JP5274875B2

JP5274875B2 - 画像形成装置

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Inventors: 昌吾横田
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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置において、感光体の帯電や、感光体あるいは中間転写体からのトナー像の転写等に使用される帯電装置に関するものであり、より詳細には、コロナ放電方式を用いた帯電装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、コロナ放電方式の帯電装置がよく用いられている。コロナ放電方式の帯電装置は、例えば、感光体（像担持体）を一様に帯電させるための像担持体用帯電装置や、感光体や中間転写体（像担持体）などに形成されたトナー像を記録紙などに静電的に転写させるための転写装置として用いられている。また、感光体や中間転写体、記録紙搬送ベルトなどに吸着した記録紙などを剥離するための剥離装置などにも用いられている。

コロナ放電方式の帯電装置は、一般に、感光体などの被帯電物に面した開口を有するシールドケースと、このシールドケース内部に張設された放電電極とを備えている。そして、放電電極に高電圧が印加されることで、コロナ放電を発生して、被帯電物を一様に帯電する。これが、所謂コロトロン方式である。また、シールドケースの前記した開口にさらにグリッド電極を備え、被帯電物の帯電電位を制御可能なものもある。これが、所謂スコロトロン方式である。

図１９に、従来のコロナ放電方式の帯電装置の帯電メカニズムを模式的に示す。ここでは、帯電装置を用いて、像担持体１０２と、その上に担持されているトナー像１０１を帯電させる例を示している。

曲率半径の小さい放電電極１０４と、被帯電物である像担持体１０２の下地電極（図示せず）との間に高電圧が印加されることで、この２つの電極間に不平等電界が形成され、放電電極１０４近傍に生じる強電界による局所的な電離作用により電子が放出され（電子なだれによる放電）、被帯電物である像担持体１０２とこの上に担持されたトナー像１０１とを帯電させる。

ここで、グリッド電極１０３も放電対象物であり、放電電極１０４からは、このグリッド電極１０３に対しても電子の放出が行われる。したがって、このグリッド電極１０３に印加する電圧を所定の電圧に設定することで、像担持体１０２とこの上のトナー像１０１の帯電電位を、所望の値に制御することができる。

そして、このような放電に伴い、空気中の酸素分子（Ｏ_２）が解離して酸素原子（Ｏ）となり、これが酸素分子（Ｏ_２）と結合してオゾン（Ｏ_３）が生成される。また、空気中の窒素分子（Ｎ_２）も解離して窒素原子（Ｎ）となり、これが酸素分子（Ｏ_２）と結合して二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。

図２０に、放電電極として鋸歯電極を使用したコロナ放電方式の帯電装置を用いて、感光体を帯電させる像担持体用帯電装置を構成したものを模式的に示している。

シールドケース１３３内に鋸歯電極１３０が配され、シールドケース１３３における感光体１３１に面した開口にグリッド電極１３５が配されている。鋸歯電極１３０は、先端が複数の三角歯よりなる鋸歯型をしており、高圧電源１３２より高電圧が印加されるようになっている。また、グリッド電極１３５には、バイアス電源１３４より所定の電圧が印加される。感光体１３１の下地電極は、接地されている。

このような構成において、鋸歯電極１３０に高電圧が印加されることで、鋸歯電極１３０の三角歯の各先端部には不平等電界が形成され、先端から感光体１３１に向けて放電が起こり、感光体１３１の表面を帯電させる。ここで、感光体１３１の表面の帯電電位は、グリッド電極１３５に印加される電圧に応じて、所望の値に制御される。

ところで、鋸歯電極１３０の場合、放電は三角歯の先端に限って行なわれるため、放電ポイントの限定されない、ワイヤ状の放電電極を使用した（ワイヤ方式）のコロナ帯電方式の帯電装置に比べて発生するオゾンの量が少ないという利点がある。なお、列状に配された複数の針よりなり、針の先端に限って放電が行われる針電極も同様である。

しかしながら、鋸歯電極３０および針電極は、コロナ放電方式の帯電装置の共通の課題である、放電を継続したときに放電電極に放電生成物が付着して帯電性が劣化し、画像欠損を招くという課題が、放電ポイントが限定される分、ワイヤ方式よりも酷くなる。

この点について、もう少し詳しく説明する。図２０には図示していないが、画像形成装置内において、感光体には、表面に帯電したトナーを担持した現像ローラが対向して配置されており、現像工程において、感光体と現像ローラとは高速で回転されるようになっている。そのため、画像形成装置内部には、トナーから脱落した添加物（たとえばトナーの流動性を向上するために添加されたシリカなど）や、トナーそのものが飛散して浮遊している。

そして、図２１（ａ）に示すように、これらの浮遊物１３８は、放電によって鋸歯電極１３０に引き寄せられ、放電ポイントＰである三角歯の先端部に付着して堆積し、放電生成物（付着物）１４０となる。

このような放電生成物１４０が付着した放電ポイントＰでは、高い電圧を印加していても放電が起こり難くなるため、感光体１３１を所定電位に帯電できなくなる。そのため、図２１（ｂ）に示すように、感光体１３１の表面電位は一様なものとならず、放電生成物１４０が付着した放電ポイントＰに対応する部分で落ち込みが発生してしまい、結果として、図２１（ｃ）に示すような画像欠損を引き起こす。

なお、このような放電ポイントＰへの放電生成物１４０の付着は、放電現象に起因するものであるので、その付着量は、放電時間に比例して増加する。

特許文献１には、鋸歯電極に付着した放電生成物をクリーニングする先行技術が記載されている。特許文献１の構成によれば、帯電装置に、所定の応力が与えられることで変形するシート部材を有するクリーニング機構が備えられており、シート部材を鋸歯電極１３０における三角歯の先端部に摺接させることで、先端部に付着した放電生成物、埃、トナー等の汚れをクリーニングするようになっている。
特開２００５−２６６８０５号公報（公開日：２００５年９月２９日）

しかしながら、特許文献１のクリーニング機構では、１）鋸歯電極の破損、２）クリーニング不良、３）除去した放電生成物の再付着、４）クリーニング機構の低耐久性、などの問題があり、その結果、特許文献１の帯電装置では、長期にわたって安定した帯電を実施することができないといった問題がある。

図２２に、特許文献１のクリーニング機構を模式的に示す。シート部材１４２は、鋸歯電極１３０の長手方向に往復移動可能なシート保持部材１４３に保持されており、シート保持部材１４３の移動に伴ってシート部材１４２を、複数ある三角歯１３０ａの先端部に順次摺接させてクリーニングを行う。シート部材１４２は、シート面が鋸歯電極１３０の長手方向と垂直をなすようにシート保持部材１４３に取り付けられている。

１）上記構成では、鋸歯電極１３０ａの三角歯１３０ａにシート部材１４２を接触させて放電生成物を除去するので、シート部材１４２の接触にて三角歯１３０ａを破損させる虞がある。

２）上記構成では、シート部材１４２が三角歯１３０ａの上下の面（厚み方向の両面）に接触するようにはなっていない。そのため、三角歯１３０ａの上下の面に付着した放電生成物を除去することはできない。

一般的に、鋸歯電極１３０は、エッチングで作製されることが多く、エッチング処理面はテーパー状となる。鋸歯電極１３０の場合、エッチング処理は、その厚み方向両面から実施するため、図２２に示すように、テーパー面（斜線部）は鋸歯電極１３０の厚み方向の中央にかけて２面形成される。

このような３次元的な形状を有するエッチング面に付着した放電生成物を、シート部材１４２の摺接時の弾性変形だけで完全にクリーニングすることは難しい。特に、三角歯１３０ａの先端部は、より一層３次元的な形状に形成されるため、拭き残しなくクリーニングすることは、さらに難しくなる。

３）上記構成では、放電生成物を除去したシート部材１４２は、除去した放電生成物を付着させた状態で、次の三角歯１３０ａのクリーニングを行う。そのため、せっかく除去した放電生成物が、シート部材１４２を介して、放電生成物の付着していない正常な三角歯１３０ａに再付着してしまい、鋸歯電極１３０の放電性を悪化させてしまう虞がある。

