JP5112478B2 - 帯電装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、コロナ帯電方式の帯電装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置においては、非接触型の帯電方式としてコロナ帯電方式が従来から用いられている。コロナ帯電方式は、コロナ放電で発生したイオンを感光体ドラムなどの像担持体表面に導いて帯電させる帯電方式である。

ところで、コロナ帯電方式の帯電装置では、コロナ放電によって生成された硝酸イオンが画像形成動作の停止中に感光体ドラムに移行して付着することにより、その後に形成される画像に白抜け等の画像欠陥が生じるという問題がある。

この問題について、図１３を用いてより詳細に説明する。図１３は、感光体ドラム３に白抜け画像が発生するメカニズムを模式的に示す説明図である。

図１３に示すように、帯電装置５のコロナ放電によってオゾン（Ｏ_３）が発生する。この発生したオゾン（Ｏ_３）は空気中の窒素を酸化して窒素酸化物（ＮＯｘ）を生成する。生成した窒素酸化物（ＮＯｘ）は、空気中の水分と反応して硝酸（ＨＮＯ_３）に変化する。硝酸は画像形成動作が終了した後の画像形成装置の放置時に帯電装置５の近傍部で感光体ドラム３の表面に付着する。すると、感光体ドラム３における硝酸イオンが付着した部分の表面抵抗が変化して電荷保持能力が低下し、その後に画像形成を行ったときに白抜け画像が発生する。

このような問題を解決するために、従来のコロナ帯電方式の帯電装置では、帯電装置内の空気を装置外部に排出するファンを設けることによって画像形成動作の停止後に帯電装置内に残留するＮＯｘを低減し、画像形成装置の放電時に感光体ドラムに付着する硝酸を低減させている。

また、特許文献１には、シールドケースにおける放電電極側の面に無孔で実質上連続した水酸化アルミニウムの塗膜を塗布し、この水酸化アルミニウムによってＮＯｘの不可逆中和反応を生じさせる技術が開示されている。

特開昭６２−７０６５号公報（昭和６２年１月１４日公開）

しかしながら、帯電装置内の空気を排出するファンを設ける構成では、一般に画像形成装置の動作を停止させてから所定時間経過した後にファンの動作は停止されるので、帯電装置内に残留する硝酸の低減効果には限界がある。また、帯電装置内に残留する硝酸の低減効果を向上させるために画像形成装置の停止時もファンを動作させ続けることが考えられるが、その場合には消費電力が増大してしまう。

また、特許文献１の技術では、上記の不可逆中和反応によって水酸化アルミニウムが消耗するので、硝酸による悪影響を長期間にわたって安定して防止することができない。このため、特許文献１の技術では、水酸化アルミニウムが化学反応によって消耗して硝酸を中和する能力が低下する度に、帯電装置自体を交換する必要がある。

また、特許文献１の技術において使用済みのシールドケースを再利用する場合、無孔で実質上連続した水酸化アルミニウムの塗膜を再形成するためには、塗布されている水酸化アルミニウムの塗膜を剥がして除去する処理を行ってから新たな水酸化アルミニウムを塗布しなおす処理を行う必要があり、非常に手間とコストがかかる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コロナ帯電方式の帯電装置において、コロナ放電によって生じる硝酸に起因する画質の低下を、低コストで長期間にわたって安定して防止することにある。

本発明の帯電装置は、上記の課題を解決するために、電子写真方式の画像形成装置に回転可能に備えられる像担持体に対向するように配置され、上記像担持体の表面を帯電させるコロナ帯電方式の帯電装置であって、放電電極と、上記放電電極が備えられている空間を少なくとも上記放電電極と上記像担持体との対向面を除いて覆うシールドケースとを備えており、上記シールドケースにおける上記放電電極との対向面に、アルミニウムからなるシート状部材が貼り付けられていることを特徴としている。

上記の構成によれば、放電に伴って発生する硝酸をシート状部材に吸着させて蓄積させることによって帯電動作の停止時に像担持体の表面に移行する硝酸の量を低減し、像担持体の表面に硝酸が付着することによって生じる白抜け画像欠陥を長期間にわたって安定して抑制することができる。また、シート状部材を貼り付けるだけでよいので、アルミニウム製のシールドケースを用いる構成やシールドケースの内壁面に水酸化アルミニウムを塗布する構成に比べて低コストで白抜けの抑制効果を得ることができる。すなわち、上記の構成によれば、コロナ放電によって生じる硝酸に起因する白抜け画像欠陥を低コストで長期間にわたって安定して防止することができる。

また、上記シート状部材は、上記シールドケースにおける上記放電電極との対向面のうち、上記放電電極よりも上記像担持体の回転方向下流側の対向面に貼り付けられている構成としてもよい。例えば、上記シールドケースは、四角筒の延伸方向に平行な４つの側面のうちの１つの側面を開放面とし、残りの３つの側面を閉鎖面とした形状であり、上記開放面が上記像担持体に対向し、上記延伸方向が上記像担持体の回転軸方向と平行になるように配置され、上記シート状部材は、上記閉鎖面のうち上記放電電極よりも上記像担持体の回転方向下流側に配置される閉鎖面に、当該閉鎖面における上記開放面側の端部から所定範囲までの領域を覆うように上記シールドケースの延伸方向に沿って貼り付けられている構成としてもよい。

