコロトロン帯電装置であり、上記グリッド電極は、メッシュの目開きが互いに異なる粗領域及び密領域を有しており、上記粗領域と密領域とが、静電潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かってこの順に配置されていると共に、上記粗領域と密領域との境界が、上記静電潜像担持体の表面電位の強度を示す分布の谷に対応する位置にあることを特徴としている。

上記の構成によれば、既に帯電装置として説明したように、安定した帯電を行うことができると共に、帯電の制御が容易である。また、オゾンの発生量を増加させることもなく、画像形成装置を大型化することもなく、高速機において静電潜像担持体を所定の電位に帯電させることが可能となる。

本発明に係る電子写真装置では、上記密領域の面積は、粗領域の面積よりも大きいことが好ましい。上記の構成によれば、調整帯電を行う領域を大きくすることができるため、安定した帯電を効率よく行うことができる。

本発明に係る電子写真装置では、上記グリッド電極は、複数のスリットを有しており、上記粗領域のスリット幅が２．０〜２．６ｍｍ、スリットピッチが２．１５〜２．７７ｍｍであり、上記密領域のスリット幅が１．２〜１．６ｍｍ、スリットピッチが１．３５〜１．７７ｍｍであることが好ましい。また、本発明に係る電子写真装置では、上記グリッド電極は、複数の多角形の開口を有しており、上記粗領域の開口に外接する外接円の径が４．０〜４．５ｍｍ、外接円のピッチが４．２５〜４．７７ｍｍであり、上記密領域の開口に外接する外接円の径が３．５〜４．０ｍｍ、外接円のピッチが３．７５〜４．２７ｍｍであることが好ましい。上記の構成によれば、高速機において静電潜像担持体を所定の電位に帯電させることが可能となる。

本発明に係る電子写真装置では、上記静電潜像担持体の周速度が４００ｍｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましい。上記の構成によれば、上記電子写真装置が高速機である場合においても安定した帯電を行うことができる。

本発明に係る電子写真装置では、上記グリッド電極に印加する電位が、静電潜像担持体表面の帯電電位として設定されている電位と略同じであることが好ましい。上記の構成によれば、静電潜像担持体表面をグリッド電極に印加した電位と同じ電位に帯電させることができる。

本発明に係る帯電装置は、以上のように、電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電装置であって、上記静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加される複数のワイヤーと、上記複数のワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、上記シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ状のグリッド電極とを備え、上記グリッド電極は、メッシュの目開きが互いに異なる粗領域及び密領域を有しており、上記粗領域と密領域とが、静電潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かってこの順に配置されていると共に、上記粗領域と密領域との境界が、上記静電潜像担持体の表面電位の強度を示す分布の谷に対応する位置にある構成である。

本発明に係る電子写真装置は、以上のように、表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、上記帯電装置が、上記静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加される複数のワイヤーと、該複数のワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ状のグリッド電極とを備えたスコロトロン帯電装置であり、上記グリッド電極は、メッシュの目開きが互いに異なる粗領域及び密領域を有しており、上記粗領域と密領域とが、静電潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かってこの順に配置されていると共に、上記粗領域と密領域との境界が、上記静電潜像担持体の表面電位の強度を示す分布の谷に対応する位置にある構成である。

それゆえ、本発明の帯電装置、電子写真装置では、安定した帯電を行うことができると共に、帯電の制御が容易になる。また、オゾンの発生量を増加させることもなく、画像形成装置を大型化することもなく、高速機において静電潜像担持体を所定の電位に帯電させることが可能となる。

本発明の一実施形態について図１ないし図８に基づいて説明すると以下の通りである。

まず、図７に基づいて、本実施の形態である帯電装置４を搭載する画像形成装置（電子写真装置）である全体構成を簡単に説明する。

本画像形成装置は、所定のシート（記録用紙）に、画像データに応じたモノクロ画像を形成するものである。本画像形成装置は、図２に示すように、露光ユニット１、現像装置２、ドラム状の感光体３、帯電装置４、クリーナユニット５、及び定着ユニット６等よりなる画像形成部７と、給紙部８と、排紙部９とを備えている。