４）上記構成では、厚さは１０〜１００μｍと薄いシート部材１４２を三角歯１３０ａ当接させるため、使用するうちに、シート部材１４２に亀裂が入り、クリーニング性が劣化してしまう。特に、エッチング処理で作製された鋸歯電極１３０の場合、上述したように、三角歯１３０ａの先端部の厚み方向端面は鋭利な形状を有している。そのため、この部分と接触する、シート部材１４２における図中太線Ｌにて示す部分に、当接時の応力が集中し易く、亀裂が入りやすい。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電電極を破損させる虞もなく、また、放電電極が鋸歯状や針状であっても良好にクリーニングでき、除去した放電生成物の再付着もなく、かつ、クリーニング機構の耐久性にも問題のない、長期にわたって安定した帯電を実施できる帯電装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の帯電装置は、上記課題を解決するために、放電電極より放電して被帯電物を帯電させる帯電装置において、前記放電電極に対向して配置可能な対向電極を備え、前記放電電極と前記対向電極とを対向させた状態で、前記放電電極に電圧が印加されることで、前記放電電極と前記対向電極との間に放電が生じて前記放電電極に付着した付着物が除去されることを特徴としている。

上記構成によれば、放電電極に対向して配置させることのできる対向電極を設けておき、該対向電極を放電電極と対向させ、放電電極と該対向電極との間に放電を生じさせることで、放電電極に付着した付着物を除去（クリーニング）するようになっている。

このような放電電極のクリーニングは、放電電極へ接触することなく実施できるので、放電電極に拭き取り部材等を接触させてクリーニングする接触式の構成に比して、放電電極を破損させる虞が少ない。

また、接触式で見られるような、拭き残しの問題や、拭き取り部材を介して除去した付着物が再度付着するといった問題もない。

さらに、接触式では、帯電装置を長く使用する間に、拭き取り部材が破損したり、除去した付着物にて汚れたりして、拭き取り部材の交換等が必要となるが、上記構成では、非接触式であるので、部材等の交換を要することなく長期にわたって安定したクリーニングを行うことができる。

本発明の帯電装置においては、さらに、前記放電電極が前記被帯電物に面した開口を有するシールドケース内に収容されたコロトロン方式であり、前記放電電極に前記対向電極が対向して配置された場合の前記放電電極と前記対向電極との離間距離は、前記放電電極と前記シールドケースの離間距離及び前記放電電極と前記被帯電物の離間距離のいずれよりも短い構成とすることもできる。

コロトロン方式の帯電装置では、放電電極の周囲にあるシールドケースや被帯電物に対して放電が生じやすい。そこで、このように、対向電極を放電電極に対して最も近接させておくことで、放電電極のクリーニング時に、シールドケースや被帯電物へと放電することを抑制して、対向電極に対してのみ放電させやすくできる。

その結果、放電電極に印加する電圧をより低くして、放電電極をクリーニングするために必要な放電電流を得ることができるという効果を奏する。

本発明の帯電装置においては、さらに、前記放電電極が前記被帯電物に面した開口を有するシールドケース内に収容されると共に、前記シールドケースの前記開口にグリッド電極が備えられているスコロトロン方式であり、前記放電電極に前記対向電極が対向して配置された場合の前記放電電極と前記対向電極の離間距離は、前記放電電極と前記シールドケースの離間距離、前記放電電極と前記グリッド電極の離間距離のいずれよりも短い構成とすることもできる。

スコロトロン方式の帯電装置では、放電電極の周囲にあるシールドケースやグリッド電極、被帯電物に対して放電が生じやすい。そこで、このように、対向電極を放電電極に対して最も近接させておくことで、放電電極のクリーニング時に、シールドケースやグリッド電極、或いは被帯電物へと放電することを抑制して、対向電極に対してのみ放電させやすくできる。

本発明の帯電装置においては、さらに、前記対向電極と前記放電電極との間の放電は、１箇所或いは数箇所で発生する構成とすることもできる。

これによれば、放電電極と対向電極との間の放電を１箇所或いは数箇所でのみ起こるようにしているので、放電電極に電圧を印加する電源の容量を増加させなくても、被帯電物を帯電させるときよりも電流量の大きな放電を生じさせることが可能となる。

また、このような対向電極は、放電電極の長手方向の寸法が小さいので、放電電極の長手方向端部側のスペースを放電電極と対向配置しない待避位置として利用できる。

本発明の帯電装置においては、さらに、前記放電電極は複数の先鋭状突起部を有し、各先鋭状突起部の先端部より放電が生じ、前記対向電極は前記放電電極の先鋭状突起部の１つ或いは数個と対向する構成とすることもできる。

これによれば、対向電極を、複数の先鋭状突起部を有する放電電極における１つ或いは数個の先鋭状突起部に対向するように設け、放電電極と対向電極との間の放電が、放電電極と対向電極との間の放電を１箇所或いは数箇所でのみ起こるようにしているので、放電電極に電圧を印加する電源の容量を増加させなくても、被帯電物を帯電させるときよりも電流量の大きな放電を生じさせることが可能となる。

また、放電電極よりも小さい対向電極を用いる場合、前記対向電極を前記放電電極の長手方向に移動させる移動機構を備える構成とすることが好ましい。

これによれば、対向電極を放電電極の長手方向に移動させながら、各位置で放電させることで、放電電極よりも小さい対向電極を用いながら、放電電極の長手方向全域を容易にクリーニングすることができる。

本発明の帯電装置においては、さらに、前記対向電極が、先鋭状の先端部を有する構成トすることが好ましい。

これによれば、放電効率が向上し、放電電極のクリーニングをより効率的に行うことができる。

本発明の帯電装置においては、さらに、前記対向電極は、抵抗を介して接地電位に接続されている構成とすることもできる。

また、この場合、前記抵抗の抵抗値は、前記対向電極と前記放電電極の放電ポイントとの間の空隙抵抗値以上である構成トすることが好ましい。

これによれば、対向電極と接地電位との間に挿入された抵抗の両端に発生する電圧差効果により、火花放電が生じず、火花放電による瞬間的な電流増加を招くことがない。そのため、複雑な電流制御機構を使わなくても、放電電極のクリーニング時の放電電流を安定させた状態で任意に設定できるようになる。

本発明の画像形成装置においては、前記した本発明の帯電装置を備えると共に、前記帯電装置の動作を制御する制御部を有し、前記制御部が、前記放電電極のクリーニング時、前記放電電極に電圧を印加する電源部の駆動を制御して予め定められた電圧を放電電極に印加することを特徴としている。

これによれば、画像形成装置に備えらた制御部であって、本発明の帯電装置の動作を制御する制御部が、放電電極のクリーニング時、電源部の駆動を制御して予め定められた電圧を放電電極に印加して、放電電極のクリーニングを実行する。

これにより、既に帯電装置として説明したと同様に、本発明の画像形成装置においても、放電電極を破損させる虞もなく、また、放電電極が鋸歯状や針状であっても良好にクリーニングでき、除去した放電生成物の再付着もなく、かつ、クリーニング機構の耐久性にも問題のない、長期にわたって安定した帯電を実施できる。

本発明の画像形成装置においては、前記した対向電極の移動機構を備えた帯電装置を備えると共に、前記帯電装置の動作を制御する制御部を有し、前記制御部が、前記放電電極のクリーニング時、前記放電電極に電圧を印加する電源部の駆動を制御して予め定められた電圧を放電電極に印加すると共に、前記移動機構の駆動源の駆動を制御して前記対向電極を前記放電電極の長手方向に移動させることを特徴としている。

これによれば、画像形成装置に備えらた制御部であって、本発明の帯電装置の動作を制御する制御部が、放電電極のクリーニング時、放電電極に電圧を印加する電源部の駆動を制御して予め定められた電圧を放電電極に印加すると共に、移動機構の駆動源の駆動を制御して対向電極を前記放電電極の長手方向に移動させて、作業者の手を煩わせることなく放電電極の長手方向全域をクリーニングする。

