专利名称：转印前带电装置及具有该装置的图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种在使用电子照相方式的图像形成装置中，使图像载体(例如感光体、中间转印体)上的色粉图像在转印到转印对象物(例如中间转印体、记录纸张)前带电的转印前带电装置。并且本发明还涉及到一种具有上述转印前带电装置的图像形成装置。
背景技术：
一直以来，在利用电子照相方式的图像形成装置中，在用于使感光体均匀带电的带电装置、用于使感光体上形成的色粉图像静电转印到记录纸张等的转印装置、用于剥离和感光体等静电接触的记录纸张等的剥离装置中，经常使用电晕放电方式的带电装置。
这种电晕放电方式的带电装置一般使用电晕管方式(corotron)，其具有屏蔽罩，具有和感光体、记录纸张等被带电物相对的开口部；架设在该屏蔽罩内部的线状或锯齿状的放电电极，通过向放电电极施加高压，产生电晕放电，使被带电物均匀带电；或所谓超电晕管方式(scorotron)，在放电电极和被带电物之间设置栅电极，通过向该栅电极施加所需的电压，使被带电物均匀带电(参照文献1)。
图18是现有的电晕放电方式的带电装置的带电机理的示意图。如上上述，电晕放电方式的带电装置由以下构成线状、锯齿状或针状的放电电极101；形成色粉图像104的图像载体102、栅电极103等相对电极(放电对象物)。图像载体102包括感光体、中间转印体。并且，通过向曲率半径小的放电电极101和相对电极(放电物对象)之间施加高压，在这二个电极间形成不平衡电场，通过放电电极101附近产生的强电场引起的局部的电离作用进行电子放出(电子雪崩引起的放电)，使作为被带电物的感光体、中间转印体、色粉图像等带电。并且，栅电极103用于控制朝向图像载体102等被带电物的电子量，对该栅电极103也进行电子放电。
进一步，例如在文献2、3中公开了将上述电晕放电方式的带电装置用于使转印到中间转印体、记录纸张等转印介质前的色粉图像带电的转印前带电装置。根据文献2、3的技术，即使图像载体上形成的色粉图像内存在带电量不均，在转印前也可使色粉图像带电量平均化，因此可抑制转印色粉图像时的转印宽裕度的下降，将色粉图像稳定地转印到转印介质。
但是，上述现有的带电装置存在很多问题。
第一，在现有的电晕放电方式的带电装置中，存在大量产生臭氧(O3)、氮氧化物(NOx)等放电生成物的问题。具体而言，通过伴随上述电子放电的能量(电子冲击等)，氮分子(N2)分解为氮原子(N)，其与氧分子(O2)结合，生成氮氧化物(二氧化氮NO2)。同样，氧分子(O2)分解为氧原子(O)，其与氧分子(O2)结合，生成大量的臭氧(O3)。
当臭氧大量生成时，会引起臭氧气味的产生、对人体有害影响、强氧化力引起的配件劣化等问题。并且，当生成氮氧化物时，氮氧化物作为铵盐(硝酸铵)附着到感光体，成为导致图像异常的原因。特别是，通常使用的有机感光体(OPC)因臭氧、Nox易于产生泛白、图像流等图像缺陷。
并且，氮氧化物附着到电晕放电方式的带电装置的栅电极，使栅电极的表面氧化腐蚀，从而在栅电极上二次生成绝缘性的金属氧化物，其结果是，破坏了带电均匀性，引起带电不均导致的图像劣化的问题。
因此，在存在多个转印部位的中间转印方式的彩色图像形成装置中，虽然优选在所有的转印部位(多个一次转印部位、及二次转印部位)的上游设置转印前带电装置，但由于臭氧、Nox产生量的问题而较为困难。
并且，感光体也需要用于形成潜影的带电装置，因此考虑到对感光体的不良影响，为了进行感光体上形成的色粉图像的转印前带电，在上述带电装置之外追加转印前带电装置是较为困难的。实际上，为了避免该问题，只有使用臭氧产生量较少、可正带电的、具有良好耐刷性、可强制去除感光体表面附着的放电生成物的非晶硅感光体。
并且，近些年来，为了实现无臭氧化，作为使感光体自身带电的带电装置，采用导电辊、导电刷的接触带电方式，但接触带电方式不扰乱色粉图像地进行带电较为困难。因此，在转印前带电装置中，虽然采用了非接触的电晕放电方式的装置，但在搭载了接触带电方式的图像形成装置中设置现有的电晕放电方式的转印前带电装置时，也会失去无臭氧这一特征。
此外，作为降低臭氧生成量的技术，例如文献4中公开了一种带电装置，其具有多个放电电极，以基本一定的间距在预定的轴方向上排列；高压电源，向放电电极施加大于放电开始电压的电压；电阻，设置在高压电源的输出电极和放电电极之间；栅电极，靠近放电电极，设置在该放电电极和被带电物之间的位置上；栅极电源，向栅电极施加栅极电压，其中，使放电电极和栅电极之间的间隙为4mm以下，降低放电电流并降低臭氧产生量。
但是在上述文献4的技术中，虽然可通过降低放电电流来降低臭氧产生量，但臭氧的降低量并不充足，产生1.0ppm左右的臭氧。并且，还存在如下其他问题放电生成物、色粉、纸粉等附着到放电电极，或因放电能量导致放电电极的前端磨损、劣化，从而导致放电不稳定。
进一步，由于放电电极和被带电物之间的间隙较小，还存在易于产生源自多个放电电极的间距的长度方向(放电电极的间距方向)的带电不均的问题。在此，为了消除带电不均可考虑缩小放电电极间距，但这样一来放电电极数增加，制造成本增加。
另一方面，现有的带电装置的第二问题是电晕风(也称为“臭氧风”)的问题。电晕风如图18的箭头105所示，是因电晕放电下的电子流动，从放电电极朝向被带电物而产生的。因此，在将现有的电晕放电方式的带电装置用于转印前带电装置时，因电晕风会产生图像载体102上的色粉图像104紊乱的问题。
文献1日本国公开专利公报特开平6-11946号公报(
公开日1994年1月21日)文献2日本国公开专利公报特开平10-274892号公报(
公开日1998年10月13日)文献3日本国公开专利公报特开2004-69860号公报(
公开日2004年3月4日)文献4日本国公开专利公报特开平8-160711号公报(
公开日1996年6月21日)文献5日本国公开专利公报特开2005-316395号公报(
公开日2005年11月10日)发明内容本发明正是鉴于以上问题而产生的，其目的在于提供一种可降低臭氧、氮氧化物等放电生成物的产生，具有良好的带电均匀性，可长期持续进行稳定的带电，并且可抑制色粉图像的紊乱的转印前带电装置及转印前带电方法、及具有上述转印前带电装置的图像形成装置。
为了解决上述课题，本发明的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；和第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。
并且，为了解决上述课题，本发明的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，向和上述图像载体相对配置的带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。
本发明的涉及的转印前带电装置及转印前带电方法是用于使图像形成装置的图像载体(例如感光体、中间转印带或中间转印辊等中间转印体)上的色粉图像转印到转印对象物(例如上述中间转印体、记录纸张)前带电的转印前带电方法。
根据上述构造，将离子产生开始电压以上大小的电压施加到带电用电极，因此产生离子，通过产生的离子可使图像载体上的色粉图像带电。并且，由于施加到带电用电极的电压大小小于电晕放电开始电压，因此不会产生电晕放电。所以基本不会产生臭氧、NOx地使色粉图像带电。并且，由于不伴随有电晕放电，所以不会象现有的电晕放电方式的带电装置一样产生放电生成物附着到电极、或因放电能量导致电极前端磨损、劣化的问题，可长时间进行稳定的带电。进一步，由于不产生电晕放电，因此也不会产生电晕风。因此可抑制电晕风引起的色粉图像紊乱。并且，和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此作为被带电物的色粉图像附近的离子量的分布具有一定程度的扩展性。因此和现有的电晕放电方式相比，可提高带电均匀性。
为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电装置用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；和第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于电晕放电开始距离。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电方法用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，将离子产生开始电压以上的电压施加到以大于电晕放电开始距离的间隔和上述图像载体相对配置的带电用电极。