帯電装置４は、静電潜像担持体である感光体３の表面を所定の電位に均一に帯電させるためのものである。本画像形成装置では、感光体３は周速度６００ｍｍ/ｓｅｃで高速回転される。詳細については後述するが、該帯電装置４には、画像形成装置を大型化することなく高速回転される感光体３表面を均一に安定して帯電するための工夫が施されている。

露光ユニット１は、帯電装置４によって均一に帯電された感光体３の表面を入力された画像データに応じて露光し、該表面に画像データに応じた静電潜像を形成するものである。露光ユニット１として、ここではレーザ照射部１１および反射ミラー部１２を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）１３を用いる構成を例示したが、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる構成としてもよい。さらに、本画像形成装置では、高速印字処理に伴う照射タイミングの高速化を低減すべく、複数のレーザ光を利用する手法を採用している（具体的には２ビーム手法）。

現像装置２は、感光体３の表面に形成された静電潜像を黒トナーで顕像化するものである。クリーナユニット５は、現像・画像転写後における感光体３の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。

転写機構１０は、上述のようにして感光体３の表面で顕像化された静電像（未定着トナー）を、自身が搬送するシート上に転写するものである。転写機構１０は、シートに対して静電像が有する電荷の逆極性の電界を印加する。例えば、静電像が（―）極性の電荷を有している時は、転写機構１０の印加極性は（＋）極性となる。

転写機構１０には、駆動ローラ１０１と従動ローラ１０２及び他のローラに巻回された転写ベルト１０３が配置されている。該転写ベルト１０３は、所定の抵抗値（１×１０９〜１×１０１３Ω・cmの範囲）を有する。

また、感光体３と転写ベルト１０３の接触部には駆動ローラ１０１及び従動ローラ１０２とは異なった導電性で転写電界を印加することが可能な導電性ローラ１０５が配置されている。該導電性ローラ１０５には、弾性が持たされており、これにより、感光体３と転写ベルト１０３とは、転写ニップと称される所定の幅を有する面で接触するようになり、搬送されるシートへの転写効率の向上を図っている。

さらに、転写ベルト１０３の転写領域の下流側における転写ベルト１０３の背面側には、搬送されるシートが転写領域で印加された電界を除電して次工程への搬送をスムーズに行わせるための除電ローラ１０６が配置されている。

その他、転写機構１０には、転写ベルト１０３のトナー汚れを除去するクリーニングユニット、及び転写ベルト１０３の除電を行う除電機構が配置されている。なお、該除電機構、及び前述の除電ローラ１０６としては、本画像形成装置を介して接地する。

転写機構１０でシート上に転写された静電像（未定着トナー）は、定着ユニット６に搬送されることで未定着トナーが溶融されシート上に定着される。

定着ユニット６は、加熱ローラ６１、加圧ローラ６２を備えており、加熱ローラ６１の外周部には、シート剥離爪、ローラ表面温度検出部材（サーミスター）、ローラ表面クリーニング部材が配置され、内周部には加熱ローラ表面を所定温度（定着設定温度：概ね１６０〜２００℃）とする熱源を有している。

他方、加圧ローラ６２は、ローラの両端部で前記加熱ローラ６１に対し所定圧量で加圧ローラ６２が圧接することが可能な加圧部材が配置され、さらに加圧ローラ６２の外周には加熱ローラの外周と同様にシート剥離爪、ローラ表面のクリーニング部材が配置されている。

このような定着ユニット６は、定着ニップ部と称される加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との圧接部６００において、搬送されるシート上の未定着トナーを加熱ローラ６１表面の温度での溶融と、圧接力でのシート上への投鋲作用で未定着トナーをシート上に定着する。

給紙部８は、画像形成に使用するシートを蓄積し、上記した画像形成部７へとシートを供給するものである。本画像形成装置では、高速印字処理を行うことを目的とするため、画像形成部の下方に、定型サイズを各々の給紙トレイに５００〜１５００枚収納可能な複数の給紙トレイを備えた多段給紙装置が配置されると共に、該多段給紙装置の側方には、複数の種類のシートを多量に収納可能な大容量給紙カセット８３が配置されている。また、画像形成部７の側壁に、主として不定型サイズの印字等に用いる手差し給紙トレイ８２が配置されている。