しかも、作業者の手を煩わせることなく放電電極の長手方向全域をクリーニングすることができるので、より利便性の高い構成とすることができる。

本発明の画像形成装置は、前記した本発明の帯電装置を、静電潜像が形成される回転自在の像担持体の表面を帯電させる像担持体用帯電装置として備えると共に、前記像担持体の表面電位を除電する除電装置と、少なくとも前記像担持体用帯電装置と像担持体と除電装置の動作を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記像担持体用帯電装置において前記放電電極のクリーニングを行っている間、前記像担持体を回転させると共に、前記除電装置にて前記像担持体の表面を除電することを特徴としている。

これによれば、本発明の帯電装置を、静電潜像が形成される回転自在の像担持体の表面を帯電させる像担持体用帯電装置として備えると共に、画像形成装置に備えらた制御部であって、本発明の帯電装置や除電装置の動作を制御する制御部が、像担持体用帯電装置において放電電極のクリーニングを行っている間、像担持体を回転させると共に、除電装置にて像担持体の表面を除電する。

しかも、クリーニング中に、対向電極と向き合う部分（放電ポイント）以外から万一放電が生じ、像担持体が帯電したとしても、速やかにこれを除電することができ、帯電された表面電位が長期間維持されて像担持体の特性が劣化するような自体の招来を防止することができる。

また、前記制御部は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記制御部として動作させることにより、上記制御部をコンピュータにて実現させるプログラム、及びそれを記録したコンピュータ読み取と可能な記録媒体も、本発明の範疇に含まれる。

本発明の帯電装置は、以上のように、放電電極に対向して配置可能な対向電極を備え、前記放電電極に電圧が印加されることで、前記放電電極と前記対向電極との間に放電が生じて前記放電電極に付着した付着物が除去される構成であり、本発明の画像形成装置は、このような本発明の帯電装置を備える構成である。

それゆえ、上記構成では、放電電極を破損させる虞もなく、また、放電電極が鋸歯状や針状であっても良好にクリーニングでき、除去した放電生成物の再付着もなく、かつ、クリーニング機構の耐久性にも問題のない、長期にわたって安定した帯電を実施できる帯電装置及びそれを備えた画像形成装置を提供できるという効果を奏する。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について、図１ないし図１１に基づいて説明すると以下の通りである。

まずは、本実施形態の帯電装置である像担持体用帯電装置４を搭載した、電子写真方式の画像形成装置１００の全体構成について、図２を用いて説明する。図２は、画像形成装置１００の要部の構成を示す縦断面図である。

画像形成装置１００は、いわゆるタンデム式で、フルカラー画像を形成することができる。図２に示すように、画像形成装置１００は、４色（Ｃ・Ｍ・Ｙ・Ｋ）分の可視像形成ユニット５０ａ〜５０ｄ、転写ユニット４０、及び定着装置１４を備えている。

転写ユニット４０は、中間転写ベルト１５（像担持体）と、この中間転写ベルト１５の周囲に配置された４つの一次転写装置１２ａ〜１２ｄ、二次転写前帯電装置３、二次転写装置１６、及び転写用クリーニング装置１７とを備えている。

中間転写ベルト１５は、可視像形成ユニット５０ａ〜５０ｄによって可視化された各色のトナー像が重ね合わせて転写されるとともに、転写されたトナー像を記録紙に再転写するためのものである。具体的には、中間転写ベルト１５は無端状のベルトであり、一対の駆動ローラ及びアイドリングローラによって張架されているとともに、画像形成の際には所定の周速度（例えば、１６７〜２２５ｍｍ／ｓ）に制御されて搬送駆動される。

一次転写装置１２ａ〜１２ｄは、可視像形成ユニット５０ａ〜５０ｄごとに設けられている。それぞれの一次転写装置１２ａ〜１２ｄは、対応する可視像形成ユニット５０ａ〜５０ｄと中間転写ベルト１５を挟んで反対側に配置されている。

二次転写前帯電装置３は、中間転写ベルト１５に重ね合わせて転写されたトナー像を再帯電させるためのものである。本画像形成装置１００では、電子を放出することによってトナー像を帯電させるようになっている。

二次転写装置１６は、中間転写ベルト１５上に転写されたトナー像を、記録紙に対して再転写するためのものであり、中間転写ベルト１５に接して設けられている。転写用クリーニング装置１７は、トナー像の再転写が行われた後の中間転写ベルト１５の表面をクリーニングするためのものである。

なお、転写ユニット４０の中間転写ベルト１５の周囲には、中間転写ベルト１５の搬送方向上流から一次転写装置１２ａ〜１２ｄ、二次転写前帯電装置３、二次転写装置１６、転写用クリーニング装置１７の順で各装置が配置されている。

二次転写装置１６の記録紙搬送方向下流側には、定着装置１４が設けられている。定着装置１４は、二次転写装置１６によって記録紙上に転写されたトナー像を記録紙に定着させるためのものである。

また、中間転写ベルト１５には、４つの可視像形成ユニット５０ａ〜５０ｄがベルトの搬送方向に沿って接して設けられている。４つの可視像形成ユニット５０ａ〜５０ｄは、用いるトナーの色が異なっている点以外は同一であり、それぞれ、イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｋ）のトナーが用いられている。以下では、可視像形成ユニット５０ａのみについて説明し、その他の可視像形成ユニット５０ｂ〜５０ｄについては説明を省略する。

可視像形成ユニット５０ａは、感光体ドラム（像担持体）７と、この感光体ドラム７の周りに配置された像担持体用帯電装置４、レーザ書き込みユニット（図示せず）、現像装置１１、一次転写前帯電装置２、クリーニング装置１３、除電ランプ１８を備えている。

感光体ドラム７は、表面に感光層を有し、図示しない回転機構にて回転駆動されるものである。感光体ドラム７の基体は、接地されている。

像担持体用帯電装置４は、感光体ドラム７の表面を所定の電位に帯電させるためのものである。像担持体用帯電装置４の詳細については後述するが、本画像形成装置１００では、鋸歯型の放電電極を備えたスコロトロン方式の帯電装置が用いられている。

レーザ書き込みユニットは、外部装置から受信した画像データに基づいて、感光体ドラム７にレーザ光を照射（露光）し、像担持体用帯電装置４にて均一に帯電された感光体ドラム７上に光像を走査して静電潜像を書き込むものである。

現像装置１１は、感光体ドラム７の表面に形成された静電潜像にトナーを供給し、静電潜像を顕像化してトナー像を形成するものである。

一次転写前帯電装置２は、感光体ドラム７の表面に形成されたトナー像を転写前に再帯電させるためのものである。本画像形成装置１００では、電子を放出することによってトナー像を帯電させるようになっている。

クリーニング装置１３は、中間転写ベルトにトナー像を転写した後の感光体ドラム７上に残留したトナーを除去・回収して感光体ドラム７上に新たな静電潜像およびトナー像を記録することを可能にするものである。

除電ランプ１８は、クリーニングされた感光体ドラム７表面に光を照射して除電するものである。

そして、これら感光体ドラム７、像担持体用帯電装置４、レーザ書き込みユニット、現像装置１１、一次転写前帯電装置２、一次転写装置１２ａ、クリーニング装置１３、除電ランプ１８の駆動は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等からなる制御部２８（図１参照）にて制御されるようになっている。

次に、このような画像形成装置１００の画像形成動作について説明する。

まず、画像形成装置１００は、外部装置から画像データを取得する。また、画像形成装置１００の図示しない駆動ユニットが、感光体ドラム７を図２に示した矢印の方向に所定の速度（ここでは１６７〜２２５ｍｍ／ｓ）で回転させるとともに、像担持体用帯電装置４が感光体ドラム７の表面を所定の電位に帯電させる。

次に、取得した画像データに応じてレーザ書き込みユニット８が感光体ドラム７の表面を露光し、感光体ドラム７の表面に上記画像データに応じた静電潜像の書き込みを行う。続いて、感光体ドラム７の表面に形成された静電潜像に対して、現像装置１１がトナーを供給する。これにより、静電潜像にトナーを付着させてトナー像が形成される。