本发明的涉及的转印前带电装置及转印前带电方法用于使图像形成装置的图像载体(例如感光体、中间转印带或中间转印辊等中间转印体)上的色粉图像转印到转印对象物(例如上述中间转印体、记录纸张)前带电。
根据上述构造，将离子产生开始电压以上大小的电压施加到带电用电极，因此产生离子，通过产生的离子可使图像载体上的色粉图像带电。并且，由于带电用电极和图像载体之间的间隔大于电晕放电开始距离，因此不会产生电晕放电。所以基本不会产生臭氧、NOx地使色粉图像带电。并且，由于不伴随有电晕放电，所以不会象现有的电晕放电方式的带电装置一样产生放电生成物附着到电极、或因放电能量导致电极前端磨损、劣化的问题，可长时间进行稳定的带电。进一步，由于不产生电晕放电，因此也不会产生电晕风。因此可抑制电晕风引起的色粉图像紊乱。并且，和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此作为被带电物的色粉图像附近的离子量的分布具有一定程度的扩展性。因此和现有的电晕放电方式相比，可提高带电均匀性。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置，通过向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压产生离子，通过该离子使上述转印对象物带电。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，对和上述图像载体相对配置的带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，对和上述图像载体相对配置的带电用电极，施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压以产生离子，通过该离子使上述转印对象物带电。
根据上述构造，将离子产生开始电压以上大小的电压施加到带电用电极，因此产生离子，通过产生的离子可使图像载体上的色粉图像带电。并且，由于施加到带电用电极的电压大小小于臭氧急增开始电压，因此基本不会产生臭氧、NOx地使色粉图像带电。并且，通过抑制臭氧，不会象现有的电晕放电方式的带电装置一样产生放电生成物附着到电极、或因放电能量导致电极前端磨损、劣化的问题，可长时间进行稳定的带电。进一步，由于可降低臭氧生成量，因此可抑制电晕风。因此可抑制电晕风引起的色粉图像紊乱。并且，和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此作为被带电物的色粉图像附近的离子量的分布具有一定程度的扩展性。因此和现有的电晕放电方式相比，可提高带电均匀性。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于作为臭氧产生量开始急增的距离的臭氧急增开始距离。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，将离子产生开始电压以上的电压，施加到以大于作为臭氧产生量开始急增的距离的臭氧急增开始距离的间隔和上述图像载体相对配置的带电用电极。
根据上述构造，将离子产生开始电压以上大小的电压施加到带电用电极，因此产生离子，通过产生的离子可使图像载体上的色粉图像带电。并且，由于带电用电极和图像载体之间的间隔大于臭氧急增开始距离，因此基本不会产生臭氧、NOx地使色粉图像带电。并且，通过抑制臭氧，不会象现有的电晕放电方式的带电装置一样产生放电生成物附着到电极、或因放电能量导致电极前端磨损、劣化的问题，可长时间进行稳定的带电。进一步，由于可降低臭氧生成量，因此可抑制电晕风。因此可抑制电晕风引起的色粉图像紊乱。并且，和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此作为被带电物的色粉图像附近的离子量的分布具有一定程度的扩展性。因此和现有的电晕放电方式相比，可提高带电均匀性。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于流过带电用电极的电流开始急增的电压即电流急增开始电压的电压。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，对和上述图像载体相对配置的带电用电极，施加离子产生开始电压以上、小于流过带电用电极的电流(换言之，从第一电压施加单元供给到带电用电极的电流(下同))开始急增的电压即电流急增开始电压的电压。
根据上述构造，将离子产生开始电压以上大小的电压施加到带电用电极，因此产生离子，通过产生的离子可使图像载体上的色粉图像带电。并且，由于施加到带电用电极的电压大小小于电流急增开始电压，因此在带电用电极中不会有较大的电流流动，可基本不会产生臭氧、NOx地使色粉图像带电。并且，通过抑制臭氧，不会象现有的电晕放电方式的带电装置一样产生放电生成物附着到电极、或因放电能量导致电极前端磨损、劣化的问题，可长时间进行稳定的带电。进一步，由于可降低臭氧生成量，因此可抑制电晕风。因此可抑制电晕风引起的色粉图像紊乱。并且，和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此作为被带电物的色粉图像附近的离子量的分布具有一定程度的扩展性。因此和现有的电晕放电方式相比，可提高带电均匀性。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于流过带电用电极的电流开始急增的距离即电流急增开始距离。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，将离子产生开始电压以上的电压，施加到以大于流过带电用电极的电流开始急增的距离即电流急增开始距离的间隔和上述图像载体相对配置的带电用电极。
根据上述构造，将离子产生开始电压以上大小的电压施加到带电用电极，因此产生离子，通过产生的离子可使图像载体上的色粉图像带电。并且，由于带电用电极和图像载体之间的间隔大于电流急增开始距离，因此在带电用电极中不会有较大的电流流动，可基本不会产生臭氧、NOx地使色粉图像带电。并且，通过抑制臭氧，不会象现有的电晕放电方式的带电装置一样产生放电生成物附着到电极、或因放电能量导致电极前端磨损、劣化的问题，可长时间进行稳定的带电。进一步，由于可降低臭氧生成量，因此可抑制电晕风。因此可抑制电晕风引起的色粉图像紊乱。并且，和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此作为被带电物的色粉图像附近的离子量的分布具有一定程度的扩展性。因此和现有的电晕放电方式相比，可提高带电均匀性。
并且，本发明涉及的图像形成装置是通过电子照相方式进行图像形成的图像形成装置，其特征在于，具有上述任意一种转印前带电装置、及上述图像载体。
在现有的图像形成装置中，由于上述问题，难于追加设置对图像载体上形成的色粉图像进行转印前带电的带电装置。但是在本发明的图像形成装置中，通过使用上述转印前带电装置，可抑制臭氧、氮氧化物等放电生成物的产生，提高转印效率。
本发明的其他目的、特征、及优点通过以下记载可得以明确。并且本发明的优点通过参照了附图的以下说明亦可得以明确。
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的转印前带电装置的带电机理的说明图。
图2是表示本发明的一个实施方式涉及的具有转印前带电装置的图像形成装置的构造的截面图。
图3是本发明的一个实施方式涉及的转印前带电装置的侧面图。
图4是本发明的一个实施方式涉及的转印前带电装置的正面图。
图5是表示实验1使用的负离子产生元件的构造的说明图。
图6(a)是表示未插入固定电阻时的实验1的结果的图表，图6(b)是表示插入了固定电阻时的实验1的结果的图表。
图7是表示图5所示的负离子产生元件中的、测量了距带电用电极的距离和负离子量(密度)的关系的结果的图表。
图8是表示实验2使用的实验装置的构造的说明图。
图9是表示具有及不具有栅电极时、比较在感光体长度方向上的表面电位特征的结果的图表。
图10是表示图3使用的实验装置的构造的说明图。
图11(a)及图11(b)是表示施加电压和感光体表面电位、总电流、臭氧产生量的关系的调查结果的图表，图11(a)表示未插入固定电阻时的结果，图11(b)表示插入了固定电阻时的结果。