排紙部９は、本画像形成装置において手差しトレイ８２とは反対側の側面に配置されている。図２では、排紙部９が１段の排紙トレイ９１よりなる構成を例示しているが、排紙トレイ９１に代えて、排紙シートの後処理装置（ステープル、パンチ処理等々）、複数段排紙トレイをオプションとして配置することも可能である。

続いて、シート搬送工程について説明する。給紙部８にある複数の給紙トレイの中から印字要求に合致するシートを収容する給紙トレイが選択され、該選択された給紙トレイよりシートが給紙される。給紙されたシートは、図２に示す搬送路１５の中を、複数の搬送ローラ１６‥によって、転写機構１０の直前に配置されたレジストローラ３５まで搬送され、ここで一旦停止される。一旦停止したシートは、シートの先端と感光体３上の静電像を合致させるタイミングにてレジストローラ３５が再回転されることで、転写機構１０へと搬送され、静電像が転写される。その後、シートは、定着ユニット６に送られて静電像が固着され、その後、排紙部９の排紙トレイ９１に排出される。

また、本画像形成装置では、定着ユニット６から排紙トレイ９１までの搬送経路を、コピーモード、プリンタモード、ＦＡＸモード等の動作モード、及び片面印字か両面印字かの印字モードによって異ならせるようになっている。

通常、コピーモードでは、ユーザが装置の近傍で操作を行うことから“フェースアップ排出”と呼ばれる印字面（画像形成面）を上に向けた排出が多く用いられている。一方、プリンタモード及びＦＡＸモードでは、ユーザが装置の近傍に居ない状態が多いことから、排出されるシートをページ順に揃えることのできる、印字面（画像形成面）を下に向けたフェースダウン排出が多く用いられている。

本画像形成装置では、定着ユニット６から排紙トレイ９１へと至る搬送路として、図８に示すように、複数の搬送路Ｉ〜ＶＩと、複数の分岐爪Ａ〜Ｅとが配置されている。位置が固定されている分岐爪Ｅを除き、分岐爪Ａ〜Ｄにはそれぞれに対応してソレノイド等からなる図示しない爪位置切換え手段が設けられており、該手段が図示しないのＣＰＵ等からなる制御装置にてオン・オフされることによって、シートを案内する搬送路を選択するようになっている。

(1)片面印字でフェースアップ排出
定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３０を通過する直前に、分岐爪Ａは、排紙ローラ３２へと繋がる搬送路Ｉを開放し、搬送路ＩＩを遮蔽する。これにより、搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されて搬送路Ｉを通過し、排紙ローラ３２を経て排紙トレイ９１上に排出される。

(2)片面印字でフェースダウンの排出
定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３０を通過する直前に、分岐爪Ａは搬送路ＩＩを開放し、搬送路Ｉを遮蔽する。さらに分岐爪Ｃは搬送路ＩＩＩを開放し、搬送路Ｖを遮蔽する。搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されることによって、搬送路ＩＩを通過し、シート先端の腰と搬送力とで分岐爪Ｂを移動し、搬送路ＩＩＩを開放した後に、分岐爪Ｃに案内されることで搬送路ＩＩＩに導かれる。シートの後端が分岐爪Ｅの位置に到達すると、シートの搬送が一旦停止し、分岐爪Ｃは搬送路ＩＶを開放し、搬送路Ｖを遮蔽する。この時に分岐爪Ｂは、図示してはいないが、分岐爪保持シャフトに配置される弾性部材（バネ等）によって自然に位置変位していて搬送路ＩＩを遮蔽する形態となる。このような状態になった後に、反転搬送ローラ３３が逆回転することでシートの再搬送が行われ、前記分岐爪Ｅの位置に滞留する後端から搬送路ＩＶを通過した後に排紙ローラ３２を経て排紙トレイ９１に排出される。