このようにして感光体ドラム７の表面に形成されたトナー像を、一次転写前帯電装置２が再帯電し、再帯電されたトナー像を、一次転写装置１２ａが、感光体ドラム７の表面に形成されたトナー像とは逆極性のバイアス電圧を印加して、中間転写ベルト１５へ転写する（一次転写）。

可視像形成ユニット５０ａ〜５０ｄがこの動作を順に行うことにより、中間転写ベルト１５には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のトナー像が順に重ね合わされていく。

重ね合わされたトナー像は、中間転写ベルト１５によって二次転写前帯電装置３まで搬送され、二次転写前帯電装置３が搬送されたトナー像に対して再帯電を行う。そして、再帯電が行われたトナー像が担持された中間転写ベルト１５を、二次転写装置１６が図示しない給紙ユニットから給紙された記録紙Ｐに対して圧接すると共にトナーの帯電とは逆極性の電圧を印加することにより、記録紙Ｐにトナー像を転写する（二次転写）。

その後、定着装置１４がトナー像を記録紙Ｐに定着させ、画像の記録された記録紙Ｐは、排紙ユニット（図示せず）に排出される。

一方、一次転写後に感光体ドラム７上の残存したトナーは、クリーニング装置１３にて除去・回収され、また、中間転写ベルト１５上の残存したトナーは、転写用クリーニング装置１７によって除去・回収される。また、残存したトナーが除去された感光体ドラムは、さらにそのあと、除電ランプ１８にて除電され、像担持体用帯電装置４による次の帯電に備える。以上の動作により、記録紙Ｐに適切な印刷を行うことができる。

次に、本実施形態の像担持体用帯電装置４について詳細に説明する。なお、ここでは、本発明に係る帯電装置を感光体ドラム７の表面を帯電させる像担持体用帯電装置４に使用した例を記載するが、電子を放出することによってトナー像を帯電させる帯電装置であれば採用可能であり、一次転写前帯電装置２や二次転写前帯電装置３、或いは、その他、記録紙剥離装置や除電装置に採用することもできる。

図１に、像担持体用帯電装置４の要部の構成を示し、図３に像担持体用帯電装置４とその近傍の構成を示す。

図３に示すように、像担持体用帯電装置４は、感光体ドラム７に面する開口２０ａを有するシールドケース２０内に、放電電極である鋸歯電極３０が配され、シールドケース２０における前記開口２０ａにグリッド電極３１が配されている。所謂スコロトロン方式の帯電装置である。

鋸歯電極３０は、図１に示すように、鋸歯状に複数の三角歯が形成されており、図３に示すように、各三角歯３０ａの先端部を感光体ドラム７に向けた状態で、ホルダ２２に保持されている。また、鋸歯電極３０には、画像形成装置１００側に設けられた高圧電源２５より高電圧が供給されるようになっている。

高圧電源２５は、前記した画像形成装置１００側の制御部２８にてその駆動が制御される。制御部２８は、高圧電源２５を制御して、鋸歯電極３０に対し高電圧を供給するものである。

感光体ドラム７の帯電時、鋸歯電極３０に高圧電源２５より高電圧が印加されることで、鋸歯電極３０は、各三角歯３０ａの先端部より感光体ドラム７の表面に対して電子を放出し、感光体ドラム７の表面を帯電させる。つまり、鋸歯電極３０の各三角歯３０ａの先端部が放電ポイントとなる。

なお、図示してはいないが、グリッド電極３１には、感光体ドラム７を所定電位に帯電制御するために、図示しないバイアス電源に接続されており、シールドケース２０は接地されている。

そして、ここで、注目すべき構成は、像担持体用帯電装置４に、鋸歯電極３０と対向して配置可能なクリーニング電極（対向電極）３５が設けられている点である。クリーニング電極３５は、鋸歯電極３０の長手方向に移動可能に設けられており、感光体ドラム７の帯電時など通常は、鋸歯電極３０と対向しない位置に待避し、鋸歯電極３０のクリーニング時に、鋸歯電極３０と対向配置される。

なお、図１、図３においては、クリーニング電極３５を鋸歯電極３０の長手方向に移動可能にする移動機構を省略している。移動機構については、図８〜図１０を用いて後述する。

鋸歯電極３０には、クリーニング時、クリーニング電極３５と対向した状態で、制御部２８の制御のものと、高圧電源２５より高電圧が供給されるようになっている。鋸歯電極３０に高電圧が印加されることで、鋸歯電極３０とクリーニング電極３５との間に、感光体ドラム７を帯電させるときよりも電流量の大きい放電（クリーニング放電と称することもある）が生じ、鋸歯電極３０の三角歯３０ａの先端部に付着した放電生成物等の付着物が除去されることとなる。

そして、図３に示すように、鋸歯電極３０にクリーニング電極３５が対向配置された場合における鋸歯電極３０とクリーニング電極３５の距離は、鋸歯電極３０とシールドケース２０の距離、及び鋸歯電極３０とグリッド電極３１の離間、鋸歯電極３０と感光体ドラム７の距離のいずれよりも短くなるように設計されている。

これにより、鋸歯電極３０のクリーニング時に、鋸歯電極３０からグリッド電極３１、鋸歯電極３０からシールドケース２０、或いは鋸歯電極３０から感光体ドラム７へと放電が起こることを防いで、クリーニング電極３５だけに放電させることができる。

なお、ここではスコロトロン方式を例示しているが、コロトロン方式であれば、鋸歯電極にクリーニング電極が対向配置された場合における鋸歯電極とクリーニング電極の距離は、鋸歯電極とシールドケースの距離、及び鋸歯電極と感光体ドラムの距離のいずれよりも短くなるように設計すればよい。

鋸歯電極３０に対して印加するクリーニング用の高電圧としては、鋸歯電極３０とクリーニング電極３５との間に、感光体ドラム７を帯電させるときよりも電流量の大きい放電が生じさせ、鋸歯電極３０に付着した付着物を除去し得る値であれば、感光体ドラム７を帯電させるときの同じであってもよいし、異なる値であってもよい。

しかしながら、鋸歯電極３０とクリーニング電極３５との間に、感光体ドラム７を帯電させるときよりも電流量の大きい放電が生じさせて付着物を除去するために、わざわざ、高圧電源２５の容量をＵＰさせる対応は、コスト的に望ましくなく、高圧電源２５の容量内で対応することが望ましい。

そこで、本実施形態の像担持体用帯電装置４では、クリーニング電極３５を鋸歯電極３０よりも小さくして、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａの１つとのみ対向する構成としている。言い換えれば、クリーニング電極３５は、鋸歯電極３０の複数ある放電ポイントの１つのみに対向するよう構成されている。

このような構成では、鋸歯電極３０とクリーニング電極３５との間の放電は、鋸歯電極３０におけるクリーニング電極３５が対向する対向相手の一つの三角歯３０ａとの間においてのみ起こる。

したがって、鋸歯電極３０に対し、高圧電源２５の容量をＵＰさせることなく、感光体ドラム７の帯電時と同じで電圧或いはそれ以下であっても、クリーニング電極３５に対して放電により流れる電流量を、感光体ドラム７を帯電させるときの電流量よりも大きくでき、感光体ドラム７を帯電させるときの放電では除去されなかった放電生成物等の付着物を除去することができる。

また、図１の構成では、クリーニング電極３５は、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａのうちの１つのみと対向する構成であるので、鋸歯電極３０に印加された電圧を、複数ある三角歯３０ａのうちの１つに集中させることができ、より小さな電圧にてクリーニング放電を生じさせることができる。

但し、図１の構成では、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａを１つずつクリーニングすることとなるので、すべての三角歯３０ａのクリーニングするには、所要時間が長くなる。

そこで、例えば図４に示す構成のように、数個のクリーニング電極３５ａ〜３５ｃ（例では３個）よりなる構成とし、鋸歯電極３０の数個（例では３個）の三角歯３０ａと対向させるようにしてもよい。このような構成では、３箇所で同時に放電が起こるので、三角歯３０ａを３箇所同時にクリーニングでき、時間を短縮できる。