图12(a)及图12(b)是表示将施加电压、及被带电物和带电用电极的间隙作为参数，仅产生离子的条件及产生电晕放电的条件的调查结果的图表，图12(a)表示未插入固定电阻时的结果，图12(b)表示插入了固定电阻时的结果。
图13是表示在中间转印带中流动的电流量和色粉的带电量的关系的调查结果的图表。
图14是表示根据在中间转印带中流动的电流量一边反馈控制施加电压一边进行色粉图像带电时的、带电前后的色粉图像的带电量的调查结果的图表。
图15是表示进行了转印前带电和未进行时的二次转印效率的不同的调查结果的图。
图16是表示本发明的一个实施方式涉及的转印前带电装置具有的带电用电极的变形例的侧面图。
图17是表示本发明的一个实施方式涉及的转印前带电装置具有的带电用电极的变形例的侧面图。
图18是表示现有的电晕放电方式的带电装置的带电机理的示意说明图。
图19(a)是表示图11(a)所示的施加电压和臭氧产生量的关系、及相对于施加电压的增加量的臭氧产生量的增加量α的变化率β的图表。图19(b)是表示图11(a)所示的施加电压和总电流的关系、及相对于施加电压的增加量的总电流的增加量θ的变化率γ的图表。
图20(a)是表示图11(b)所示的施加电压和臭氧产生量的关系、及相对于施加电压的增加量的臭氧产生量的增加量α的变化率β的图表。图20(b)是表示图11(b)所示的施加电压和总电流的关系、及相对于施加电压的增加量的总电流的增加量θ的变化率γ的图表。
图21(a)及图21(b)是表示在本发明的其他实施方式涉及的带电装置中，为了不使臭氧产生量及总电流急增地使被带电物带电，施加电压、及被带电物和带电用电极的间隙的条件的图表，图21(a)表示未插入固定电阻时的结果，图21(b)表示插入了固定电阻时的结果。
具体实施例方式
(实施方式1)说明本发明的第一实施方式。图2是表示具有本实施方式的转印前带电装置2、3的图像形成装置100的概要构造的截面图。该图像形成装置100是所谓串联式的，且是中间转印式的打印机，可形成全彩图像。
如图2所示，图像形成装置100具有4色(C、M、Y、K)可视图像形成单元50a～50d、转印单元40、及定影装置14。
转印单元40具有中间转印带15(图像载体)、配置在该中间转印带15周围的4个一次转印装置12a～12d、二次转印前带电装置3、二次转印装置16、及转印用清洁装置17。
中间转印带15用于使由可视图像形成单元50a～50d可视化了的各色色粉图像重叠转印，并且将转印的色粉图像再转印到记录纸张。具体而言，中间转印带15是环状轮带，由一对驱动辊及空转辊架设，并且在图像形成时控制为预定的圆周速度(本实施方式中为124mm/s)被传送驱动。
一次转印装置12a～12d设置在各可视图像形成单元50a～50d上，各一次转印装置12a～12d隔着中间转印带15配置在对应的可视图像形成单元50a～50d的相反侧。二次转印前带电装置3用于使和中间转印带15重叠转印的色粉图像再次带电，具体稍后论述，在本实施方式中，通过放出离子使色粉图像带电。
二次转印装置16用于将转印到中间转印带15上的色粉图像再转印到记录纸张，与中间转印带15接触设置。转印用清洁装置17用于清洁进行了色粉图像再转印后的中间转印带15的表面。
此外，在转印单元40的中间转印带15的周围，从中间转印带15的传送方向上游开始依次配置有一次转印装置12a～12d、二次转印前带电装置3、二次转印装置16、转印用清洁装置17。
在二次转印装置16的记录纸张传送方向下游侧设有定影装置14。定影装置14用于将通过二次转印装置16转印到记录纸张上的色粉图像定影到记录纸张。
并且，中间转印带15中，4个可视图像形成单元50a～50d沿轮带传送方向接近设置。4个可视图像形成单元50a～50d除了使用的色粉颜色不同外，其他相同，分别使用黄(Y)、品红(M)、青(C)、黑(K)的色粉。以下仅说明可视图像形成单元50a，其他可视图像形成单元50b～50d省略其说明。
可视图像形成单元50a具有感光鼓(图像载体)1、配置在该感光鼓1周围的潜影用带电装置4、激光写入单元(未图示)、显影装置11、一次转印前带电装置2、清洁装置13等。
潜影用带电装置4用于使感光鼓1的表面带预定电位。对潜影用带电装置4的详情稍后论述，在本实施方式中，利用由潜影用带电装置4产生的离子使感光鼓1带电。
激光写入单元根据从外部装置接收的图像数据，向感光鼓1照射(曝光)激光，在均匀带电的感光鼓1上扫描光像，写入静电潜影。
显影装置11用于向感光鼓1表面上形成的静电潜影提供色粉，使静电潜影显影化并形成色粉图像。一次转印前带电装置2用于使感光鼓1表面形成的色粉图像在转印前再带电，详情稍后论述，在本实施方式中，通过放出离子使色粉图像带电。
清洁装置13用于去除、回收将色粉图像转印到中间转印带后的感光鼓1上残留的色粉，可在感光鼓1上记录新的静电潜影及色粉图像。
并且，在可视图像形成单元50a的感光鼓1的周围，从感光鼓1的旋转方向上游开始依次配置有潜影用带电装置4、激光写入单元、显影装置11、一次转印前带电装置2、一次转印装置12a、清洁装置13。
接着说明图像形成装置100的图像形成动作。
首先，图像形成装置100从外部装置取得图像数据。并且，图像形成装置100的未图示的驱动单元使感光鼓1在图2所示的箭头方向上以预定的速度(在此为124mm/s)旋转，并且潜影用带电装置4使感光鼓1的表面带预定电位。
接着，根据取得的图像数据，激光写入单元使感光鼓1的表面曝光，在感光鼓1的表面进行和上述图像数据对应的静电潜影的写入。之后，对感光鼓1表面上形成的静电潜影，显影装置11提供色粉。这样一来，使色粉附着到静电潜影上并形成色粉图像。
并且，一次转印装置12a通过施加和感光鼓1表面上形成的色粉图像相反极性的偏压，使色粉图像转印到中间转印带15。
可视图像形成单元50a～50d依次进行该动作，从而使Y、M、C、K四色色粉图像依次重叠到中间转印带15上。
重叠的色粉图像通过中间转印带15传送到二次转印前带电装置3，对传送的色粉图像，二次转印前带电装置3进行再带电。并且，二次转印装置16将承载进行了再带电的色粉图像的中间转印带15压接到从未图示的供纸单元传送的记录纸张，从而使色粉图像转印到记录纸张。
之后，定影装置14使色粉图像定影到记录纸张，记录了图像的记录纸张排出到排纸单元(未图示)。并且，在上述转印后，感光鼓1上残留的色粉通过清洁装置13被去除、回收，并且中间转印带15上残留的色粉通过转印用清洁装置17被去除、回收。
通过以上动作，可在记录纸张上进行适当的印刷。
接着具体说明带电装置的构造。上述一次转印前带电装置2、二次转印前带电装置3、潜影用带电装置4除了设置位置不同外，其他均相同，是相同的装置。以下详细说明一次转印前带电装置2，省略对二次转印前带电装置3、潜影用带电装置4的详细说明。
图3是一次转印前带电装置2的侧面图，图4是一次转印前带电装置2的正面图(从长度方向观察的图)。
如图3所示，一次转印前带电装置2具有负离子产生元件20、屏蔽罩(离子扩散限制部件)23、固定电阻(电阻器)24、高压电源(电压施加单元)25、电压控制部(电压控制单元)31。
负离子产生元件20的构造是，将多个(这里为32根)针状的离子产生针(带电用电极)21在金属制(这里为不锈钢制)的基板22上以预定的间距p配置。各离子产生针21是直径1mm，前端曲率半径为15μm的钨(纯度99.999％)，各离子产生针21的前端朝向感光鼓1的方向，各离子产生针21之间的间距p为10mm。
并且，负离子产生元件20配置得使各离子产生针21靠近直径30mm的感光鼓1，各离子产生针21和感光鼓1的间隙g为10mm。
高压电源25的负端子通过电阻值为200MΩ的固定电阻24连接到基板22。由此，向基板22上安装的离子产生针21施加预定的直流电压。这样，通过高压电源25向负离子产生元件20施加预定的直流电压，从而产生负离子，使感光鼓1上的色粉图像带预定的带电量(这里约为-20μC/g)。并且在本实施方式中，图像形成时的高压电源25施加到基板22上的初始施加电压Vao为-6.5kV。
并且，电压控制部31连接到高压电源25。电压控制部31用于控制高压电源25的施加电压Va的大小。具体而言，电压控制部31使高压电源25的施加电压Va阶段性地变化，并测量在感光鼓1表面流动的电流值，求得该电流值变为目标值的高压电源25的施加电压Va，并且进行反馈控制，使施加电压Va为求得的值。
在感光鼓1表面流动的电流的大小和色粉图像的带电量相关。因此通过使感光鼓1表面的电流保持一定的目标值，可使色粉图像的带电量为一定值。