上記の構成によれば、放電電極とシールドケースとの間に生じるコロナ風および像担持体の回転に伴って生じる風によって放電生成物の移動量が多くなる位置にシート状部材を貼り付けることになるので、硝酸イオンを効果的に吸着させることができる。また、少ない量のシート状部材で白抜け画像欠陥の発生を防止できるので、シート状部材を貼り付けることによるコストの増加を最低限に抑えることができる。

また、上記シート状部材が貼り付けられる上記閉鎖面の面積に対する上記シート状部材の面積の比率が８８％以上１００％以下である構成としてもよい。

上記の構成によれば、白抜け画像欠陥および像流れ（文字にじみ等）画像結果を適切に抑制することができる。

また、上記シート状部材の膜厚は３０μｍ以上８０μｍ以下であってもよい。シート状部材の膜厚を上記範囲にすることにより、硝酸を適切に吸着させることができる。

また、上記シート状部材は、上記シールドケースに対して着脱可能に貼り付けられる構成であってもよい。

上記の構成によれば、例えばシート状部材による硝酸の累積吸着量が増大して吸着性能が低下した場合などに、シート状部材を剥がして新たなシート状部材に貼りかえる処理を容易に行うことができる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの帯電装置を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、コロナ放電によって生じる硝酸に起因する白抜け画像欠陥を低コストで長期間にわたって安定して防止することができる。

以上のように、本発明の帯電装置は、放電電極と、上記放電電極が備えられている空間を上記放電電極と上記像担持体との対向面を除いて覆うシールドケースとを備えており、上記シールドケースにおける上記放電電極との対向面に、アルミニウムからなるシート状部材が貼り付けられている。

上記の構成によれば、コロナ放電によって生じる硝酸に起因する白抜け画像欠陥を低コストで長期間にわたって安定して防止することができる。

本発明の一実施形態にかかる帯電装置の断面図である。 図１の帯電装置を備えた画像形成装置の断面図である。 図２の画像形成装置に備えられる画像形成部の断面図である。 図１に示した帯電装置の斜視図である。 図１に示した帯電装置の平面図である。 図１に示した帯電装置に備えられるアルミシートの表面を拡大した図である。 図１の帯電装置を用いて行った実験結果を示すグラフである。 図１の帯電装置を用いて行った実験結果を示すグラフである。 図１の帯電装置を用いて行った実験における白抜けの評価指標を示す説明図である。 図１の帯電装置を用いて行った実験結果を示す表である。 図１の帯電装置を用いて行った実験結果を示す表である。 図１の帯電装置を用いて行った実験結果を示すグラフである。 コロナ帯電方式の帯電装置を用いた画像形成装置における白抜けの発生メカニズムを示す説明図である。 図１の帯電装置を用いて行った実験結果を示す表である。

本発明の一実施形態について説明する。

（１−１．画像形成装置１００の構成）
図２は、本実施形態にかかる画像形成装置１００の構成を示す断面模式図である。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データまたは原稿読み取りにより得られた画像データに応じた多色または単色の画像を記録材（記録用紙）上に形成する電子写真方式の画像形成装置であり、装置本体１１０と、自動原稿搬送装置１２０とを備えている。

装置本体１１０は、露光ユニット１と、４つの画像形成部Ｐと、中間転写ベルト６１を含む中間転写ユニット６と、定着ユニット７と、内部給紙ユニット８１と、手差し給紙ユニット８２と、排紙ユニット９１とを備えている。また、装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には自動原稿搬送装置１２０が取り付けられている。自動原稿搬送装置１２０は、原稿載置台９２上に自動で原稿を搬送する。また、自動原稿搬送装置１２０は、図２の紙面奥行き方向の端部を軸として原稿載置台９２に対して回動自在に備えられており、原稿載置台９２を開放して原稿載置台９２上にユーザが原稿を直接載置することができるようになっている。

画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、画像形成部Ｐにおいて画像形成を行う。４つの画像形成部Ｐは、中間転写ベルト６１の移動方向（回転方向）に一列に配置されている。４つの画像形成部Ｐは、それぞれ同様の構成である。

図２は、画像形成部Ｐを構成するプロセスカートリッジ５０の断面図である。この図に示すように、プロセスカートリッジ５０は、現像装置２、帯電装置５、感光体ドラム（像担持体）３、およびクリーナユニット４を備えている。

感光体（像担持体）３は、円筒状のドラム形状を呈し、図示しない駆動手段によって延伸方向に平行な回転軸まわりに回転可能に備えられている。感光体ドラム３は、円筒状の導電性基体、および、導電性基体の表面に設けられる感光層を有する。

感光体ドラム３の周囲には、帯電装置５、現像装置２、およびクリーナユニット４が感光体ドラム３の回転方向に沿ってこの順で配置されている。また、４つの画像形成部Ｐの各現像装置２には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のうちのいずれかのトナー（現像剤）が収容されている。

帯電装置５は、コロナ帯電方式の帯電装置であり、感光体ドラム３の回転軸方向に平行な方向に沿って延伸するように感光体ドラム３に近接して配置されており、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電装置５の詳細については後述する。

露光ユニット１は、画像データに応じて変調されるレーザ光を出射するレーザ出射部と、レーザ出射部から出射されるレーザ光を主走査方向に偏向させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーにより主走査方向に偏向されるレーザ光を感光体ドラム３の表面に結像するように収束する収束レンズと、収束レンズにより収束されるレーザ光を反射する反射ミラーとを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。レーザ出射部から出射される画像データに応じたレーザ光は、ポリゴンミラーにより偏向され、さらに収束レンズにより収束され、反射ミラーによって反射されて、所定の電位および極性に帯電する感光体ドラム３の表面に照射される。これにより、画像データに応じた静電潜像が感光体ドラム３に形成される。なお、露光ユニット１としては、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）の他、ＥＬ（Electro Luminescence）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（例えば、書込みヘッド）を使用することもできる。