但し、図４の構成の場合、クリーニング放電を１箇所に集中させる図１に構成に比して、鋸歯電極３０に印加される電圧が同じであれば、クリーニング放電による電流量は当然小さくなる。したがって、クリーニング電極３５の数は、鋸歯電極３０とクリーニング電極３５との間に、鋸歯電極３０の付着物を除去し得る大きさのクリーニング放電を生じさせるのに必要な電圧値と、既に備えられている高圧電源２５の容量等に基づいて、適宜選択すればよい。

クリーニング電極３５を複数個構成とする場合の対向電極数の上限の数を、強いて上げれば、１０個までとすることが好ましい。あまり多くなると、高圧電源２５の容量をＵＰせずして、通常の放電よりも電流量の大きなクリーニング放電を生じさせることが難しくなる。また、１０個までであれば、鋸歯電極３０の長手方向の寸法が小さいので、鋸歯電極３０の長手方向端部側のスペースをクリーニング電極３５の待避位置として利用でき、主帯電装置４が大型化を阻止できる。

また、クリーニング時の放電時間及び放電電流についても、同様のことが言え、適宜設定すればよい。

すなわち、付着物を除去するために必要な放電時間は、放電時の電流量が同じであれば、鋸歯電極の汚れ具合によって変わるものである。したがって、比較的長期間にわたって鋸歯電極３０のクリーニングを行わなかった場合は、鋸歯電極３０に付着した放電生成物等の付着物の量が多く、三角歯３０ａへの固着強度も強くなるのでクリーニング時の放電時間は長くする必要があるが、短期間で頻繁にクリーニングを行う場合は、鋸歯電極３０に付着する付着物の量も少なく、また固着強度も弱いので放電時間は短くて済むようになる。

付着物を除去するために必要な放電電流も、放電時間が同じであれば、鋸歯電極の汚れ具合によって変わるものである。したがって、比較的長期間にわたって鋸歯電極３０のクリーニングを行わなかった場合は、鋸歯電極３０に付着した付着物の量が多く、三角歯３０ａへの固着強度も強くなるのでクリーニング時の放電電流を強くする必要があるが、短期間で頻繁にクリーニングを行う場合は、鋸歯電極３０に付着する付着物の量も少なく、また固着強度も弱いので、付着物の除去が可能な範囲内で放電電流を弱くしてもよい。

このように、リーニング時の放電時間や放電電流を、クリーニングサイクルに応じて変更することで、効率的なクリーニングが実施できる。

また、図１の構成では、クリーニング電極３５として、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａの１個分に相当する三角歯状のものを例示しているが、クリーニング電極３５の形状は、これに限るものではなく種々変更可能である。

例えば、図５（ａ）〜図５（ｄ）に、上記した三角歯状のクリーニング電極３５に代えて用いることのできる対向電極の形状例を示す。図５（ａ）に示すクリーニング電極４１は円錐形の電極であり、頂点を鋸歯電極３０の三角歯３０ａの先端部に対向させる。また、図５（ｂ）に示すクリーニング電極４２は、対向する三角歯３０ａに向かう凸部４２ａを有する電極である。

鋸歯電極３０の三角歯３０ａとの対向面積が充分に小さければ、図５（ｃ）に示すクリーニング電極４３のように、平板状の電極としてもよい。ここでは、φ１以下の円板状の電極としている。

その他、図５（ｄ）に示すクリーニング電極４４ように、四角い板状の電極を、鋸歯電極３０の三角歯３０ａとクリーニング電極４４の一つの角との距離が最短になるように、すなわち鋸歯電極３０と同じ高さ位置にクリーニング電極４４の一つの角がくるように、配置してもよい。

図５（ａ）〜図５（ｄ）のように構成することで、１つの三角歯状のクリーニング電極３５と同様に、対向電極側でも電界集中が生じるので、放電が生じやすくなり、さらに放電を安定させることができる。

ここで、図１の構成を有する像担持体用帯電装置４の一実施例について説明する。

図１に、実施例１の像担持体用帯電装置４におけるクリーニング電極３５と鋸歯電極３０との配置関係を示す。実施例１の像担持体用帯電装置４において、鋸歯電極３０は、ステンレス製（ＳＵＳ３０４）であり、厚みは１００μである。鋸歯電極３０の三角歯３０ａは、設置ピッチＰ＝２ｍｍで、鋸歯電極３０の長手方向に１６２本配置されている。また、三角歯３０ａの先端部のＲは、３０μ以下である。一方、クリーニング電極３５は、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａのうちの、１つ分の三角歯３０ａと同じ形状の電極よりなる。

そして、クリーニング電極３５は、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａのうちの対向相手となる三角歯３０ａ’との距離が最短となるように配置され、その空隙距離（＝Ｄ）を１ｍｍとしている。

一方、図３に示すように、像担持体用帯電装置４において、鋸歯電極３０の三角歯３０ａの先端部から感光体ドラム７までの距離は８ｍｍ、鋸歯電極３０の三角歯３０ａの先端部からグリッド電極３１及びシールドケース２０までの各距離は共に７ｍｍである。

このように、クリーニング電極３５とその対向相手となる三角歯３０ａ’の距離を、鋸歯電極３０と、グリッド電極３１、感光体ドラム７及びシールドケース２０の何れの距離よりも短くしたことにより、鋸歯電極３０に高電圧を印加した際に、クリーニング電極３５に向き合った、鋸歯電極３０の三角歯３０ａ’に大半の放電電流が集中し、他の三角歯３０ａからは殆ど放電しなかった。

このような実施例１の像担持体用帯電装置４を用いて実際の確認実験を行った結果について説明する。

クリーニング性能の確認実験では、放電生成物等の付着物が付着した放電電極として、シャープ株式会社製の複写機ＭＸ４５００で使用され、規定寿命到達後に交換された鋸歯電極３００を用いた。

図６（ａ）は、規定寿命に到達した鋸歯電極３００における１つの三角歯３００ａのクリーニング前の状態を示す写真である。これより、三角歯３００ａの先端部に放電生成物等の付着物４６が付着していることがわかる。

このように三角歯３００ａの先端部に付着物４６が付着すると、感光体ドラム７の帯電に際し、鋸歯電極３００に所定電圧を印加しても放電が起こりにくくなり、先に説明したように、この三角歯３００ａと対向する部位において、感光体ドラム７の表面電位に落ち込みが発生し、画像欠損を生じる。

実際、上記規定寿命に到達した鋸歯電極３００を再び、シャープ株式会社製の複写機ＭＸ４５００の像担持体用帯電装置に設置し、ハーフトーン画像を印字したところ、図７上段に示すように、付着物４６が付着した三角歯３００ａに対応する位置で、黒い筋が発生した（火花放電前）。

このような鋸歯電極３００に付着物４６が付着して発生する画像欠損について説明すると、以下のとおりである。付着物４６の付着による画像欠損は、現像方式によって表れる現象が異なる。ハーフトーン画像を印字した場合が分かりやすいので、この場合で説明すると、反転現像の場合は、ハーフトーン画像中に黒い筋状の画像欠損を生じ、正転現像の場合は、白いスジ状の画像欠損が発生する。これは、電子写真では、感光体ドラム７上に形成された静電潜像（＝表面電位の制御で形成）に対して、マイナスに帯電したトナーを付着させ顕像化する工程が、反転現像と正転現像で異なるためである。

このように、画像サンプルを採取し画像判定することで、感光体ドラム７上の表面電位をいちいち測定しなくても鋸歯電極３００の三角歯３００ａに放電生成物が付着していることを確認することができる。また画像欠損の発生位置から付着物４６が付着した三角歯３０ａを特定することができる。

図６（ｂ）は、上記規定寿命に到達した鋸歯電極３００を、像担持体用帯電装置４に組み込み、鋸歯電極３０に４ｋＶを印加したときの放電状態を撮影したものである。図中の手前部分が鋸歯電極３００で、奥に配置されているのが三角歯３０ａと同じ形状をしたクリーニング電極３５である。鋸歯電極３００とクリーニング電極３５の間に見える白い部分がストリーマ（＝火花放電）である。