因此，根据在感光鼓1中流过的电流大小，反馈控制高压电源25的施加电压Va的大小，由此即使由于异物附着到离子产生针21的前端部、环境条件变化、及图像形成装置100内的风向变化等，负离子产生量、产生的离子到达色粉图像的比率等变动时，也可总是将适量的负离子提供到色粉图像。
并且，在负离子产生元件20的周围，在感光鼓1侧具有开口部(在本实施方式中开口部的宽度w＝26mm)，在和开口部相反的面上设有具有空气进入口28的、截面为“コ”字状的屏蔽罩23。该屏蔽罩23由树脂等构成的绝缘性材料或高电阻材料(具有在带电用电极21中不产生电晕放电的电阻值的材料)构成。换言之，该屏蔽罩23由树脂等构成的绝缘性材料或高电阻材料(具有不会因带电用电极21产生的电荷的移动导致臭氧产生量急增的电阻值的材料)构成。此外，如下述实验所示，该屏蔽罩23的材料例如可使用绝缘性ABS树脂。
通过设置该屏蔽罩23，可抑制由负离子产生元件20生成的负离子的扩散，通过将负离子引导向感光鼓1的方向，可提高离子的利用效率。其结果是，例如将间隙g设定为25mm以上时，可确保间隙g＝5mm时的50％以上的负离子量(密度)。并且，可抑制一次转印前带电装置2周边的部件不必要地带电。
并且，如上上述，屏蔽罩23电绝缘，或为高电阻，因此即使负离子产生元件20和屏蔽罩23之间的间隔较短，也可防止对屏蔽罩23产生电晕放电。换言之，通过对屏蔽罩23的电荷移动，可防止臭氧产生量急增。该屏蔽罩23可电浮动，在屏蔽罩23中累积有电荷、离子产生效率下降时，也可接地，使累积的电荷逃逸。
此外，一次转印前带电装置2也可在离子产生针21和感光鼓1之间进一步设置栅电极(控制用电极)。通过设置栅电极、并向其用高压电源(第二电压施加单元)施加电压，使剩余的离子通过栅电极回收，使被带电物放出的离子量均匀化，因此可降低离子产生针21的间距导致的长度方向的带电不均，适当控制被带电物的表面电位。
接着说明转印前带电装置2、3、潜影用带电装置4的、使用负离子的带电机理。图1是表示转印前带电装置2、3、潜影用带电装置4的带电机理的图。
由于离子产生针21的前端部的前端曲率半径非常小，因此当施加了高压时，在离子产生针21的前端部周边形成非常强的电场。而和现有的电晕放电方式的带电装置相比，作为被带电物(带电对象物)的感光鼓1、中间转印带15等图像载体上的间隙g较大，因此离子产生针21和图像载体之间的电场强度较小，电子无法放出到图像载体。但是，通过离子产生针21的前端部周边形成的强电场的作用，空气中的分子(氧分子、氮分子、二氧化碳分子等)电离为正离子和电子。并且，电离的电子与空气中的分子结合(电子附着)，变为负离子。并且，正离子的一部分通过离子产生针21提供电荷并恢复为分子，一部分回归到大地。
产生的负离子沿着离子产生针21的前端部和图像载体之间形成的电力线，放出到图像载体侧。但和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此产生的离子并不是全部放出到感光鼓1的方向，也存在一部分扩散到和感光鼓1的方向不同的方向的离子。并且，通过到达感光鼓1表面的负离子，感光鼓1带预定电位。
并且，当设置了栅电极时，在离子产生针21的前端部和栅电极之间也形成电力线，因此产生的负离子也向着栅电极放出。并且，在通过负离子而图像载体表面电位上升(带电)的部分中，剩余的负离子补充到栅电极，提供电荷(电子)，因此图像载体表面的电位被控制得保持一定。
根据本实施方式的转印前带电装置2、3、潜影用带电装置4，离子产生时的能量和现有的电晕放电相比很小。因此氮分子、氧分子的分解和现有的电晕放电时相比也很小，可大幅降低NOx、臭氧的产生。并且，由于基本不会产生电晕风，也不会出现色粉图像紊乱。
接着说明为了确认通过取代电晕放电的离子而使负离子放出到感光鼓1可使感光鼓带负电而进行的实验结果。
(实验1)首先准备图5所示的负离子产生元件20a。
负离子产生元件20a的构造是，将多个(这里为3根)针状的离子产生针21在金属制(这里为不锈钢制)的基板22上固定。离子产生针21由直径1mm，前端曲率半径为15μm的钨(纯度99.999％)构成，各离子产生针21之间的间距为10mm。
将该负离子产生元件20a设置在周围1m以内除了下述空气吸入口以外没有任何装置的空间，在高压电源25的负端子侧连接负离子产生元件20a时，及在高压电源25的负端子侧通过电阻值200MΩ的固定电阻24连接负离子产生元件20a时，测量施加电压时的负离子的产生量、臭氧产生量、及此时的电流量。即，对以下二种情况进行实验在负离子产生元件20a和高压电源25之间插入电阻值200MΩ的固定电阻24时、及不插入时二种情况。并且，高压电源25使用Trek公司制造的MODEL610C，负离子测量器使用佐藤商事公司制造的AIC-2000，臭氧测量器使用荏原实业公司制造的臭氧监视器EG2002F，负离子在距离子产生针21有150mm的位置、臭氧量在距离子产生针21有10mm的位置上设置空气吸入口并进行测量。
图6(a)是表示未插入固定电阻24时的实验结果，图6(b)是表示插入了固定电阻24时的实验结果的图表。
如图6(a)所示，未插入固定电阻24时，从施加电压-2.5kV开始产生负离子。并且，如图6(b)所示，在插入固定电阻24时，从施加电压-2kV开始产生负离子。并且，插入或未插入固定电阻24时，随着施加电压的上升(施加电压的绝对值的上升)，负离子量(离子产生量)急增，基本在1×107个/cc饱和。并且，插入或未插入固定电极24时，臭氧基本不产生。
从该结果可知，如果向图5所示的针状的负离子产生元件20a在周围没有放电对象物的状态下施加高压，则基本不会产生臭氧，而可大量生成负离子。
此外，和不插入固定电阻24时相比，插入固定电阻24时，负离子产生开始电压的大小较低的原因在于，离子的产生是以大气为假想正电极，由大气和离子产生针21之间的电位差而产生的，但该大气的阻抗非常不稳定，因此当没有固定电阻24时，在以低施加电压也可开始离子产生的区域中，离子的产生变得不稳定，与之相对如果插入固定电阻24，则包括大气阻抗在内的总阻抗较稳定，因此离子的产生本身也变得稳定。
接着插入固定电阻24，使施加电压为-3kV，测量距离子产生针21的距离L和负离子量(密度)的关系。图7是表示其结果的图表，以L＝5mm时的负离子量为100％，相对地表示L＞5mm的负离子量。
如该图所示，在L越大时负离子的密度变得越小。并且如图7所示，在L≤25mm的位置，相对于L＝5mm的位置下的负离子量(密度)可确保50％以上的负离子量(密度)。
(实验2)接着通过实验测定上述负离子产生元件20a对感光鼓1的带电特性。首先利用图8说明实验装置。
对于可以任意圆周速度旋转地被支持的直径30mm、膜厚30μm的有机感光体(OPC)构成的感光鼓1，在离开预定间隙g的位置上配置负离子产生元件20a。并且，通过将负离子产生元件20a配置在可在感光体方向上移动的基台上(未图示)，可将间隙g在0～30mm的范围内任意设定。并且，可以通过电流计A1测量在负离子产生元件20a中流动的电流(总电流)。
并且，在负离子产生元件20a的离子产生针21和感光鼓1之间，配置有由厚0.1mm的不锈钢构成的栅电极26。此外，栅电极26和感光鼓1之间的间隔固定为1.5mm。栅电极26与高压电源27的负端子连接，可施加任意的电压。并且，可以通过电流计A2测量在栅电极26中流动的电流(栅极电流)。
进一步，在从感光鼓1与负离子产生元件20a相对的位置开始相对于该感光鼓1的旋转方向的下游侧90度的位置上，配置表面电位计探头30，可测量感光鼓1的表面电位。并且，表面电位计探头30设置在可在感光鼓1的长度方向上扫描的基台(未图示)上，不仅可测量感光鼓1的圆周方向，而且可测量长度方向的表面电位特征。并且，表面电位计使用TereK公司制造的MODEL344，感光鼓1的圆周速度为124mm/s。并且，对离子产生量、臭氧产生量进行和实验1一样的测量，通过电流计A3测量在感光鼓1中流动的电流。
并且，实验条件是，间隙g＝20mm，施加到负离子产生元件20a的施加电压为-7.7kV，施加到栅电极26的施加电压是-900V，对插入和未插入栅电极26时分别进行实验。
图9是表示该实验结果的图表，表示有和没有栅电极26时的、感光鼓1的长度方向的表面电位特征的比较结果。表1表示测量负离子产生量及臭氧产生量的结果。此外，图9的横轴表示相对于感光鼓1的长度方向的距离，纵轴表示感光鼓1的表面电位。对于在横轴的感光鼓1的长度方向上的距离，将上述三个离子产生针21沿感光鼓1的长度方向配置，将感光鼓1与中央的离子产生针21相对的位置表示为0。
(表1)