現像装置２は、感光体ドラム３の表面に形成される静電潜像に現像剤であるトナーを供給して、静電潜像を顕像化させるものである。現像装置２は、感光体ドラム３に対向して配され、感光体ドラム３表面の静電潜像にトナーを供給する現像ローラ（現像剤担持体）２０と、現像装置２内部のトナーを搬送するトナー搬送部材２５・２５とが配設されている。また、現像ローラ２０の外周部であって、現像ローラ２０と感光体ドラム３とが対向する位置よりも現像ローラ２０の回転方向上流には、現像ローラ２０表面にトナーの薄層を形成するドクターブレード２３が配設されている。

クリーナユニット４は、図３に示したように、感光体ドラム３の表面に先端が当接し、感光体ドラム３表面に付着した残留トナーを掻き取るクリーニングブレード４０を備えている。これにより、クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３の表面に残留したトナーを、除去・回収する。

中間転写ユニット６は、感光体ドラム３の上方に配置され、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、一次転写ローラ６４、および中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。

中間転写ベルト６１は、中間転写ベルト駆動ローラ６２と中間転写ベルト従動ローラ６３との間に張架されてループ状の移動経路を形成している無端状のベルト部材であり、その厚みは１００μｍ〜１５０μｍ程度である。この中間転写ベルト６１を挟んで感光体ドラム３に対向する位置に、一次転写ローラ６４が配置されている。中間転写ベルト６１が感光体ドラム３に対向する位置が一次転写位置である。

一次転写ローラ６４には、感光体ドラム３の表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト６１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム３に形成された各色相のトナー像は中間転写ベルト６１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト６１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。ただし、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの画像形成部Ｐの各感光体ドラム３のうち、入力された画像データの色相に対応する一部のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。例えば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム３のみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト６１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。

一次転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えば、ステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（例えば、ＥＰＤＭ：エチレンプロピレン共重合ゴム、発泡ウレタンなど）により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト６１に均一に高電圧を印加する。

一次転写ローラ６４によって中間転写ベルト６１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト６１の回転によって、二次転写ローラ１０との対向位置である二次転写位置に搬送される。

二次転写ローラ１０は、画像形成時において、内周面が中間転写ベルト駆動ローラ６２の周面に接触する中間転写ベルト６１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。内部給紙ユニット８１または手差し給紙ユニット８２から給紙された記録材が二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間を通過する際に、二次転写ローラ１０にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト６１の外周面から記録材の表面にトナー像が転写される。

感光体ドラム３の一部または全部から中間転写ベルト６１に付着したトナーのうち記録材上に転写されずに中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に当接してトナーを除去するクリーニングブレードが備えられている。

定着ユニット７は、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２を有する。トナー像が転写された記録材は、定着ユニット７へ導かれ、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過することで加熱および加圧される。これによって、トナー像が、記録材の表面に堅牢に定着する。なお、定着ユニット７においてヒートローラ７１には、外部からヒートローラ７１を加熱する外部定着ベルト７３が接触して設けられ、図示しない温度検出器によって検出される温度データに基づいて、ヒートローラ７１が所定の定着温度となるように制御される。トナー像が定着した記録材は、搬送ローラ１２ｂによって排紙ユニット９１上へ排出される。

画像形成装置１００には、内部給紙ユニット８１および手差し給紙ユニット８２に収容されている記録材を二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間および定着ユニット７を経由して排紙ユニット９１へ送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｓが設けられている。用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ、レジストローラ１３が配置されている。

画像形成装置１００において、内部給紙ユニット８１および手差し給紙ユニット８２から搬送される記録材は、用紙搬送路Ｓの搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送され、レジストローラ１３によって所定のタイミングで二次転写ローラ１０に搬送されて、二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間を通過したときにトナー像が転写される。トナー像が転写された記録材は、定着ユニット７を通過することによってトナー像が熱で溶融・固着され、搬送ローラ１２ｂを経て排紙ユニット９１上に排出される。

また、画像形成装置１００において、記録材の両面に画像を形成する両面印字の場合には、片面印字が終了し定着ユニット７を通過した記録材は、その後端が搬送ローラ１２ｂで把持されたときに、搬送ローラ１２ｂが逆回転することによって記録材を搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。搬送ローラ１２ｃ、１２ｄに導かれた記録材は、レジストローラ１３、二次転写ローラ１０および定着ユニット７を通過し、裏面の印字が行われて、排紙ユニット９１に排出される。

（１−２．帯電装置５の構成）
図１は帯電装置５およびその周辺を模式的に表した断面図であり、図４は帯電装置５の構成を模式的に示した斜視図であり、図５は帯電装置５を感光体ドラム３側から見た平面図（グリッド電極５４を除く）である。

帯電装置５は、シールドケース５１、放電電極保持部材５２、放電電極５３、グリッド電極５４およびアルミシート５５を備えている。

シールドケース（チャージャケース、保護函体）５１は、四角筒の一側面を省いた形状であり、１つの開放面と３つの閉鎖面とを有する断面コ字型の形状である。すなわち、シールドケース５１は、上記の１つの開放面を除く３つの側面が閉鎖面になっており、放電電極５３をこれら３つの閉鎖面によって囲まれる空間に内包している。これにより、シールドケース５１によって放電電極５３が保護され、シールドケース５１内に形成される放電空間において安定したコロナ放電が確保されるようになっている。