(3)両面印字の印字手法での排出
第１面（表面）印字が終了し、定着ユニット６を通過したシートが搬送ローラ３１を通過する直前に、分岐爪Ａは搬送路ＩＩを開放し、搬送路Ｉを遮蔽する。更に分岐爪Ｃは搬送路Ｖを開放し、搬送路ＩＩＩを遮蔽する。また、分岐爪Ｄは搬送路ＩＶを開放する。搬送されるシートは、その先端部が分岐爪Ａに案内されることによって、搬送路ＩＩを通過し、シート先端の腰と、搬送力で分岐爪Ｂを移動した後に、分岐爪Ｃに案内されることで搬送路Ｖ、並びに搬送路ＩＶに導かれる。シートの後端が搬送路ＩＶに到達すると、シートの搬送が一旦停止する。（第１面のスイッチバックの完了）その後、分岐爪Ｄが搬送路Ｖを遮蔽し、分岐爪Ｅへの搬送路が開放されると、スイッチバックローラ３４が逆回転することでシートの再搬送が行われ、前記搬送路ＩＶの位置に滞留する後端から分岐爪Ｅを介して搬送路ＩＩＩを通過したシートは、前記印字処理工程（転写機構）の直前に配置されるレジストローラ３５まで搬送される。その後に、第２面（裏面）印字が終了し、定着ユニット６を通過したシートは、前記(1)の〔片面印字でフェースアップの排出〕と同様の処理がなされて排紙トレイ９１上に排出される。

次に、本実施の形態である帯電装置４について詳細に説明する。

図３（ａ）（ｂ）に、上記帯電装置４の構成を示す。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。

帯電装置４は、チャージャー線４１と、チャージャーケース４２と、グリッド電極４３とを備えている。チャージャー線４１は、電極４４より高電圧が印加されるワイヤー部材であり、チャージャーケース４２内部において、ホルダー部材４６・４６にて保持されている。ここでは、チャージャー線４１は２本配置されており、２本のチャージャー線４１・４１に、電極４４より同じ電圧は印加される。なお、チャージャー４１は、３本以上であってもよく、また、各チャージャー線４１・４１に対して異なる電圧を印加することもできる。

チャージャーケース４２は、チャージャー線４１の軸方向を長手方向とし、感光体と対向配置される面が開放された導電性の箱型部材である。チャージャーケース４２には、電極４５よりチャージャー線４１とは異なる電圧が印加されるようになっている。

グリッド電極４３は、上記チャージャーケース４２における開放された面に配置され、チャージャー線４１とは異なるバイアス電圧が印加されるようになっている。ここでは、グリッド電極４３に対しても、電極４５よりチャージャーケース４２と同じ電圧が印加される。なお、グリッド電極４３とチャージャーケース４２とが絶縁されていて、それぞれに異なる電圧が印加されてもよい。

上記グリッド電極４３は、複数の開口を有する導電性のメッシュ部材である。開口の形状としては、図１（ａ）に示すスリット５０や、図２（ａ）に示す多角形の開口５１等がある。そして、グリッド電極４３は、目開きが粗である粗領域２５と、目開きが密である密領域５３とを有している。グリッド電極４３の目開きは、スリットタイプであればスリット幅及びスリットピッチにて規定され、多角形の開口を有するタイプであれば、外接する円の径とピッチで規定される。

図１（ｂ）に、図１（ａ）に示すグリッド電極４３におけるスリット幅ＳＷ及びスリットピッチＳＰを示す。スリット幅ＳＷとは、１つのスリット５０の幅（スリットの長手方向と直交する方向の寸法）を表すものであり、スリットピッチＳＰとは、スリットの長手方向と直交する方向に隣り合う２つのスリット５０・５０の各中心線（スリットの長手方向に伸びる中心線）の間隔を表すものである。

また、図２（ｂ）に、図２（ａ）示すグリッド電極４３における開口に外接する外接円の径ＨＷ及び、外接円のピッチＨＰを示している。外接円のピッチＨＰは、隣り合う２つの開口５１・５１の各外接円の中心点の間隔を表すものである。

目開きが粗とは、目開きが密である場合と比較して、スリット５０・５１間、或いは開口５１・５１間を形成する電極線の幅を同じとした場合に、スリット５０或いは開口５１の面積が大きく、かつ、単位面積当たりに存在するスリット５０或いは開口５１の数が少ない状態である。