このとき流れた放電電流は、約８０（−μＡ）であった。これは、感光体ドラム７を帯電させる通常の帯電動作時に、１つの三角歯３０ａに流れる電流値の約１６倍の大きさである。ここで、放電継続時間は５秒とした。

この作業後に、鋸歯電極３００における図６（ａ）と同じ部分を撮影したのが図６（ｃ）である。図から分かるように三角歯３００ａに付着していた付着物４６がなくなっていることがわかる。

実際、付着物４６を除去した鋸歯電極３００を、再度、シャープ株式会社製の複写機ＭＸ４５００の像担持体用帯電装置に組み込んで画像チェックを行ったころ、図７下段に示すように、該付着物４６が付着していた部分で発生していた黒スジは消滅していることを確認できた（火花放電後）。

このように、通常帯電動作時に三角歯３００ａ１個あたりに流れる放電電流より大きな電流を流すことで、先端部に付着した付着物４６を除去することを確認できた。

次に、図８〜図１０を用いて、クリーニング電極３５を鋸歯電極３０の長手方向に移動させる構成について説明する。図８は、像担持体用帯電装置４の長手方向端部の構成を示す斜視図である。図９は、クリーニング電極３５を鋸歯電極３０の長手方向に移動させる移動機構２４を備える像担持体用帯電装置４の断面図であり、鋸歯電極３０、クリーニング電極３５、移動用回転軸２７などの位置関係を説明した図である。また、図１０は、シールドケース２０の長手方向端部の形状を示す斜視図である。

図８、図９に示すように、クリーニング電極３５は、鋸歯電極３０の長手方向に移動自在に支持された対向電極保持部材２９に取り付けられている。対向電極保持部材２９は、ステンレス等の金属板をコの字型に形成してなるシールドケース２０内に配されるＬ字型のアーム部２９ａと、シールドケース２０の外部に配される基台部２９ｂとからなり、アーム部２９ａと基台部２９ｂとの間には、案内溝２９ｃ・２９ｃが形成されている。

対向電極保持部材２９は、図１０に示す、シールドケース２０に設けた切欠き２０ｂに、案内溝２９ｃ・２９ｃを切欠き２０ｂが形成された面に係合させた状態で挿入されており、シールドケース２０の長手方向にスライド自在となっている。

対向電極保持部材２９は、ＡＢＳ、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネイト）等の樹脂性であり、クリーニング電極３５は、図示しない導線と図示しない金属性板バネを介して、金属性のシールドケース２０に摺動・接触するよう構成されており、シールドケース２０を介してグランドに接続されている。

対向電極保持部材２９の移動は、モータ２６にて移動用回転軸２７を回転させることで行う。移動用回転軸２７の周面には、スパイラル状に溝が形成されており、対向電極保持部材２９における軸穴２９ｄには、このスパイラル状の溝に係合する案内部（図示せず）が形成されている。これによって、移動用回転軸２７を回転させることで、対向電極保持部材２９を長手方向に移動させることができる。

対向電極保持部材２９は、鋸歯電極３０のクリーニングを行うとき以外は、クリーニング電極３５を鋸歯電極３０と対向しない退避位置にて待機するようになっている。したがって、帯電動作時に対向電極に向かって放電することはない。

上記モータ２６の駆動は、前述した制御部２８にて制御される。ここでは、制御部２８によるモータ２６の駆動制御にて、クリーニング電極３５の移動位置を制御するために、移動用回転軸２７の周面に形成したスパイラルのピッチを、鋸歯電極３０の三角歯３０ａのピッチＰと同じか整数倍とし、対向電極保持部材２９の待避位置を、鋸歯電極３０から所定距離離れた位置としている。これにより、制御部２８は、モータ２６の回転軸を回転させた数をカウントすることで、クリーニング電極３５を、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａのうちの任意のものの先端部に、移動させることができる。

その他、例えば、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａの先端部のピッチＰと同じ凹部を、鋸歯電極３０を保持するホルダ２２に、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａの先端部と一致させて形成し、対向電極保持部材２９側には、これら凹部と係合するスプリングノッチ部を設けるようにしてもよい。

この場合、該スプリングノッチ部を市販のロータリースイッチのように電極で構成し、接合時に導通信号が取れるように構成してやると、自動送り制御できるようになる。また、鋸歯電極３０の三角歯３０ａの配置場所と一致するエンコーダを長手方向に設置し、その信号に検出することで位置あわせをおこなってもよい。

また、本画像形成装置１００では、鋸歯電極３０のクリーニングを行う場合、制御部２８が、感光体ドラム７を、間欠的もしくは連続的に駆動回転させると共に、除電ランプ１８を動作させておくようになっている。

鋸歯電極３０のクリーニング時、感光体ドラム７を回転させ、除電ランプ１８を動作させておくことで、万が一、付着物を除去している三角歯３０ａ以外の三角歯３０ａから放電が生じ、感光体ドラム７が帯電された場合でも、すみやかに表面電位を０にでき、感光体ドラム７が帯電状態で長期間放置されることよって発生する感光体ドラム７の特性劣化を防止することができる。

図１１に、鋸歯電極３０のクリーニング時の動作フローを示す。鋸歯電極３０のクリーニングが指示されると、制御部２８は、当該フローに入り、まず、除電ランプ１８をＯＮし（Ｓ１）、続いて感光体ドラム７の回転させる（Ｓ２）。そして、鋸歯電極３０のクリーニングを継続するか否かを判断し（Ｓ３）、継続すると判断すると、Ｓ４に進み、クリーニング電極３５を、クリーニング対象の三角歯３０ａと対向する位置へと移動させる。

そして、鋸歯電極３０にクリーニング用に定められた所定の高電圧を所定時間印加し（Ｓ５）、そのあと、Ｓ３に戻り、鋸歯電極３０のクリーニングを継続するか否かを判断する。Ｓ３では、鋸歯電極３０の全ての三角歯３０ａのクリーニングを完了すると、ＮＯと判断する。

Ｓ３で、ＮＯと判断すると、Ｓ６に進み、クリーニング電極３５を、待避位置にまで移動させ、そのあと、除電ランプ１８をＯＦＦし（Ｓ７）、続けて、感光体ドラム７の回転を停止させる（Ｓ８）。

なお、図１１の動作フローでは、詳細に記載していないが、Ｓ４においては、クリーニング電極３５を、鋸歯電極３０の複数ある三角歯３０ａのうち、待避位置に近いものから順に（或いは遠いものから順に）、一本ずつ順次移動させていく。

以上のように、本実施形態の画像形成装置１００では、像担持体用帯電装置４が、鋸歯電極３０に対向して配置可能なクリーニング電極３５を備えており、鋸歯電極３０とクリーニング電極とが対向し合う状態で、制御部２８の制御のもと高圧電源２５より鋸歯電極３０に対して高電圧を印加することで、鋸歯電極３０とクリーニング電極３５との間に、感光体ドラム７を帯電させるときよりも電流量の大きな放電が生じさせて鋸歯電極３０に付着した付着物を除去するようになっている。

これによれば、鋸歯電極３０に接触することなくクリーニングを実施できるので、鋸歯電極３０に拭き取り部材等を接触させてクリーニングする接触式の構成に比して、鋸歯電極３０を破損させる虞が少なく、また、接触式で見られるような、拭き残しの問題や、拭き取り部材を介して除去した付着物が再度付着するといった問題もない。

さらに、接触式では、長く使用する間に、拭き取り部材が破損したり、除去した付着物にて汚れたりして、拭き取り部材の交換等が必要となるが、上記構成では、非接触式であるので、部材等の交換を要することなく長期にわたって安定したクリーニングを行うことができる。
〔実施の形態２〕
本発明のその他の実施形態について、図１２〜図１５の基づいて説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態１で用いた部材と同じ機能を有する部材には同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、鋸歯電極３０の各三角歯３０ａに放電電流を流しクリーニング動作を行う際に、三角歯３０ａの先端部に付着した付着生成物等の付着物の量によらず、同じ放電条件（各三角歯３０ａに流す放電電流を一定）に管理することのできる構成について説明する。