如图9所示，无论有无栅电极26，感光鼓1的表面均带电。并且如表1所示，负离子产生了充足的量(18,000,000个/cc)，但基本未产生臭氧(0.002ppm～0.003ppm)。当产生电晕放电时应产生大量臭氧，但在该实验中由于基本未产生臭氧，因此可知，该实验中对感光鼓1的带电产生作用的不是电晕放电，而是负离子。即，可知能够通过负离子使感光鼓1充分带电。
并且，如图9所示，不设置栅电极26时，根据三根离子产生针21的位置，在表面电位上产生波动(三个峰值)，而当设置栅电极26时，该波动减少，因此验证了，通过设置栅电极26，可抑制表面电位的波动，提高表面电位的控制性。
(实验3)接着通过实验测量上述负离子产生元件20a对色粉图像的带电特性。首先参照图10说明实验装置。
如图10所示，实验装置使用和实验2的装置完全相同的装置。只是在本实验3中不使用表面电位计探头30及电流计A3。
说明实验方法，首先，利用未图示的数字彩色复合机(夏普制造AR-C280)，在OHP纸上形成未定影的色粉图像。图像形成使用的色粉使用粒径8.5μm的聚酯制色粉，作为未定影色粉图像，形成附着量为0.6mg/cm2的实图像。并且，通过吸引式小型带电量测量装置(Trek公司制造的MODEL 210HS-2A)测量形成的未定影色粉图像的带电量。
接着，将与上述同样形成了未定影色粉图像的OHP纸张粘贴到感光鼓1表面，在向负离子产生元件20a及栅电极26施加预定电压的状态下，使感光鼓1以预定的圆周速度旋转，使未定影色粉图像经过和离子产生针21相对的区域，从而进行色粉图像的带电。并且，带电后再次测量色粉图像的带电量，比较带电前后的色粉图像的带电量。并且和实验1一样，对离子产生量、臭氧产生量也进行测量。
此外，实验条件是，间隙g＝20mm，对负离子产生元件20a的施加电压为-7.7kV，施加到栅电极26的施加电压是-900V，对插入和未插入栅电极26时分别进行实验。
表2是表示该实验结果的表，表示有和没有栅电极26时的、色粉图像的带电量、负离子产生量、及臭氧产生量的测量结果。
(表2)
如表2所示，无论有无栅电极26，色粉图像的带电量均增加。并且，负离子虽然产生充足的量(18,000,000个/cc)，但基本未产生臭氧(0.002ppm～0.003ppm)。当产生电晕放电时应产生大量臭氧，但在该实验中由于基本未产生臭氧，因此可知，该实验中对色粉图像的带电产生作用的不是电晕放电，而是负离子。即，验证了可以利用负离子使色粉图像充分带电。
并且可知，和存在栅电极时相比，没有栅电极时，色粉的带电量的增加量较大。
(实验4)以下通过实验研究较稳定地产生负离子的条件。根据上述实验2及实验3的结果，负离子对感光鼓1的带电和对色粉图像的带电具有完全相同的倾向，因此在本实验4中，以感光鼓1为被带电物。
在本实验中，利用图8所示的上述实验装置，调查施加到负离子产生元件20a的施加电压Va和感光鼓1的表面电位Vo、总电流It、臭氧产生量的关系。实验条件是，间隙g＝10mm，施加到栅电极26的施加电压是-700V，对插入和未插入固定电阻24时的两种情况分别进行实验。
图11(a)是表示未插入固定电阻24时的测量结果的图表，图11(b)表示插入了固定电阻24时的测量结果的图表。
如图11(a)所示，当逐渐提高施加到负离子产生元件20a的施加电压Va的大小(绝对值)时，首先从-3.75kV附近开始，感光鼓1的表面开始带电(带电开始电压)，当进一步提高大小时，表面电位Vo的绝对值也随着施加电压Va变大。并且，对于臭氧的产生量，到施加电压Va的绝对值为5kV前基本不会产生，当超过5kV时，随着施加电压Va上升，其产生量也急增。
从该结果可知，当施加电压Va的大小(绝对值)为3.75kV以上、小于5kV时，由于为没有固定电阻24时的离子产生开始电压的大小(2.5kV)以上，因此利用负离子进行带电，当变为5kV以上时，由于产生臭氧，因此除了离子产生外，也产生电晕放电。
并且，如图11(b)所示，在插入固定电阻24时，带电开始电压为-4.5kV，电晕放电开始电压为-7.5kV，和未插入固定电阻24时相比，其大小均移向高电压侧。这是因为，由于固定电阻24产生电压下降，带电开始电压及电晕放电开始电压的大小变大该电压下降的部分。并且在实验2中，电流基本不流动，在本实验中，少量电流在栅电极26、感光鼓1中流动，因此固定电阻24引起的电压下降的影响出现。
并且，如图11(a)及图11(b)所示，和带电开始电压的移动量(插入和不插入固定电阻24时的差)相比，电晕放电开始电压的移动量较大。其结果是，仅通过离子可带电的施加电压的范围和未插入固定电阻24时的1.0kV(3.75kV≤|Va|＜4.75kV＝时相比，插入固定电阻24时变宽为3.25kV(4.5kV≤|Va|＜7.75kV)。
这是因为，如图11(a)及图11(b)所示，仅离子时总电流It的大小较小(数μA)，因此固定电阻24引起的电压下降较小(数百V)，但伴随电晕放电的总电流It的大小急增(数十μA)，固定电阻24引起的电压下降变大(数kV)。
(实验5)接着利用图8所示的上述实验装置，调查以施加到负离子产生元件20a的施加电压Va、离子产生针21和感光鼓1的间隙g为参数，仅离子产生的条件及伴随电晕放电的条件。实验条件是，施加到栅电极26的施加电压是-700V，对插入和未插入固定电阻24时的两种情况分别进行实验。
图12(a)是表示未插入固定电阻24时、图12(b)是表示插入了固定电阻时的测量结果的图表。
在图12(a)、图12(b)中，“电晕放电开始”曲线表示开始电晕放电时的施加电压Va和间隙g的关系。即，“电晕放电开始”曲线表示各间隙g的电晕放电开始电压，换个角度来说，也表示各施加电压Va的电晕放电开始距离。
同样，在图12(a)、图12(b)中，“带电开始”曲线表示感光鼓1的带电开始时的施加电压Va和间隙g的关系。即，“带电开始”曲线表示各间隙g的带电开始电压，也表示各施加电压Va的带电开始距离。
被该“电晕放电开始”曲线和“带电开始”曲线夹持的区域表示没有电晕放电仅产生离子、且通过离子可使感光鼓1实际带电的施加电压Va和间隙g的条件，以下将该区域称为适用区域。
并且，在图12(a)、图12(b)中，“离子产生开始”直线表示离子产生开始时的施加电压Va和间隙g的关系，从该图可知，离子产生开始电压不取决于间隙g，保持一定。
如图12(a)及图12(b)所示，间隙g小于4mm时，不存在仅通过离子可带电的施加电压区域(带电开始电压和电晕放电开始电压的差基本不存在)，增大施加电压的大小时，立刻转换到电晕放电。并且，通过使间隙g为4mm以上，可存在仅通过离子带电的施加电压区域，间隙g越大，仅通过离子可带电的施加电压区域(适用区域)越大。并且，和未插入固定电阻24时相比，插入时的适用区域较大。
从该实验结果可知，不产生电晕放电而通过离子进行带电时，需要至少确保间隙g为4mm以上。并且根据上述实验1的结果(参照图7)，到达感光鼓1的负离子量(密度)随着间隙g变大而减少，当间隙g超过25mm时，变为间隙g＝5mm时的一半以下。因此，为了使感光鼓1等被带电物适当带电，优选间隙g为4mm以上、25mm以下。
并且，使用上述文献4公开的针状电极的现有的电晕放电方式的带电装置是通过使间隙g为4mm以下来减少放电电流的方式，因此不存在仅产生离子的施加电压区域，必然产生电晕放电。因此，文献4的技术下的臭氧产生量的降低效果和本发明相比非常小。
(实验6)接着，利用图3及图4所示的一次转印前带电装置2(潜影用带电装置4)进行使间隙g从3mm变化到30mm时的感光鼓1的表面电位和臭氧量的测量实验。并且，在设置屏蔽罩23和不设置时进行实验。表3表示其测量结果。表面电位及臭氧量的测量工具、测量方法和上述各实验相同。
(表3)
如表3所示，间隙g＝3mm时(比较例1-1)，臭氧的产生量为0.09ppm，非常多。与之相对，通过使间隙g为4mm以上(实施例1-1～1-4)，臭氧产生量为0.002ppm以下，非常少。这是因为，间隙g为3mm以下时，不存在仅通过离子使感光体带电的条件，变为电晕放电引起的带电，与之相对，当间隙g为4mm以上时，存在仅通过离子使感光鼓1带电的条件。
并且，当没有屏蔽罩时，在4mm≤g≤25mm的范围内(实施例1-1～1-3)，可使感光鼓1的表面电位带电到目标值-600V。此时的施加电压Va为4kV≤|Va|≤12kV。而在间隙g＝30mm的条件下(比较例1-2)，即使将施加电压大小提高到15kV，感光鼓1的表面电位仅可达到-425V，小于目标的-600V。这是因为，由于间隙g变大，负离子扩散，到达感光鼓1的密度下降。