シールドケース５１の材質は導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、本実施形態ではステンレス製のものを用いている。また、本実施形態におけるシールドケース５１のサイズは、幅ｗ（感光体ドラム３の回転方向上流側および下流側の内壁面間の距離）が１３ｍｍ、深さＤ（グリッド電極５４から放電電極保持部材５２の上面までの距離）が１４．９ｍｍ、長さＬ（帯電装置５の延伸方向、すなわち感光体ドラム３の軸方向に平行な方向の長さ）が３２２ｍｍである。

放電電極５３は、図４に示すように、延伸方向に沿って尖頭部（先鋭突起）５３ａが周期的に設けられた鋸歯状の電極であり、放電電極保持部材５２によってシールドケース５１の底面（グリッド電極５４が設けられる側面と対向する側面）に、尖頭部５３ａが感光体ドラム３の方向を向く状態で固定支持されている。なお、本実施形態では、板厚０．１ｍｍ、幅１３ｍｍ、長さ３２８ｍｍのステンレス板をエッチング加工することにより、先端の曲率半径ＲがＲ＝３０μｍの尖頭部５３ａを一定ピッチ３ｍｍで設けた放電電極５３を形成した。ただし、放電電極５３の構成はこれに限るものではない。例えば、尖頭部５３ａのピッチを２ｍｍ〜５ｍｍの間で任意に設定してもよい。また、尖頭部５３ａの曲率半径Ｒを３０μｍ〜４０μｍの間で任意に設定してもよい。また、放電電極５３としてステンレス以外のものを用いてもよい。また、鋸歯状の電極に限らず、先端が感光体ドラム３の方向を向くように配置された多数の線状、針状、またはブラシ状の電極を用いてもよく、感光体ドラム３の軸方向に平行な方向に延伸するように配置されたワイヤー状の電極を用いてもよい。

放電電極保持部材（支持部材）５２は絶縁性の部材であり、シールドケース５１の底面に設けられた切欠部（凹部）５１ａに嵌め込まれて固定され、放電電極５３を支持するとともに、放電電極５３とシールドケース５１との間を電気的に絶縁している。放電電極保持部材５２としては、例えば、ＡＢＳ樹脂、アクリルなどの材料からなるものを用いることができる。

具体的には、放電電極保持部材５２は、シールドケース５１の底面側から天面（グリッド電極５４が配置されている側面）側に向かって突出し、シールドケース５１の延伸方向に沿って延伸する突出部５２ａを備えており、この突出部５２ａにおける感光体ドラム３の回転方向下流側の側面に放電電極５３の側面を対向させて取り付けるようになっている。なお、突出部５２ａは、放電電極５３との当接部の幅は１３ｍｍであり、放電電極５３の延伸方向（図１の紙面奥行き方向）の全域にわたって放電電極５３と当接している。また、放電電極５３の放電電極保持部材５２に対する取り付け方法は特に限定されるものではなく、例えば接着によって取り付けてもよく、ネジやクリップ、ピン等の取付部材を用いて取り付けてもよく、嵌合あるいは係合させることによって取り付けてもよい。

グリッド電極５４は、メッシュ状の電極であり、シールドケース５１の開放面（帯電装置５における感光体ドラム３との対向面）、すなわち放電電極５３と感光体ドラム３との間に、これら両部材から電気的に絶縁された状態で取り付けられている。本実施形態では、グリッド電極５４として、板厚０．１ｍｍのステンレス板をエッチング加工することにより、メッシュ幅１ｍｍの細い線状部材からなるメッシュを形成したものを用いた。

また、帯電装置５は、グリッド電極５４およびシールドケース５１にアース電位に対して電位差Ｖｇ（Ｖｇ＜０）の電位を印加するグリッド電圧印加手段（図示せず）、および放電電極５３にアース電位に対して電位差Ｖｃ（Ｖｃ＜Ｖｇ＜０）の電位を印加する放電電圧印加手段（図示せず）を備えている。これにより、シールドケース５１と放電電極５３との間に電界が発生し、この電界により大気が電離して放電電極５３の周辺に負電荷（マイナスイオン）が発生する。そして、発生した負電荷は、グリッド電極５４に引きつけられて広がりながら感光体ドラム３へ移動し、グリッド電極５４を通過したものが感光体ドラム３の表面に達して感光体ドラム３の表面を帯電させる。

また、シールドケース５１の内壁面のうち、感光体ドラム３の回転方向下流側の側面、すなわち放電電極５３における突出部５２ａに対する取り付け面とは反対側の側面に対向する面には、アルミシート（シート状部材）５５が着脱可能に貼り付けられている。アルミシート５５としては、例えば、アルミ箔と粘着材とを積層した従来から市販されているものを用いることができる。また、アルミ箔の厚さは特に限定されるものではなく、例えば３０μｍ〜１００μｍ程度のものを用いることができる。なお、アルミシート５５をシールドケース５１に貼り付けるための粘着材としては、例えばアクリル系導電性粘着材などの導電性の粘着材を用いることができる。

本実施形態では、このアルミシート５５によって硝酸イオンを含有する汚染ガス成分等を吸着および蓄積し、汚染ガスが感光体ドラム３の表面に移行して付着することによって画像品位の低下（白抜けの発生等）が生じることを抑制している。