図１２に、本実施形態の帯電装置である像担持体用帯電装置５５の要部の構成を示す。実施の形態１の像担持体用帯電装置４との違いは、クリーニング電極３５が挿入抵抗Ｒを介してグランドに接地されている点である。

これによれば、クリーニング時、クリーニング電極３５とグランドとの間に挿入された挿入抵抗Ｒの両端に生じる電圧差効果によって、付着物の量が少ない三角歯３０ａに対し、付着物の量の多い三角歯３０ａをクリーニングし得るように設定された高電圧を鋸歯電極３０に印加したとしても、火花放電が生じて放電電流が増加するようなこともなく、放電性を安定させることができる。

表１に、本実施形態の像担持体用帯電装置５５の構成を有する一実施例の像担持体用帯電装置５５について、クリーニング電極３５を、鋸歯電極３０の長手方向に順次移動させながら放電させ、鋸歯電極３０の各三角歯３０ａに流れる放電電流をそれぞれ計測した結果を示す。実施例の像担持体用帯電装置５５においては、挿入抵抗Ｒとして３００ＭΩの抵抗を使用し、鋸歯電極３０への印加電圧は５（−ｋＶ）とした。

表１より、放電電流は、どの三角歯３０ａの場合もほぼ同じ値１２．４（−μＡ）となり、ばらつきも少なく、各三角歯３０ａのクリーニングの電流条件が一定になることが分かる。

また、図１３に、上記実施例において、実際に、付着物の量が少ない三角歯３０ａに対し、付着物の量の多い三角歯３０ａをクリーニングし得るように設定された高電圧（ここでは５（−ｋＶ））を鋸歯電極３０に印加したときの放電状態を撮影したものを示す。

図１３の左図は、鋸歯電極３０の三角歯３０ａとクリーニング電極３５の位置関係を撮影したもので、右図はその放電状態を撮影したものである。鋸歯電極３０の三角歯３０ａの先端部とクリーニング電極３５の距離Ｄが１ｍｍと近接している状態であっても、付着物の量が少ない三角歯３０ａに対し、５（−ｋＶ）を印加しても、クリーニング電極３５との間にストリーマ（＝火花放電）が発生しておらず、グロー放電していることがわかる。

なお、クリーニング時の放電電流の安定化は、放電電流をモニターしフィードバックする制御を行う定電流制御で実施することもできる。しかしながら、火花放電は瞬間的に発生する上、一度発生すると瞬時に大電流が流れる（電子なだれが発生するため、急激に電流が増加する）ので、電流過剰状態検出からフィードバックまでに反応遅れが生じ、瞬間的に大電流が流れてしまうので、各三角歯３０ａの電流条件を同じにすることは困難である。

これに対し、本実施形態の像担持体用帯電装置５５に採用している挿入抵抗Ｒを設ける構成では、このようなフィードバックの遅れはなく、安定して火花放電を防止できるので、常時安定した状態で放電電流を流すことができる。

また、クリーニング電極３５を鋸歯電極３０の長手方向に移動させながらクリーニングを行う構成においては、フィードバック制御の場合、電極間位置が移動により変化するので電極位置に応じてフィードバック制御する必要がある。これに対し、挿入抵抗Ｒを設けた構成では、距離が遠くなると放電が弱くなるだけなので、制御系を簡素化できるというメリットがある。

なお、上記構成において、クリーニング時の放電電流の大きさは、挿入抵抗Ｒの大きさとクリーニング動作時の印加電圧を適宜選ぶことで調整することができる。

図１４に、本実施例で使用した鋸歯電極３０における、印加電圧とクリーニング時の放電電流との関係を調べた結果を示す。

鋸歯電極３０の三角歯３０ａの先端部とクリーニング電極３５の距離Ｄは、１ｍｍとした。図中●が３００ＭΩの抵抗を挿入した場合で、図中△が５００ＭΩの抵抗を挿入した場合の結果である。

通常の帯電動作時は、５〜７（−ｋＶ）の電圧を印加しているが、挿入する抵抗Ｒを選ぶことで、同じ電圧でも鋸歯電極３０に流れる放電電流を制御することができる。クリーニング効果は、放電電流が多いほど大きくなるが、放電生成物等の付着物の付着強度が強固でなければ１０（−μＡ）でも十分除去できるので、放電電流の設定値は、１０（−μＡ）以上で、クリーニングサイクルに応じて決めればよい。抵抗Ｒの挿入によりクリーニング時の各三角歯３０ａに流れる放電電流が安定するのは先に説明したとおりである。

図１５は、放電状態での三角歯３０ａとクリーニング電極３５との間の空隙部Ｈにおける抵抗（空隙抵抗）について説明したものである。空気は絶縁体であるが、鋸歯電極３０とクリーニング電極３５との間に高電圧を印加して不平等電界を発生させると、絶縁破壊を起こして電極３０，３５間に電流が流れるため、見かけ上、図のような抵抗成分を考えることができる。

この放電時の空隙抵抗は、例えば、挿入抵抗Ｒが５００ＭΩ、印加電圧が７（−ｋＶ）の場合を計算すると、７（−ｋＶ）／１１（−μＡ）−５００ＭΩ＝１５４．５ＭΩとなる。

また、この空隙抵抗は、流れる放電電流の大きさが同じならば挿入抵抗Ｒの大きさによらず同じである。例えば、３００ＭΩの場合で計算すると、５（−ｋＶ）なので、５（−ｋＶ）／１１（−μＡ）−３００ＭΩ＝１５４．２ＭΩとなり、５００ＭΩの場合とほぼ同じ値となる。

これは、放電電流が１５（−μＡ）の条件で該空隙抵抗を求めると約１００ＭΩと小さくなるが、電極間に印加される電圧が高くなり、放電空間での電子なだれの勢いが増すためである。

放電時の空隙抵抗は、以上のようにして算出することができるので、この計算をもとに挿入抵抗の値を決めればよい。

以上のように、対向電極に挿入抵抗を介してグランド接地することで、クリーニング放電実施時に火花放電への移行を抑え、低い放電電流でも電流ばらつきのない安定した条件でクリーニングできるようになる。

なお、実施の形態１、２で説明した、鋸歯電極３０の三角歯３０ａに対向するクリーニング電極３５を設け、帯電時よりも電流量の大きな放電を生じさせることで鋸歯電極３０をクリーニングする構成は、例えば、図１６に示すような、複数ある三角歯３０ａが個別に分割され、各三角歯３０ａに抵抗を挿入した鋸歯電極３９（詳細は特許第3074095号参照）に採用することもできる。

この場合は、すでに抵抗体が放電電極３９側に挿入されていることもあり、該抵抗部分での電圧降下により放電が安定する傾向にある。そのため、クリーニング電極３５との間の放電が安定なようであれば、クリーニング電極３５側に挿入抵抗Ｒを省略することができる。

また、上記した実施の形態１，２では、放電電極として鋸歯電極３０を例示したが、図１７に示すような、鋸歯電極３０に換えて、放電電極を、複数の針状の電極４５ａを有する針電極４５や、図１８に示す、放電ポイントが特定されないワイヤ電極３８とすることもできる。

ワイヤ電極３８としては、例えばφ0.25のタングステン製ワイヤを使用することができる。また、放電電極をワイヤ電極３８とした場合、ワイヤ電極３８とクリーニング電極３５との離間距離は、例えば１ｍｍ（＝Ｄ）に設定することができる。

鋸歯電極３０や針電極４５と異なり、ワイヤ電極３８は放電ポイントが特定されないので、ワイヤ電極３８とクリーニング電極３５との間に放電させながらワイヤ電極３８の長手方向にクリーニング電極３５を移動させることで、ワイヤ電極３８の表面上に生成した放電付着物を連続的にクリーニングすることができる。したがって、鋸歯電極３０や針電極４５によりもより簡単にクリーニングすることが可能となる。

また、上記各実施形態において、画像形成装置１００に備えられる制御部２８であって、特に、上記した本発明に係る帯電装置の駆動を制御する機能部分は、ＣＰＵ等のプロセッサを用いてソフトウェアによって実現される。すなわち、画像形成装置１００は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである画像形成装置１００の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、画像形成装置１００に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによって達成される。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、画像形成装置１００を通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上記プログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