具体的に説明すると、図１に示すグリッド電極４３は、スリット間を形成する電極線の幅を０．１５ｍｍ〜０．１７ｍｍとして、粗領域５２におけるスリット幅ＳＷが２．４ｍｍ（スリットピッチＳＰが２．５５ｍｍ〜２．５７ｍｍ）に設定されており、密領域５３におけるスリット幅が１．４ｍｍ（スリットピッチＳＰが１．５５ｍｍ〜１．５７ｍｍ）に設定されている。

ただし、ここで例示したグリッド電極４３の目開きの具体例は、あくまでも一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スリット間を形成する電極線の幅を０．１５ｍｍ〜０．１７ｍｍとした場合に、粗領域５２のスリット幅ＳＷを２．０ｍｍ〜２．６ｍｍ（スリットピッチＳＰを２．１５ｍｍ〜２．７７ｍｍ）と設定し、密領域５３のスリット幅ＳＷを１．２ｍｍ〜１．６ｍｍ（スリットピッチＳＰを１．３５ｍｍ〜１．７７ｍｍ）と設定することができる。

また、図２に示すグリッド電極４３の場合は、スリット間を形成する電極線の幅を０．２５ｍｍ〜０．２７ｍｍとして、粗領域５２における外接円の径ＨＷは４．２５ｍｍ（外接円のピッチＨＰが４．５ｍｍ〜４．５２ｍｍ）に設定されており、密領域５３における外接円の径ＨＷは３．７５ｍｍ（外接円のピッチＨＰが４．０ｍｍ〜４．０２ｍｍ）に設定されている。

ただし、図２に示すグリッド電極４３の場合においても、例示したグリッド電極４３の目開きの具体例は、あくまでも一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スリット間を形成する電極線の幅を０．２５ｍｍ〜０．２７ｍｍとした場合に、粗領域５２の外接円の径ＨＷを４．０ｍｍ〜４．５ｍｍ（外接円のピッチＨＰを４．２５〜４．７７ｍｍと設定し、密領域５３の外接円の径ＨＷを３．５〜４．０ｍｍ（外接円のピッチＨＰを３．７５〜４．２７ｍｍ）と設定することができる。

すなわち、図１及び図２のいずれの場合においても、スリット幅を形成する電極線の幅はほぼ同じであり、粗領域５２は密領域５３と比較して、スリット５０（開口５１）の面積は大きく、かつ、単位面積当たりに存在するスリット５０（開口５１）の数は少なくなっている。一方、密領域５３は粗領域５２と比較して、スリット５０（開口５１）の面積は小さく、かつ、単位面積当たりに存在するスリット５０（開口５１）の数は多くなっている。

また、感光体３を帯電させるに際して、帯電装置４のチャージャー線４１に電圧を印加すると、各チャージャー線４１がコロナ放電することによって感光体３表面が帯電し、感光体３表面に電流が流れる。この電流を「ドラム電流」と称する。

感光体３の表面電位は、その箇所に応じて強弱が異なっている。この強弱の違いを表した分布が感光体表面電位の分布となる。ドラム電流の値は、感光体表面電位の強弱の分布に応じた電流値となる。すなわち、ドラム電流の強弱を示す分布（ドラム電流の分布）と感光体表面電位の強弱を示す分布（感光体表面電位の分布）とが対応している。従って、感光体表面電位が大きい部分ではドラム電流の値が大きくなり、感光体表面電位の小さい部分ではドラム電流の値が小さくなる。

感光体表面電位は、各チャージャー線と感光体の中心軸とを結ぶ直線上の感光体表面が最も大きく、それら各直線の間は小さくなる。すなわち、感光体表面電位の分布は、各チャージャー線と感光体の中心軸とを結ぶ直線上の感光体表面にピークを有し、その間に谷を有する分布となる。

上記帯電装置４のグリッド電極は、粗領域５２と密領域５３との境界が、上記感光体表面電位の小さい部分に位置するように配置されている。つまり、上記境界と感光体３の中心軸とを結ぶ直線が、２つのチャージャー線と感光体の中心軸とを結ぶ直線の間に存在するように配置されており、好ましくは、感光体表面電位の谷に対応する位置となるように配置されている。