具体的には、シールドケース５１の内壁面に貼り付けられたアルミシート５５は、コロナ放電によって生じるオゾンガス等によって酸化され、酸化アルミニウムになる。図６は、画像形成装置１００に搭載されて画像形成動作を行った後の帯電装置５から取り外したアルミシート５５の表面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）で撮影した結果である。この図に示すように、酸化アルミニウムの表面状態は多孔質状（表面粗さの粗い状態）であり、コロナ放電に伴って発生するＮＯ_Ｘ（ＮＯ、ＮＯ₂）および周辺部の水分との反応によって生成される硝酸（ＨＮＯ_３）イオンを含有する汚染ガス成分等を吸着および蓄積する。これにより、画像形成動作を停止して長時間放置した場合に帯電装置５から感光体ドラム３の表面に移行する汚染ガスの量を低減することができる。したがって、感光体ドラム３の表面に汚染ガスが付着することによって感光体ドラム３の感度が低下し、白抜け等の画像欠陥が生じることを抑制できる。

なお、放電電極５３は、感光体ドラム３の回転方向上流側の側面が放電電極保持部材５２の突出部５２ａに取り付けられており、コロナ放電時に発生するコロナ風は放電電極５３からシールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向下流側の壁面に向かう方向に生じる。また、上記のコロナ風の影響に加えて感光体ドラム３の回転に伴う風の影響もあり、シールドケース５１の内壁面に到達する放電生成物の量は、感光体ドラム３の回転方向上流側の内壁面よりも回転方向下流側の壁面の方が多くなる。そこで、本実施形態では、アルミシート５５をシールドケース５１の内壁面のうち感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面に取り付けている。これにより、少ない量のアルミシート５５で汚染ガス成分を効率的に吸着することができる。ただし、アルミシート５５の貼り付け位置はこれに限るものではなく、例えば、シールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面および回転方向上流側の内壁面の両方に貼り付けてもよい。

（１−３．実験結果）
（１−３−１．実験１（硝酸イオンの検出実験））
次に、アルミシート５５のサイズと硝酸イオンの低減効果との関係を調べるために行った実験の結果について説明する。

この実験では、上述の帯電装置５からアルミシート５５を取り除いた構成（比較例１）、アルミシート５５の幅を６ｍｍとした構成（実施例１）、アルミシート５５の幅を１０ｍｍとした構成（実施例２）、および上述の帯電装置５におけるステンレス製のシールドケース５１に代えて同形状のアルミニウム製のシールドケースを用いた構成（比較例２）の帯電装置を用いて実際に画像形成処理を行い、画像形成後に帯電装置５内の空間に残留する硝酸イオン量を検出した。

なお、実施例１および実施例２におけるアルミシート５５の長さをシールドケース５１の延伸方向の長さと同じ３２２ｍｍとし、アルミシート５５における延伸方向に平行な端部と、シールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面における感光体ドラム３側の端部（シールドケース５１の延伸方向に平行な端部のうち感光体ドラム３に対向する側の端部）とを揃えるようにアルミシート５５を貼り付けた。また、実施例１および実施例２におけるアルミシート５５としては、ＤＩＣ株式会社製の金属箔シート（型番５２０５０ＬＡ、軟質アルミニウム膜厚５０μｍ、導電性アクリル系粘着材使用）を用いた。

実験条件としては、まず、上記の４つの帯電装置を画像形成装置１００におけるＣＭＹＫの画像形成部Ｐに搭載し、温度２５℃、湿度５％の常温低湿の環境条件下でＡ４サイズの記録用紙１０万枚に対して画像形成動作を行った。この際、３０００枚毎に各帯電装置の位置ローテーションを行い、各帯電装置が搭載される画像形成部毎の履歴差をなくした。その後、硝酸イオンの検出対象とする帯電装置をＣ（シアン）の画像形成部Ｐに搭載して濃度５％のカラー印字（画像形成）を５００枚行い、５００枚のカラー印字が終了するとすぐに画像形成装置１００の電源をＯＦＦにして帯電装置内の空気を排出するためのファンを停止させた。そして、電源をＯＦＦにした状態で３０分間、Ｃ（シアン）の画像形成部Ｐに搭載した帯電装置内のガスを吸引速度０．５Ｌ／ｍｉｎで合計１５Ｌ吸引してインピンジャーに捕集し、イオンクロマトグラフ分析によって硝酸イオン量を検出した。

図７は、上記実験の実験結果を示すグラフである。このグラフにおける横軸にはシールドケース５１における放電電極５３との対向面（感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面）の面積に対するアルミニウム部材の面積（実施例１，２ではアルミシート５５の貼付面積、比較例２ではシールドケース自体）の比率であるアルミ面積比率を取っている。

グラフ中に示した破線は実用上問題となる程度の白抜けが発生する硝酸イオン量の下限値（１１０ｎｇ／Ｌ）を示している。また、グラフ中に示した実線は、アルミ面積比率と硝酸イオン検出量との関係を線形近似した直線である。

この図に示したように、アルミシート５５を貼り付けていないステンレス製のシールドケース５１を用いた比較例１では硝酸イオンが１８６ｎｇ／Ｌ検出されたのに対して、アルミシート５５を貼り付けた実施例１，２では硝酸イオンをそれぞれ９０ｎｇ／Ｌ、７３ｎｇ／Ｌに低減できた。なお、アルミニウム製のシールドケース５１を用いた比較例２では、硝酸イオンは２７ｎｇ／Ｌ検出された。