また、画像形成装置１００に備えられる制御部２８であって、特に、上記した本発明に係る帯電装置の駆動を制御する機能部分は、ソフトウェアを用いて実現されるものに限らず、ハードウェアロジックによって構成されるものであってもよく、処理の一部を行うハードウェアと当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うソフトウェアを実行する演算手段とを組み合わせたものであってもよい。

本発明は上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。

本発明の実施の一形態を示すものであり、画像形成装置に備えられ、放電電極が鋸歯電極よりなる本実施形態の像担持体用帯電装置の要部の構成を示す斜視図である。図１に示す本実施形態の像担持体用帯電装置を備える画像形成装置の要部の構成を示す縦断面図である。図１に示す本実施形態の像担持体用帯電装置とその近傍の構成を、クリーニング電極を鋸歯電極の長手方向に移動させる移動機構を省略して示す断面図である。図１に示す本実施形態の像担持体用帯電装置の変形例の要部の構成を示す斜視図である。図５（ａ）〜図５（ｄ）は、図１に示す本実施形態の像担持体用帯電装置或いは図４に示すその変形例の像担持体用帯電装置のクリーニング電極として用いることのできる、クリーニング電極の変形例を示す斜視図である。図６（ａ）は、規定寿命に到達した鋸歯電極における１つの三角歯のクリーニング前の状態を示す写真であり、図６（ｂ）は、上記規定寿命に到達した鋸歯電極を、本発明の実施例の像担持体用帯電装置に組み込んで鋸歯電極に４（−ｋＶ）を印加したときの放電状態を撮影した写真であり、図６（ｃ）は、４（−ｋＶ）を印加して放電を生じさせた後の（ａ）と同じ部分を撮影した写真である。規定寿命に到達した鋸歯電極を複写機の像担持体用帯電装置に設置してハーフトーン画像を印字した印刷物（上段）と、該鋸歯電極に対して本実施例の像担持体用帯電装置にて放電によるクリーニングを行った後、複写機の像担持体用帯電装置に設置してハーフトーン画像を印字した印刷物（下段）とを撮影した写真である。図１に示す本実施形態の像担持体用帯電装置の長手方向端部の構成を示す斜視図である。図１に示す本実施形態の像担持体用帯電装置とその近傍の構成を、クリーニング電極を鋸歯電極の長手方向に移動させる移動機構を省略することなく示す断面図である。図１に示す本実施形態の像担持体用帯電装置に備えられるシールドケースの長手方向端部の形状を示す斜視図である。図２に示す本実施形態の画像形成装置にて実施される鋸歯電極をクリーニングする時の動作を示すフローチャートである。本発明のその他の実施形態を示すもので、画像形成装置に備えられる、放電電極が鋸歯電極よりなる本実施形態の像担持体用帯電装置の要部の構成を示す斜視図である。本発明のその他の実施例の像担持体用帯電装置を用いて、鋸歯電極に対し、付着物の量が多い三角歯をクリーニングし得る放電を生じ得る５（−ｋＶ）を印加し、その際に、付着物の量が少ない三角歯における放電状態を撮影した写真である。図１３と同じ実施例の像担持体用帯電装置を用いて、鋸歯電極における印加電圧とクリーニング時の放電電流との関係を調べた結果を示す説明図である。図１２に示す本施形態の像担持体用帯電装置において、鋸歯電極に接続される高圧電源と対向電極の接地電位との間に形成される電気的関係を示す等価回路図である。本発明のさらに他の実施形態を示すもので、画像形成装置に備えられる、放電電極が個々に独立した三角歯を有する別の鋸歯電極よりなる本実施形態の像担持体用帯電装置の要部の構成を示す斜視図である。本発明のさらに他の実施形態を示すもので、画像形成装置に備えられる、放電電極が針電極よりなる本実施形態の像担持体用帯電装置の要部の構成を示す斜視図である。本発明のさらに他の実施形態を示すもので、画像形成装置に備えられる、放電電極がワイヤ電極よりなる本実施形態の像担持体用帯電装置の要部の構成を示す斜視図である。従来のコロナ放電方式の帯電装置の帯電メカニズムを模式的に示す説明図である。放電電極として鋸歯電極を使用した従来のコロナ放電方式の帯電装置を用いて、感光体を帯電させる像担持体用帯電装置を構成したものを模式的に示す斜視図である。図２１（ａ）は、浮遊物が、放電によって鋸歯電極に引き寄せられ、放電ポイントである三角歯の先端部に付着して堆積し、付着物となることを示す説明図であり、図２１（ｂ）は、付着物が付着した鋸歯電極にて感光体を帯電させた場合の感光体の表面電位を示す説明図であり、図２１（ｃ）は、図２１（ｂ）の表面電位にてハーフトーン画像を形成した場合に生じる画像欠損を示す説明図である。特許文献１の帯電装置のクリーニング機構を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

４像担持体用帯電装置（帯電装置）
７感光体ドラム（被帯電物）
２０シールドケース
２４移動機構
２５高圧電源
２８制御部
３０鋸歯電極（放電電極）
３１グリッド電極
３５クリーニング電極（対向電極）
４６付着物
１００画像形成装置

Claims

静電潜像が形成される回転自在の像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記像担持体の表面電位を除電する除電装置と、少なくとも前記帯電装置と前記像担持体と前記除電装置の動作を制御する制御部とを有した画像形成装置であって、
前記帯電装置が、放電電極より放電して前記像担持体の表面を帯電させるものであり、前記放電電極に対向して配置可能な対向電極を備え、前記放電電極が複数の先鋭状突起部を有する、あるいは前記対向電極が先鋭状の先端部を有する、あるいはその両方であり、前記放電電極と前記対向電極とを対向させた状態で、前記放電電極に電圧が印加されることで、前記放電電極と前記対向電極との間の先鋭状突起部、あるいは先鋭状の先端部、あるいはその両方より放電が生じて前記放電電極に付着した付着物が除去され、
前記制御部が、前記帯電装置において前記放電電極のクリーニングを行っている間、前記像担持体を回転させると共に、前記除電装置にて前記像担持体の表面を除電することを特徴とする画像形成装置。
前記帯電装置が、前記放電電極が前記像担持体に面した開口を有するシールドケース内に収容されたコロトロン方式であり、
前記放電電極に前記対向電極が対向して配置された場合の前記放電電極と前記対向電極の離間距離は、前記放電電極と前記シールドケースの離間距離及び前記放電電極と前記像担持体の離間距離のいずれよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記帯電装置が、前記放電電極が前記像担持体に面した開口を有するシールドケース内に収容されると共に、前記シールドケースの前記開口にグリッド電極が備えられているスコロトロン方式であり、
前記放電電極に前記対向電極が対向して配置された場合の前記放電電極と前記対向電極の離間距離は、前記放電電極と前記シールドケースの離間距離、前記放電電極と前記グリッド電極の離間距離のいずれよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記帯電装置が、前記対向電極と前記放電電極との間の放電が、１箇所或いは数箇所で発生することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記帯電装置が、前記対向電極が前記放電電極の先鋭状突起部の１つと対向することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記帯電装置が、前記対向電極を前記放電電極の長手方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
前記帯電装置が、前記対向電極が抵抗を介して接地電位に接続されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記帯電装置が、前記抵抗の抵抗値が、前記対向電極と前記放電電極における放電を生じる放電ポイントとの間の空隙抵抗値以上であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記制御部が、前記放電電極のクリーニング時、前記放電電極に電圧を印加する電源部の駆動を制御して予め定められた電圧を放電電極に印加することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記制御部が、前記放電電極のクリーニング時、前記放電電極に電圧を印加する電源部の駆動を制御して予め定められた電圧を放電電極に印加すると共に、前記移動機構の駆動源の駆動を制御して前記対向電極を前記放電電極の長手方向に移動させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
請求項１から１０の何れか１項に記載の画像形成装置を動作させるプログラムであって、コンピュータを上記制御部として機能させるためのプログラム。
請求項１１に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。