另一方面，设置屏蔽罩23时(实施例1-4)，间隙g＝30mm时，在施加电压15kV时基本可按照目标使感光鼓1带电。这是因为，通过屏蔽罩23抑制了负离子的扩散，感光鼓1附近的负离子密度上升，负离子的利用效率提高。
(实验7)接着，调查二次转印前带电装置3的色粉带电性能。
实验方法是，将施加到二次转印前带电装置3的离子产生针21的电压大小在不转换到电晕放电的范围内阶段性提高，同时对中间转印带15上的色粉图像进行带电，测量此时的中间转印带15上流动的电流Ib、及带电后的色粉的带电量。并且，色粉图像使用色粉附着量为0.55mg/cm2的实图像。图13表示该实验结果。
如图13所示，在向二次转印前带电装置3不施加电压的初始状态下，Ib＝0，且色粉图像的带电量为-12.8μC/g。之后，随着施加电压Va的绝对值的增大，负离子的产生量增加，因此Ib、色粉图像的带电量的绝对值也增加。但色粉图像的带电量在Ib的绝对值变为30μA以上时，大致在-19μC/g饱和。
从该结果可知，电压控制部31进行控制，使施加到高压电源25的离子产生针21上的电压Va达到|Ib|≥30，从而使色粉图像的带电量在-19μC/g稳定，即使不特别设定栅电极26，也可使色粉图像的带电量平均化。
因此，电压控制部31监控Ib，为使其为-30μA，通过反馈控制高压电源25的施加电压Va，从而在因异物附着到离子产生针21的前端部、环境条件变化、及图像形成装置100内的风向变化等，负离子产生量、产生的离子到达色粉图像的比率等变动时，也能够总是将适量的负离子提供到色粉图像。
(实验8)接着，对图像图案、环境条件等分别不同的六种条件的色粉图像，利用通过电压控制部31的反馈控制，控制施加电压Va以使Ib为为-30μA的二次转印前带电装置3，进行二次转印前带电，测量带电前后的各色粉图像的带电量。其结果如图14所示。
如图14所示，在进行二次转印前带电之前，在-12～-15μC/g的约3μC/g的范围内波动的色粉图像的带电量，在带电后集中到-18～-19μC/g的约1μC/g的范围内。
因此，可得出结论，具有进行上述反馈控制的电压控制部31的二次转印前带电装置3是有效的。
(实验9)
接着，对利用二次转印前带电装置3进行二次转印前带电时、及不进行时的二次转印效率进行比较。图15表示其结果。
如图15所示，通过进行二次转印前带电，转印效率提高5～10％，并且相对于二次转印电流的幅度(转印宽裕度)也变大。这表明了二次转印前带电装置3的二次转印前带电的有效性。
如上上述，本实施方式的一次转印前带电装置2、二次转印前带电装置3、潜影用带电装置4不伴随电晕放电地产生负离子，因此可防止电晕放电引起的各种问题的产生，可进行感光鼓1的带电，或进行感光鼓1、中间转印带15的表面上形成的色粉图像的转印前带电。
而本实施方式所示的具体的数值仅是一个示例，本发明不限于这些值。
例如，施加到离子产生针(带电用电极)21的高压电源(第一电压施加单元)25的施加电压的大小为离子产生开始电压的大小以上、且小于电晕放电开始电压的大小即可。这样一来，通过离子产生针21产生离子，因此可使被带电物带电。并且，由于不产生电晕放电，因此可解决电晕放电导致的各种问题。
并且，“离子产生开始电压”是指，在距离子产生针(带电用电极)21的前端150mm的位置上利用佐藤商事公司制造的离子测量器AIC-2000测量时开始检测到离子(离子数开始变动)时的施加电压(如图6的图表所示，提高施加电压时，离子测定器的离子测量量上升时的电压)。并且，在本说明书中，“电晕放电开始电压”是指，在某一间隙g(离子产生针21的前端和被带电物的间隔)的条件下，在从离子产生针21的前端朝向被带电物可引起电晕放电的施加电压中最小的电压。
并且，上述施加电压的大小优选为图12(a)、图12(b)所示的带电开始电压的大小以上。由此，可使作为被带电物的感光鼓1、色粉图像实际带电。
并且，“带电开始电压”是指在某一间隙g的条件下，通过离子产生针21产生的离子可使感光鼓1、色粉图像等被带电物的带电量实际发生变化的施加电压中最小的电压。
进一步，上述施加电压的大小如实验7所示，优选是使作为被带电物的色粉图像的带电量饱和的大小。由此，即使离子的产生中产生不均，带电后的色粉图像的带电量也变得平均，可进行适当的转印。进一步，由于可省略栅电极，因此离子不用回收到栅电极，可提高离子的使用效率，并且可抑制制造成本。
另一方面，着眼于间隙g，只要间隙g大于电晕放电开始距离即可。由此，不会产生电晕放电，因此可解决电晕放电引起的各种问题。
此外，“电晕放电开始距离”是指在某一施加电压(施加到离子产生针21的前端的电压)条件下，可产生电晕放电的离子产生针21的前端和被带电物之间的距离(间隙)中最大的距离。
进一步，间隙g优选为图12(a)、图12(b)所示的带电开始距离以下。由此，可使作为被带电物的感光鼓1、中间转印带15实际带电。
并且，“带电开始距离”是指在某一施加电压条件下，在通过离子产生针21所产生的离子可使感光鼓1、色粉图像等被带电物的带电量实际变化的、离子产生针21的前端和被带电物之间的距离(间隙)中最大的距离。
此外，间隙g具体来说优选为4mm以上、25mm以下。间隙g为4mm以上时，如实验5所示，存在不进行电晕放电而可进行离子生成的施加电压区域。并且，如果间隙g为25mm以下，则如实验1所示，可使通过离子产生针21所产生的负离子的一半以上到达被带电物，因此可有效进行带电。
并且，在本实施方式中，在带电用电极和用于向该带电用电极施加电压的高压电源(电压施加单元)25之间，插入固定电阻(电阻器)24。通过插入固定电阻24，如实验5所示，可扩大不伴随放电仅通过离子使被带电物带电的施加电压及间隙的范围(适用区域)，能够使离子稳定放出。而该固定电阻24不一定非要插入，也可省略。并且，固定电阻24的电阻值没有特别限定，适当设定以便扩大不伴随放电、仅通过离子使被带电物带电的施加电压及间隙的范围，使离子稳定放出即可。
并且，在本实施方式中，在离子产生针(带电用电极)21的周围设置用于防止离子扩散的屏蔽罩(离子扩散限制部件)23。通过向离子产生针21施加电压而产生的离子沿电力线向被带电物侧移动，但和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此不是全部放出到被带电物侧，也存在向和被带电物不同的方向扩散的离子。因此，通过在离子产生针21的周围设置屏蔽罩23，可防止离子扩散，提高离子的利用效率，同时可抑制带电装置周边的部件不必要地带电。
并且，在本实施方式中，作为带电用电极使用针状的电极(离子产生针21)。因此，和现有的一般的电晕放电带电装置作为放电电极使用线状或锯齿状电极时相比，可以低电压形成高电场。由此，通过比电晕放电开始电压小的施加电压产生大量离子。
并且在本实施方式中，作为带电用电极如图3及图4所示，使用前端部尖的针状离子产生针21，但本发明不限于此。
例如，也可使用圆锥状(锥形)、角锥状、圆锥台形、角锥台形等前端部尖的尖端状的电极。这些具有尖端形状的电极中，作用有较大弯曲力矩的根部的直径(或截面积)大于前端部，因此可提高电极的机械强度。并且，由于前端较尖(前端的曲率半径小)，因此可以低电压增大前端附近的电场强度，有效产生离子。并且，可使电极支持部件(或电极根部)到前端的距离变大，因此可防止来自电极支持部件(或电极根部)的电干扰引起的带电特性的下降。
并且，也可使用具有锯齿形状(尖端形状)的电极(锯齿电极)。这种情况下，由于锯齿的前端部分较尖，因此与使用针状、圆锥状、角锥状、圆锥台形、角锥梯台等电极时一样，可通过低电压形成高电场。而针状、圆锥状、角锥状、圆锥台形、角锥台形等和锯齿电极相比，前端的曲率半径易于变小，易于通过低电压形成高电场。并且，使用锯齿电极时，可通过光刻加工、电铸加工来加工电极形状，因此可提高加工性。并且，通过使用锯齿电极可实现具有良好机械强度的电极。
并且，例如如图16所示，也可使用线状(极细线状)的带电用电极(线状电极21b)。并且，图16所示的构造除了带电用电极以外，和图3及图4所示的构造大致相同，因此省略其说明。
在图16的构造中，将多个(这里为32根)线状电极21b在金属制(这里为不锈钢制)的基板22上以预定的间距p配置。线状电极21b由直径70μm的钨线或不锈钢线构成，各线状电极21b的前端朝向感光鼓1的方向，各线状电极21b之间的间距p为10mm。并且，高压电源25的施加电压Va为-6.5kV。