この実験により、シールドケース５１の内壁面にアルミニウム部材を設けることで画像形成動作の停止後の放置時に帯電装置５内の空間に残留する硝酸イオンを低減できることがわかった。

また、シールドケース５１自体をアルミニウムで構成することによって最も硝酸イオンの低減効果が得られるのだが、シールドケース５１における放電電極５３との対向面にアルミシート５５を貼り付けることによって白抜けが発生しない程度に硝酸イオンの量を低減できることがわかった。

また、アルミシート５５を貼り付けることによる硝酸イオンの低減効果はアルミ面積比率に略比例すること、すなわちアルミ面積比率の増大に比例した減少率で硝酸イオン検出量が減少することがわかった。

図８は、アルミシート５５を備えない帯電装置５を用い、画像形成装置１００の動作条件を異ならせた場合に上記実験と同じ検出方法により検出される硝酸イオン量（アルミ面積比率０％の位置にプロットされた各点）、およびアルミシート５５を貼り付けた場合の硝酸イオン量を、図７に示した実験結果から算出した減少率（アルミ面積比率の増大に対する硝酸イオン量の減少率）に基づいて算出した結果を示すグラフである。

この図に示したように、画像形成動作の停止後に帯電装置５内の空間に残留する硝酸イオンの量は動作環境に応じて変動するが、アルミシート５５が貼り付けられておらず、かつ最も厳しい動作環境の場合で約２４６ｎｇ／Ｌ程度である。また、実用上問題となる程度の白抜けが発生するのは硝酸イオン量が１１０ｎｇ／Ｌ以上の場合である。したがって、図８に示したように、アルミ面積比率を８８％以上（アルミシート５５の幅を１３．１ｍｍ以上）にすることにより、画像形成装置１００の動作条件にかかわらず白抜けを抑制することができる。

（１−３−２．実験２（白抜けの検証実験））
次に、アルミシート５５のサイズと白抜けの抑制効果との関係を調べるために行った実験の結果について説明する。

実験条件としては、まず、実験１と同様、上記４つの帯電装置（比較例１，２、実施例１，２）を画像形成装置１００におけるＣＭＹＫの画像形成部Ｐに搭載し、温度２５℃、湿度５％の常温低湿の環境条件下でＡ４サイズの記録用紙１０万枚に対して画像形成動作を行った。この際、３０００枚毎に各帯電装置の位置ローテーションを行い、各帯電装置が搭載される画像形成部毎の履歴差をなくした。その後、硝酸イオンの検出対象とする帯電装置をＣ（シアン）の画像形成部Ｐに搭載して濃度５％のカラー印字（画像形成）を５００枚行い、カラー印字が終了するとすぐに画像形成装置１００の電源をＯＦＦにして帯電装置内の空気を排出するためのファンを停止させて３０分間放置した。そして、３０分放置した後、２ｂｙ２画像（主走査方向４ドット×副走査方向４ドットで形成される１６ドットを主走査方向２ドット×副走査方向２ドット毎に分割した４マスについて、各マス毎に画像の有無を設定した画像）のハーフトーン画像および中間調のベタ画像（濃度値６４）を記録用紙に画像形成し、目視によって白抜けの判定を行った。

判定方法としては、図９に示すようにレベル０〜レベル５の６段階のサンプル画像を用意しておき、評価対象の記録用紙とサンプル画像とを対比させて最も近いサンプル画像に応じたレベルに分類した。

図１０はその評価結果を示す表である。この図に示すように、アルミシート５５を貼り付けることによって白抜けの改善効果が見られた。また、白抜けの改善効果は、アルミシート５５の貼付面積が大きいほど大きいことがわかった。

（１−３−３．実験３（アルミシートの貼付位置と白抜けの改善効果の検証実験））
次に、アルミシート５５をシールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向上流側および下流側の両内壁面に貼り付けた場合と、感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面のみに貼り付けた場合との白抜け効果の改善効果の違いを調べるために行った実験の結果を説明する。

この実験では、以下に示す比較例３，４を用いて画像形成後の帯電装置５内の空間における硝酸イオン量の測定、および白抜けの検証実験を行った。

比較例４にかかる帯電装置の構成は、比較例１と同様であり、ステンレス製のシールドケース５１にアルミシート５５が貼り付けられていない構成である。また、比較例５にかかる帯電装置の構成は、実施例２の構成に加えてシールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向上流側の内壁面にも幅１０ｍｍのアルミシート５５を貼り付けた構成である。

なお、実験１，２では、温度２５℃、湿度５％の常温低湿の環境条件下でＡ４サイズの記録用紙１０万枚に対して画像形成動作を行った後の帯電装置を用いて各実験を行ったが、この実験では、比較例３，４については、温度２５℃、湿度５％の常温低湿の環境条件下でＡ４サイズの記録用紙１２万枚に対して画像形成動作を行った後の帯電装置を用いた。その他の実験条件は実験１，２と同様である。

図１１は、比較例１、実施例２、比較例３、および比較例４についての硝酸イオンの検出結果および白抜けの評価結果を示す表である。

この図に示すように、実施例２と比較例４とでは、硝酸イオンの検出量は同じであり、白抜けレベルの評価もほぼ同等であった。このことから、アルミシート５５の貼付位置を感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面のみとすることにより、感光体ドラム３の回転方向上流側および下流側に貼り付ける場合と略同等の効果を得つつ、アルミシート５５の使用量を低減できることがわかった。