ここで、感光体３表面に流れるドラム電流（感光体表面電位）の分布について説明する。図４は、チャージャー線４１に電圧を印加した際における、感光体３表面に流れるドラム電流の強度分布を示すグラフである。なお、図４では、粗領域や密領域のない目開きがシングルパターンのスリットを有するグリッド電極を用いた場合を例に挙げている。また、グリッド電極としては、スリット幅が異なる３種類（０．６ｍｍ、１．２ｍｍ、２．４ｍｍ）のグリッド電極を用いている。

図４に示す感光体上の長さとは、帯電装置４の中心部（各チャージャー線間の中央部）に対応する感光体上の点を０．０ｍｍとして、感光体３の回転方向下流側や上流側への距離を表したものであり、感光体３の回転方向下流側から上流側に向かって−３０．０ｍｍ〜３０．０ｍｍとなっている。

図４に示すように、いずれのグリッド電極を用いた場合においても、ドラム電流の分布は、ピーク（極大値）を２つ、谷（極小値）を１つ有する分布となる。このドラム電流の強度の分布を感光体上の長さに対応する部分に模式的に投影したものを図５に示す。図５には、ドラム電流の強度分布５４が模式的に記されている。図４及び図５に示すように、ドラム電流のピークの位置は、チャージャー線が設けられている部分に対応した位置（チャージャー線と感光体の中心軸とを結ぶ直線上にある感光体表面の位置）となっており、ドラム電流の谷の位置は、２本のチャージャー線間の中央部分に対応した位置（各チャージャー線と感光体の中心軸とを結ぶ直線間の中央部分）よりもやや上流側に位置している。

また、この分布から分かるように、スリット幅が大きいほどドラム電流は大きくなっている。ただし、スリットピッチを変化させた場合であっても、分布のピークの位置や谷の位置はほぼ同じである。このことから、スリットピッチを変化させた場合であっても、ピークの大小に差はあるものの、分布の形状はほぼ同じであることが分かる。

このため、スリットピッチの異なる２つの領域（粗領域及び密領域）を有するグリッド電極を用いた場合には、ピーク及び谷の位置は図４に示す分布とほぼ同じであって、ドラム電流の大きさがピークによって異なる分布になるものと考えられる。

さらに、本実施の形態のグリッド電極は、その粗領域と密領域との境界の位置がドラム電流の谷に対応する位置となるように配置されている。この場合、ドラム電流の分布における谷を挟む両領域で異なる大きさのドラム電流を流すことが可能になる。つまり、粗領域と密領域との境界を、ドラム電流の分布の谷の位置とほぼ同じ位置とすることで、各ワイヤーのコロナ放電によるドラム電流の各ピークが、各々粗領域及び密領域に対応するようになる。このため、ドラム電流の小さい部分で粗帯電及び調整帯電を変化させることができる。

ドラム電流の小さい部分（谷の部分）は、感光体表面に流れる電流値が小さいため、感光体の帯電への寄与は小さい。一方、ドラム電流の大きい部分（ピークの部分）は、感光体表面に流れる電流値が大きいため、感光体の帯電への寄与は大きい。すなわち、粗領域と密領域との境界を、ドラム電流のピーク付近にした場合には、境界が少し変化しただけで、感光体表面に流れる電流値が大きく変化してしまい、安定した帯電を行うことが困難である。これに対して、粗領域と密領域との境界を、ドラム電流の谷付近にした場合には、境界が多少変化しても、感光体表面に流れる電流値の変化量は小さく、安定した帯電を行うことができる。従って、帯電の制御が容易になる。

また、グリッド電極は、感光体の回転方向に対して、粗領域が上流側で密領域が下流側となるように配置されている。このように配置することにより、粗帯電と調整帯電とをこの順で行うことができる。この場合、印加する電流量の異なる調整を２段階で行うことができる。すなわち、粗領域にてある程度のドラム電流を印加しておき、密領域にて印加する電流量の微調整を行うことで帯電を制御することが可能になる。その結果、高速機において帯電不足となったり、過剰帯電となったりすることを回避できる。

また、上記帯電装置４は、感光体３に対し、感光体３の回転方向と直交する方向を長手方向とし、電極４４・４５が設けられている側を画像形成装置の奥側にして配置される。そして、感光体３を帯電させるに際しては、各チャージャー線４１に４ＫＶ〜６ＫＶ程度の電圧が印加されると共に、グリッド電極４３に感光体３の帯電電位に応じたバイアス電圧が印加される。ここで、グリッド電極４３が、上流側から下流側に向かって、目開きの異なる粗領域５２及び密領域５３を有する構成となっているので、オゾンの発生量を増加させることもなく、また、画像形成装置を大型化することもなく、高速機において感光体３を所定の電位に安定して帯電させることが可能となる。