这样，在使用线状电极21b的情况下，与图3及图4所示的离子产生针21相比，离子产生效率略差，但可生成负离子。并且，使用线状的带电用电极时，和针状、圆锥状、角锥状、圆锥台形、角锥台形等带电用电极一样，可扩大从电极支持部件(或根部)到电极前端的距离，因此可防止来自电极支持部件(或根部)的电干扰引起的带电特性下降。并且，和线状电极相比，针状、圆锥状、角锥状、圆锥台形、角锥台形等电极的前端较尖(前端的曲率半径小)，因此可通过低电压形成高电场，有效产生离子。并且，线状电极21b这样的线状的带电用电极和针状、圆锥状、角锥状、圆锥台形、角锥台形等带电用电极相比，加工较容易，具有可低价制造的优点。
但针状电极和针状、圆锥状、角锥状、圆锥台形、角锥台形、锥形等带电用电极相比，难于确保机械强度。并且，在线状电极中，为了确保机械强度而扩大直径或截面积时，前端直径或截面积增加，电场强度变小，因此和针状、圆锥状、角锥状、圆锥台形、角锥台形、锥形等带电用电极相比，用于产生离子的施加电压易于变大。
并且，也可使用圆筒状、棒状、带阶梯的圆筒状(从根部到前端侧截面积不同的圆筒状部分层叠的形状)等电极，使用这些电极时也可获得和使用线状电极基本相同的效果。
并且，也可使用刷状的带电用电极、即将纤维状(例如针状、线状)的部件多根集束形成的带电用电极。图17是使用了刷状的带电用电极(刷状电极21c)的带电装置2、3、4的侧面图。并且，除了带电用电极之外，是和图3及图4所示构造大致相同的构造，因此省略其说明。
在图17的构造中，将刷状电极21c配置到金属制(这里为铝制)的基台22上。刷状电极21c将直径为12μm的不锈钢纤维集束约15根形成的，在图17的构造中，将由上述集束构成的多个刷状电极21c以预定的间距p配置。并且，在图17的构造中，各刷状电极21c之间的间距p为1.6mm。并且，各刷状电极21b(构成各刷状电极21b的纤维状部件)的前端朝向感光鼓1的方向。并且，高压电压25的施加电压Va为-9kV。
这样，在使用刷状电极21c时，和图3及图4所示的离子产生针21相比，虽然离子产生效率略差，但可生成负离子。并且，刷状电极21c的线状带电用电极具有比针状的带电用电极可低价制造的优点。
并且，和使用上述针状带电用电极(离子产生针21)、线状的带电用电极(线状电极21b)时相比，构成各刷状电极21c的纤维(离子产生针或极细线)的个数非常多，因此可降低带电用电极的间距引起的带电不均。并且，在尘土等异物附着到刷状电极21c的前端时，也可降低对带电均匀性的影响。
并且，在本实施方式中，将由钨构成的离子产生针21用作带电用电极，但带电用电极的材质不限于此。例如也可使用不锈钢等其他金属材料。
此外，作为可利用低电压产生大量离子的材料，公知的有纳米碳管等纳米碳材料，但由于以下原因，和纳米碳材料相比优选使用钨、不锈钢等金属材料。
第1个问题是碳纳米材料耐久性极低，存在不适合实用的问题。也就是说，在将碳纳米材料作为电极材料使用的情况下，在施加用来使离子在大气中产生的电压时，与钨及不锈钢等金属材料相比，消耗速度极快，由于需要频繁更换电极，因而并不实用。
第2个问题是由于碳纳米材料的纤维直径仅有1nm～数十nm，极其细微，因而存在即使附着微量的灰尘、油膜、水膜等，也会被这些附着物埋没，无法维持稳定的带电动作的问题。尤其是在使电子照相装置内的被带电物带电的情况下，由于电子照相装置内存在来自定影部的硅油、色粉中添加的疏水化二氧化硅的疏水化表面处理剂、石蜡成分、飞散色粉等尘埃，这些尘埃很容易通过静电吸附等附着到带电用电极上。此外，定影时往往由于来自记录纸的水蒸气等凝结，水膜附着到碳纳米材料表面，或来自各种动作部件的油膜等附着到碳纳米材料表面。与之相反，在使用不锈钢及钨等电极材料的情况下，即使因尘埃、油膜、水膜等的附着使带电特性多少有些下降，对该附着物的允许量也远远大于碳纳米材料。
第3个问题是与钨及不锈钢等金属材料相比，碳纳米材料存在加工难度极高的问题。因此难以像使用钨及不锈钢等金属材料时那样，加工成上述针状、圆锥形状、角锥形状、圆锥台形状、角锥台形状、锯齿形状、线状、圆筒形状、棒状、阶梯圆筒形状、刷状等形状，无法获得上述各种效果。此外，在使用碳纳米材料的情况下，难以确保碳纳米材料粘接到支撑件上的粘接强度适度，难以使整个带电区域均匀带电。
因此，作为带电用电极的材料，与碳纳米材料相比，优选使用钨及不锈钢等金属材料。
(实施方式2)说明本发明的其他实施方式。并且为了便于说明，对具有和实施方式1相同功能的部件标以相同的标记，并省略其说明。
本实施方式是从不同于实施方式1的角度来理解本发明的，本实施方式涉及的带电装置的构造和实施方式1中的带电装置2、3、4具有同样的构造。并且，带电装置具有的各部件(例如离子产生针21等)的形状、材质等也可以是和实施方式1相同的变形。
与实施方式1的不同点在于，施加到离子产生针21的电压范围的规定。即，在实施方式1中，向离子产生针21施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。与之相对，在本实施方式中，向离子产生针21施加离子产生开始电压以上、小于臭氧急增开始电压(臭氧产生量开始急增的电压)的电压，或施加离子产生开始电压以上、小于总电流急增开始电压(总电流(流过离子产生针21的电流)开始急增的电压)的电压。
其中，当未插入固定电阻24时(离子产生针21和高压电源25之间插入的固定电阻24的电阻值小到可忽略其对臭氧急增开始电压的影响时(例如，对N个离子产生针21插入一个电阻器24时，电阻值R小于50/N(MΩ)时))，臭氧急增开始电压是指将施加到离子产生针21的施加电压的大小每次增大预定值(例如500V)时，在首先检测出臭氧的施加电压(臭氧产生开始电压)以上、臭氧产生开始电压2倍以下的施加电压范围内，相对于上述测量点的施加电压的大小的增加量的臭氧产生量(检测量)的增加量的比率的变化率变为最大时的施加电压。而臭氧产生开始电压中的上述变化率在相对于大于臭氧产生开始电压、且臭氧产生开始电压2倍以下的施加电压范围内的变化率的平均值，为2倍以上时，不将该臭氧产生开始电压作为臭氧急增开始电压，将比臭氧产生开始电压大上述预定值的施加电压作为臭氧急增开始电压。并且，臭氧产生开始电压中的上述变化率在相对于大于臭氧产生开始电压、且在臭氧产生开始电压2倍以下的电压范围内的上述变化率的平均值，为小于2倍时，臭氧急增开始电压等于臭氧产生开始电压。
并且，当未插入固定电阻24时(离子产生针21和高压电源25之间插入的固定电阻24的电阻值小到可忽略其对臭氧急增开始电压的影响时(例如，对N个离子产生针21插入一个电阻器24时，电阻值R小于50/N(MΩ)时))，总电流急增开始电压是将施加到离子产生针21的施加电压的大小每次增大预定值(例如500V)时，在首先检测出总电流的施加电压(电流产生开始电压)以上、电流产生开始电压的大小的2倍以下的施加电压范围内，相对于上述测量点的施加电压的大小的增加量的总电流的增加量的比率的变化率为最大时的施加电压。而电流产生开始电压中的上述变化率相对于大于电流产生开始电压、且在电流产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内的变化率的平均值，为2倍以上时，不将该电流产生开始电压作为总电流急增开始电压，将比电流产生开始电压大上述预定值的施加电压作为总电流急增开始电压。并且，电流产生开始电压中的上述变化率相对于大于电流产生开始电压、且在电流产生开始电压的2倍以下的电压范围内的上述变化率的平均值，为小于2倍时，总电流急增开始电压等于电流产生开始电压。
另一方面，当插入了固定电阻24时(离子产生针21和高压电源25之间插入的固定电阻24的电阻值是无法忽略其对臭氧急增开始电压的影响的值时(例如，对N个离子产生针21插入一个电阻器24时，电阻值R为50/N(MΩ)≤R≤2000/N时(MΩ)时))，臭氧急增开始电压是指将施加到离子产生针21的施加电压的大小每次增大预定值(例如500V)时，在大于首先检测出臭氧的施加电压(臭氧产生开始电压)、在臭氧产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内，相对于上述测量点的施加电压的大小的增加量的臭氧产生量(检测量)的增加量的比率的变化率最大时的施加电压。
并且，当插入了固定电阻24时(离子产生针21和高压电源25之间插入的固定电阻24的电阻值是无法忽略其对臭氧急增开始电压的影响的值时(例如，对N个离子产生针21插入一个电阻器24时，该电阻24的电阻值R为50/N(MΩ)≤R≤2000/N时(MΩ)时))，总电流急增开始电压是指施加到离子产生针21的施加电压的大小每次增大预定值(例如500V)时，在大于首先检测出总电流的施加电压(电流产生开始电压)、在电流产生开始电压大小的2倍以下的施加电压范围内，相对于上述测量点的施加电压的大小的增加量的总电流(检测量)的增加量的比率的变化率最大时的施加电压。