なお、白抜けについては、上記のレベル０〜５のうち、レベル２以下であれば実用上問題ない程度であると言える。すなわち、レベル２以下であれば問題なし、レベル２を超えれば問題ありとすることができる。また、図１１に示した比較例１，３，４および実施例２の硝酸イオン検出量と白抜けの評価レベルの平均値との線形近似式を算出し、この線形近似式に基づいてレベル２〜レベル３の間に設定される閾値に相当する硝酸イオン検出量を算出すると約１１０ｎｇ／Ｌである。したがって、上述の検出方法による硝酸イオンの検出量が１１０ｎｇ／Ｌ以下であれば白抜けは問題ない程度のレベルであり、１１０ｎｇ／Ｌを超えると白抜けが問題になるレベルになると考えられる。

（１−３−４．実験４（アルミシートの膜厚と白抜けの改善効果の検証実験））
次に、アルミシート５５の膜厚と白抜けの改善効果との関係を調べるために行った実験の結果について説明する。

この実験では、以下に示す実施例４〜７および比較例５の帯電装置を用いて画像形成後の放置時における硝酸イオンの検出を行った。なお、実施例４〜７では、アルミシート５５をシールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面全域に貼り付けてアルミ面積比率１００％とした。
実施例４：ＤＩＣ株式会社製の金属箔シート（型番５２０５０ＬＡ、軟質アルミニウム膜厚５０μｍ、導電性アクリル系粘着材使用）。
実施例５：日東電工株式会社社製の金属箔粘着テープ（製品名ニトホイルＡＴ−８０、軟質アルミニウム膜厚８０μｍ、導電性アクリル系粘着材使用）。
実施例６：日東電工株式会社社製の金属箔粘着テープ（製品名ニトホイルＡＴ−３０、軟質アルミニウム膜厚３０μｍ、導電性アクリル系粘着材使用）。
実施例７：株式会社寺岡製作所製の導電性アルミ箔粘着テープ（型番８３０３、アルミ箔５０膜厚５０μｍ、導電性アクリル系粘着材使用）。
比較例５：アルミテープなし（ステンレス製のシールドケース５１）。

なお、実験１では、温度２５℃、湿度５％の常温低湿の環境条件下でＡ４サイズの記録用紙１０万枚に対して画像形成動作を行った後の帯電装置を用いて各実験を行ったが、この実験では実施例４〜７および比較例５の帯電装置を画像形成装置１００に搭載し、温度２５℃、湿度５％の常温低湿の環境条件下でＡ４サイズの記録用紙１３万８千枚に対して画像形成動作を行った後の帯電装置を用いた。その他の実験条件は実験１と同様である。

図１２はこの実験の実験結果を示すグラフである。この図に示したように、アルミシート５５の膜厚およびメーカーによらず白抜けを実用上問題ないレベルに低減することのできる十分な硝酸イオンの低減効果が得られた。

（１−３−５．実験５（アルミシートの貼り付け面積比率と白抜けの改善効果の検証実験））
次に、アルミシート５５の貼付面積比と、白抜けの改善効果および像流れの改善効果との関係を調べるために行った実験の結果について説明する。

この実験では、上述の帯電装置５からアルミシート５５を取り除いた構成（比較例１）、アルミシート５５の貼付面積比を４０％とした構成（上記実施例１）、６７％とした構成（上記実施例２）、８５％とした構成（実施例８）、８８％とした構成（実施例９）、９０％とした構成（実施例１０）、および１００％とした構成（実施例１１）の帯電装置を用いて実際に画像形成処理を行った。

アルミシート５５としては、ＤＩＣ株式会社製の金属箔シート（型番５２０５０ＬＡ、軟質アルミニウム膜厚５０μｍ、導電性アクリル系粘着材使用）を用いた。また、アルミシート５５の長さはシールドケース５１の延伸方向の長さと同じ３２２ｍｍとし、アルミシート５５における延伸方向に平行な端部と、シールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面における感光体ドラム３側の端部とを揃えるようにアルミシート５５を貼り付けた。

上記各実施例および比較例の帯電装置を画像形成装置１００に装着し、記録用紙に対する画像形成動作を、温度２５℃、湿度５％の環境条件下で、１ヶ月間で３０００枚行った。その後、さらに５０枚の記録用紙に対する画像形成動作を実行して１時間放置し、次に画像形成動作を実行させた後に得られる記録用紙を用いて、中間調画像における感光体ドラム３の周長ピッチの白抜け画像欠陥の発生状態を目視評価した。評価基準としては、白抜け画像欠陥が発生しなかったものを◎、スジ状の白抜け画像欠陥が発生するものの、その幅が１０ｍｍ以下であったものを○、スジ状の白抜け画像欠陥が発生し、その幅が１０ｍｍを超えて２０ｍｍ以下であったものを△、スジ状の白抜け画像欠陥が発生し、その幅が２０ｍｍを超えたものを×とした。

また、上記各実施例および比較例の帯電装置を画像形成装置１００に装着し、記録用紙に対する画像形成動作を、温度３５℃、湿度８５％の環境条件下で、１ヶ月間で３０００枚行った。その後、さらに５０枚の記録用紙に対する画像形成動作を実行して１時間放置し、次に画像形成動作を実行させた後に得られる記録用紙を用いて、文字画像における文字にじみの発生状態を目視評価することにより、像流れ画像欠陥の評価を行った。評価基準としては、文字にじみが発生しなかったものを◎、文字にじみがわずかに発生したものを○、文字にじみが顕著に発生するが、文字認識は充分に可能であったものを△、文字認識が不能な状態まで文字にじみが発生したものを×とした。