なお、チャージャー線が３本以上である場合には、ドラム電流の分布は、チャージャー線の数と同数のピーク、及びこのピークの数より１つ少ない数の谷を有する分布になる。この場合、グリッド電極の粗領域と密領域との境界の位置は、いずれかの谷と対応する位置になっていればよい。中でも、密領域の大きさが粗領域の大きさと同じであるか、もしくは大きくなるように配置することが好ましい。

すなわち、ピークの数が偶数の場合には、粗領域及び密領域の境界は、中央にある谷もしくはそれよりも上流側の谷に対応する位置にあることが好ましい。また、ピークの数が奇数の場合には、粗領域及び密領域の境界は、中央にあるピークよりも上流側にある谷に対応する位置にあることが好ましい。

このように、密領域の大きさを粗領域の大きさと同じであるか、もしくは大きくなるようにすることによって、調整帯電用の領域を大きくすることができるので、より安定した帯電を行うことが可能になる。

また、本実施の形態では、複数のワイヤーに対して同じ電圧を印加しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、複数のワイヤーに対して異なる電圧を印加してもよい。

本願出願人は、スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、チャージャーケースの幅を大きくして印加領域を広げる以外の対応で、高速回転される感光体を所定の電位に安定して帯電させることを可能とすべく種々検討を行った。

検討においては、帯電装置４の搭載を予定している電子写真装置である画像形成装置を使用し、条件を変更して、チャージャー線に流す電流（以下、ワイヤー電流とも記載）と感光体の表面電位（以下、ドラム表面電位とも記載）との関係を調べた。ここでは、ワイヤー電流の上限を９００μＡまでとした。これは、９００μＡを超えると、オゾン発生量が著しく増加するためである。以下、実施例及び比較例により具体的に説明する。

（実施例１）
本実施例では、グリッド電極として、粗領域のスリット幅が２．４ｍｍ（スリットピッチが２．５５ｍｍ〜２．５７ｍｍ）であり、密領域のスリット幅が１．４ｍｍ（スリットピッチが１．５５ｍｍ〜１．５７ｍｍ）のものを用いた。

また、本実施例では、感光体の周速度を６００ｍｍ／ｓとした。また、グリッド電極に印加する電圧（グリッド電位）は、ドラム表面電位の目標電位である６５０Ｖとした。また、チャージャー線には、Φ６０μのタングステンワイヤーを使用し、２本配置した。各チャージャー線の電極は共通とした。この条件にて、ワイヤー電流を３００μＡ〜９００μＡまで変化させ、ドラム表面電位を測定した。この測定結果を図６に示す。

図６は、ワイヤー電流とドラム表面電位との関係を示すグラフである。図６に示すように、ワイヤー電流が大きくなるにつれてドラム表面電位は上昇する。また、ワイヤー電流が９００μＡに近づくにつれて、ドラム表面電位は目標電位の６５０Ｖに近づき、９００μＡにて６５０Ｖに到達する。つまり、本実施例においては、目標電位又はそれに近い電位を得ることができると共に、ワイヤー電流を高電流とした場合においても目標電位である６５０Ｖを超えることがない。すなわち、高速機においても所定電位の帯電が実現されていることが分かる。

（比較例１）
本比較例では、グリッド電極として、スリット幅及びスリットピッチが全面において同じである、いわゆるシングルパターンのグリッド電極を用いている。なお、本比較例に用いたグリッド電極のスリット幅は１．４ｍｍ（スリットピッチは１．５５ｍｍ〜１．５７ｍｍ）である。

また、本比較例では、感光体の周速度、グリッド電位、ワイヤー電流等の各条件は上記実施例１と同様の条件とし、ドラム表面電位を測定した。この測定結果を図６に示す。

図６に示すように、本比較例においても、ワイヤー電流が大きくなるにつれてドラム表面電位は上昇する。ただし、ワイヤー電流として９００μＡの高電流を流した場合においても、ドラム表面電位は６１５Ｖまでしか上昇せず、目標電位に到達しなかった。すなわち、所定の電位に帯電させることはできなかった。