図１４は上記実験の結果を示す表である。図１４から明らかなように、アルミシート５５の貼付面積比（シールドケース５１における放電電極５３との対向面（感光体ドラム３の回転方向下流側の対向面）の面積に対するアルミシート５５の貼付面の面積比）を８８％以上１００％以下にすることにより、アルミシート５５が酸化されてなる酸化層によって放電生成物を吸着除去し、白抜けや文字にじみ（像流れ）などの画像欠陥の発生を抑制することができる。

以上のように、本実施形態にかかる帯電装置５は、シールドケース５１の内壁面にアルミシート５５が貼り付けられている。これにより、画像形成時のコロナ放電に起因して生じた硝酸イオンをこのアルミシート５５によって吸着し、感光体ドラム３に移行する硝酸イオンの量を低減することができるので、硝酸イオンが感光体ドラム３に付着することによって白抜けが生じることを抑制できる。

また、アルミシート５５を貼り付けるだけでよいので、アルミニウム製のシールドケースを用いる場合やシールドケースの内壁面に水酸化アルミニウムを塗布する構成に比べて低コストで白抜けの抑制効果を得ることができる。

また、本実施形態では、アルミシート５５が酸化されて多孔質状の酸化アルミニウムになり、この多孔質状の酸化アルミニウムが硝酸イオンを吸着することによって帯電装置５から感光体ドラム３に移行する硝酸イオンの量を低減している。この構成では、特許文献１のように水酸化アルミニウムと硝酸イオンとの間で化学変化を生じさせて窒素酸化物を付加逆中和反応させる構成のように水酸化アルミニウムが消耗することがないので、長期間にわたって安定して硝酸イオンの吸着効果を得ることができる。

また、アルミシート５５による硝酸イオンの吸着効果が低下した場合には、アルミシート５５を貼りかえるだけで元の吸着効果が得られるので、帯電装置５のメンテナンス性を向上させることができる。

また、画像形成動作の終了時にファンによる強制排気を停止させても白抜けを抑制できるので、ファンの駆動に伴う消費電力を低減してランニングコストを低減できる。したがって、本実施形態にかかる帯電装置５は、シールドケース５１内の空気を外部に排出するためのファンと、このファンの駆動を制御する制御部（いずれも図示せず）とを備え、画像形成動作が終了したときに上記制御部が上記ファンの回転を停止させる構成としてもよい。

なお、アルミシート５５による硝酸イオンの吸着効果はアルミシート５５の貼付面積が大きいほど大きくなるが、上述した実験結果から明らかなように、シールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面にのみアルミシート５５を貼り付けた場合であっても感光体ドラム３の回転方向上流側および下流側の両内壁面にアルミシート５５を貼り付けた場合と略同様の効果が得られる。このため、十分な白抜けの防止効果を得つつ、低コスト化を図るためには、アルミシート５５をシールドケース５１における感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面にのみ貼り付ける構成にすることが好ましい。

また、画像形成装置の動作条件等によらず白抜けを適切に防止するためには、アルミシート５５の貼付面積を感光体ドラム３の回転方向下流側の内壁面の面積に対して８８％以上１００％以下の範囲にすることが好ましい。

また、本実施形態では、本発明を、グリッド電極５４を備えたスコロトロン型の帯電装置に適用する場合について説明したが、これに限らず、グリッド電極を備えないコロトロン型の帯電装置に適用することもできる。

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。

本発明は、コロナ帯電方式の帯電装置、およびそれを備えた画像形成装置に適用できる。

３ 感光体ドラム（像担持体）
５ 帯電装置
５１ シールドケース
５１ａ 切欠部
５２ 放電電極保持部材（支持部材）
５２ａ 突出部
５３ 放電電極
５３ａ 尖頭部
５４ グリッド電極
５５ アルミシート（シート状部材）
１００ 画像形成装置
Ｐ 画像形成部

Claims (6)

1. 電子写真方式の画像形成装置に回転可能に備えられる像担持体に対向するように配置され、上記像担持体の表面を帯電させるコロナ帯電方式の帯電装置であって、
   放電電極と、上記放電電極が備えられている空間を少なくとも上記放電電極と上記像担持体との対向面を除いて覆うシールドケースとを備え、
   上記シールドケースは導電性を有する材質によって形成されており、
   上記シールドケースにおける上記放電電極との対向面のうち、上記放電電極よりも上記像担持体の回転方向下流側の対向面のみにアルミニウムからなるシート状部材が貼り付けられていることを特徴とする帯電装置。
2. 上記シールドケースは、四角筒の延伸方向に平行な４つの側面のうちの１つの側面を開放面とし、残りの３つの側面を閉鎖面とした形状であり、上記開放面が上記像担持体に対向し、上記延伸方向が上記像担持体の回転軸方向と平行になるように配置され、
   上記シート状部材は、上記閉鎖面のうち上記放電電極よりも上記像担持体の回転方向下流側に配置される閉鎖面に、当該閉鎖面における上記開放面側の端部から所定範囲までの領域を覆うように上記シールドケースの延伸方向に沿って貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 上記シート状部材が貼り付けられる上記閉鎖面の面積に対する上記シート状部材の面積の比率が８８％以上１００％以下であることを特徴とする請求項２に記載の帯電装置。
4. 上記シート状部材の膜厚は３０μｍ以上８０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の帯電装置。
5. 上記シート状部材は、上記シールドケースに対して着脱可能に貼り付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の帯電装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の帯電装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。