（比較例２）
本比較例においても、グリッド電極としてシングルパターンのものを用いた。なお、本比較例に用いたグリッド電極のスリット幅は１．８ｍｍ（スリットピッチは１・９５ｍｍ〜１．９７ｍｍ）である。また、本比較例においても、感光体の周速度、グリッド電位、ワイヤー電流等の各条件は上記実施例１と同様の条件とし、ドラム表面電位を測定した。この測定結果を図６に示す。

図６に示すように、本比較例においても、ワイヤー電流が大きくなるにつれてドラム表面電位は上昇する。ただし、ワイヤー電流が７００μＡとなった時点でドラム表面電位が６５３Ｖとなり、目標電位を超えてしまった。すなわち、所望の電位に帯電させることはできなかった。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

（ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、スコロトロン帯電を用いた帯電装置に備えられたグリッド電極における目開きを説明する図面である。 （ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、スコロトロン帯電を用いた帯電装置に備えられた他のグリッド電極における目開きを説明する図面である。 （ａ）（ｂ）共に、本発明の実施の一形態を示すものであり、スコロトロン帯電を用いた帯電装置の構成を示す図面である。 スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、グリッド電極のスリット幅を可変させた場合の、感光体上の長さとドラム電流との関係を示す図面である。 本発明の実施の一形態を示すものであり、ドラム電流の分布を感光体上の長さに対応する部分に模式的に投影した図面である。 スコロトロン帯電を用いた帯電装置において、グリッド電極のスリット幅を可変させて感光体を帯電させた場合の結果を示す図面である。 本実施の一形態である帯電装置が搭載された画像形成装置の構成を示す図面である。 図７の画像形成装置における、定着ユニットから排紙トレイへと至る搬送路の構成を説明する図面である。

符号の説明

３ 感光体（静電潜像担持体）
４ 帯電装置
４１ チャージャー線
４２ チャージャーケース（シールド電極）
４３ グリッド電極
５０ スリット（開口）
５１ 多角形の開口
５２ 粗領域
５３ 密領域

Claims (5)

1. 表面に静電潜像が形成され回転駆動される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を所定の電位に帯電させる帯電装置とを備える電子写真装置であって、
   上記帯電装置が、上記静電潜像担持体と対向する位置に、該静電潜像担持体の回転方向と直交する方向を軸方向として配置され、高電圧が印加される複数のワイヤーと、該複数のワイヤーをシールドし、上記静電潜像担持体と対向する面が開放されたシールド電極と、該シールド電極の開放された面に配置されたメッシュ状のグリッド電極とを備えたスコロトロン帯電装置であり、
   上記シールド電極と上記グリッド電極とで囲まれる一つの空間内に、上記複数のワイヤーが配置されており、
   上記グリッド電極は、メッシュの目開きが互いに異なる粗領域及び密領域を有しており、
   上記粗領域と密領域とが、静電潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かってこの順に配置されていると共に、
   上記粗領域と密領域との境界が、上記静電潜像担持体の表面電位の強度を示す分布の谷に対応する位置にあり、
   上記静電潜像担持体の周速度が４００ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする電子写真装置。
2. 上記密領域の面積は、粗領域の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置。
3. 上記グリッド電極は、複数のスリットを有しており、
   上記粗領域のスリット幅が２．０〜２．６ｍｍ、スリットピッチが２．１５〜２．７７ｍｍであり、上記密領域のスリット幅が１．２〜１．６ｍｍ、スリットピッチが１．３５〜１．７７ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真装置。
4. 上記グリッド電極は、複数の多角形の開口を有しており、
   上記粗領域の開口に外接する外接円の径が４．０〜４．５ｍｍ、外接円のピッチが４．２５〜４．７７ｍｍであり、上記密領域の開口に外接する外接円の径が３．５〜４．０ｍｍ、外接円のピッチが３．７５〜４．２７ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真装置。
5. 上記グリッド電極に印加する電位が、静電潜像担持体表面の帯電電位として設定されている電位と略同じであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子写真装置。

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