此外，各施加电压的臭氧产生量及总电流的值有波动时，进行多次测量(优选16次以上)，取其平均值。
接着对相对于离子产生针21的施加电压进行如上规定的效果，参照实验结果进行说明。并且，以下所示实验1至9的实验结果是和实施方式1所示的实验1至9相同的实验结果，只是从不同的角度对其进行观察的。
(实验1)首先，准备图5所示的负离子产生元件20a。
负离子发生元件20a通过将多根(此处为3根)针状的离子发生针21固定到金属制(此处为不锈钢制)的基板22上构成。离子发生针21由直径为1mm、圆锥部的锥角为34度、圆锥部顶端的曲率半径为15μm的钨(纯度99.999％)构成，各离子发生针21之间的间距设定为10mm。
将该负离子发生元件20a设置在周围1米见方内除了后述的空气吸入口外没有任何东西的空间内(开放状态)，将负离子发生元件21a连接到高压电源25的负端子侧的情况下，以及将负离子发生元件20a经由阻值为200MΩ的固定电阻24连接到高压电源25的负端子侧的情况下，测定施加电压时的负离子产生量、臭氧产生量以及此时的电流量。也就是说，对于在负离子发生元件20a和高压电源25之间插入及不插入阻值为200MΩ的固定电阻24的两种情况进行了实验。作为高压电源25，使用的是Trek社制造的MODEL610C、作为负离子测定器使用的是佐藤商事社制造的AIC-2000、作为臭氧测定器使用的是荏原实业社制造的臭氧监视器EG2002F。并且对于负离子，在距离离子发生针21为150mm的位置上测定开始向离子发生针21施加电压5秒后的离子产生量。此外，对于臭氧量，在距离离子发生针21为10mm的位置上设置空气吸入口，开始向离子发生针21施加电压后，以15秒钟为1个测定周期，求出12个周期(15秒×12＝180秒(＝3分钟))的平均值，由此进行测定。
图6(a)是未插入固定电阻24时的实验结果，图6(b)是插入固定电阻24时的实验结果的图表。
如图6(a)所示，在未插入固定电阻24的情况下，施加电压从-2.5kV开始产生负离子(负离子的测定值开始上升)。此外，如图6(b)所示，插入有固定电阻24的情况下，施加电压从-2kV开始产生负离子。此外，无论在不插入或插入固定电阻24的情况下，施加电压上升(施加电压的绝对值增加)，并且负离子量(离子产生量)急剧增加，大致在1×107个/cc时饱和。此外，无论在不插入或插入固定电阻24的情况下，均几乎不产生臭氧，与现用的电晕放电方式带电装置相比，臭氧产生量大幅度减少。
从该结果可知，若在周围没有放电对象物的状态下向图5的针状负离子发生元件20a施加高电压，则可几乎不产生臭氧地(即在使臭氧产生量大幅度减少的状态下)大量生成负离子。
而与未插入固定电阻24时相比，插入时负离子产生起始电压低若干的原因可以认为是离子的产生以大气为假想的正电极，是利用大气与离子发生针21之间的电位差而产生的，但由于该大气阻抗极不稳定，在没有固定电阻24的情况下，在用很低的施加电压即可开始产生离子的区域内，离子的产生不稳定，与之相对，如果插入固定电阻24，由于包括大气阻抗在内的总阻抗稳定，因而离子的产生本身也稳定。
接着，插入固定电阻24，将施加电压设为-3kV，测定距离离子发生针21的距离L和负离子量(密度)之间的关系。图7是表示该结果的图表，是将L＝5mm时的负离子量设为100％，相对地示出L＞5mm时的负离子量。
如该图所示，L越大负离子的密度越小。另外，如图7所示可知，若是L≤25mm的位置，则相对于L＝5mm的位置上的负离子量(密度)，可确保50％以上的负离子量(密度)。
(实验2)接着，通过实验测定采用上述负离子发生元件20a的感光鼓1的带电特性。首先用图8说明实验装置。
对于由能以任意转速旋转支持的直径30mm、膜厚30μm的有机感光体(OPC)构成的感光鼓1(夏普制造的彩色复印机(产品名MX-2300)中使用的感光鼓)，在相距规定间隙g的位置上配置了负离子发生元件20a。而感光鼓1以及负离子发生元件20a以负离子发生元件20a位于中央的方式配置在长80cm×宽40cm×高25cm的丙烯制密封壳体内。此外，通过将负离子发生元件20a配置在可在感光体方向上改变位置的基台(未图示)上，使间隙g可在0～30mm的范围内任意设定。此外，用电流计A1测定负离子发生元件20a中流过的电流(总电流)。
此外，在负离子发生元件20a的离子发生针21和感光鼓1之间配置了由厚度为0.1mm的不锈钢构成的栅电极26(是夏普制造的AR-625S中使用的栅电极，开口部的宽度w＝26mm)。而栅电极26和感光鼓1之间的间隔固定在1.5mm上。栅电极26与高压电源27的负端子连接，可施加任意电压。此外，用电流计A2测定栅电极26中流过的电流(栅极电流)。
并在由感光鼓1与负离子发生元件20a相对的位置相对于该感光鼓1的旋转方向下游侧90°的位置上，配置表面电位计探头30，以测定感光鼓1的表面电位。另外，表面电位计探头30设置在可扫描感光鼓1的长度方向的基台(未图示)上，不仅可测定感光鼓1的圆周方向，还可测定长度方向上的表面电位分布。此外，作为表面电位计，使用的是TereK社制造的MODEL344，感光鼓1的圆周速度设定为124mm/s。此外，采用与实验1相同的方法测定离子产生量及臭氧产生量，并用电流计A3测定感光鼓1中流过的电流。
另外，作为实验条件，设定为间隙g＝20mm，施加到负离子发生元件20a的施加电压为-7.7kV，施加到栅电极26的施加电压为-900V，对于插入和不插入固定电阻24的两种情况分别进行了实验。
图9是表示该实验结果的图表，示出有及没有栅电极26时的感光鼓1的长度方向上的表面电位分布的比较结果。表4示出负离子产生量以及臭氧产生量的测定结果。另外，图9的横轴表示与感光鼓1的长度方向的距离，纵轴表示感光鼓1的表面电位。关于与横轴的感光鼓1的长度方向的距离，沿感光鼓1的长度方向配置上述3根离子发生针21，将感光鼓1与中央的离子发生针21相对的位置示为0。
(表4)
如图9所示，无论有无栅电极26，感光鼓1的表面均带电。并且如表4所示，负离子虽然产生了充足的量(18,000,000个/cc)，但基本未产生臭氧(即，臭氧的产生量极少，为0.002ppm～0.003ppm)。当产生电晕放电时应产生大量臭氧，但在该实验中由于基本未产生臭氧(臭氧产生量很少)，因此可知，该实验中对感光鼓1的带电产生作用的不是电晕放电，而是负离子。即，可知通过负离子可以使感光鼓1充分带电。
并且，如图9所示，不设置栅电极26时，根据三根离子产生针21的位置，在表面电位上产生波动(三个峰值)，而当设置栅电极26时，该波动减少，因此验证了，通过设置栅电极26，可抑制表面电位的波动，提高表面电位的控制性。
(实验3)接着通过实验测量上述负离子产生元件20a对色粉图像的带电特性。首先参照图10说明实验装置。
如图10所示，实验装置使用和实验2的装置完全相同的装置。只是在本实验3中不使用表面电位计探头30及电流计A3。
说明实验方法，首先，利用未图示的数字彩色复合机(夏普制造AR-C280)，在OHP纸(夏普制造的S4BG746)上形成未定影色粉图像。图像形成使用的色粉使用粒径为8.5μm的聚酯制色粉(AR-C280纯正色粉)，作为未定影色粉图像，形成附着量为0.6mg/cm2的实图像。并且，通过吸引式小型带电量测量装置(Trek公司制造的MODEL210HS-2A)测量形成的未定影色粉图像的带电量。
接着，将上述同样形成了未定影色粉图像的OHP纸张粘贴到感光鼓1表面，在向负离子产生元件20a及栅电极26施加预定电压的状态下，使感光鼓1以预定的圆周速度旋转，使未定影色粉图像经过和离子产生针21相对的区域，从而进行色粉图像的带电。并且，带电后再次测量色粉图像的带电量，比较带电前后的色粉图像的带电量。并且和实验1一样，对离子产生量、臭氧产生量也进行测量。
此外，实验条件是，间隙g＝20mm，施加到负离子产生元件20a的施加电压为-7.7kV，施加到栅电极26的施加电压是-900V，对插入和未插入栅电极26时分别进行实验。
表5是表示该实验结果的图表，表示有和没有栅电极26时的、色粉图像的带电量、负离子产生量、及臭氧产生量的测量结果。
(表5)
如表5所示，无论有无栅电极26，色粉图像的带电量均增加。并且，负离子虽然产生充足的量(18,000,000个/cc)，但基本未产生臭氧(即，臭氧产生量极少，为0.002ppm～0.003ppm)。当产生电晕放电时应产生大量臭氧，但在该实验中由于基本未产生臭氧(臭氧产生量极少)，因此可知，该实验中对色粉图像的带电产生作用的不是电晕放电，而是负离子。即，验证了通过负离子可以使感光鼓1充分带电。
并且可知，和存在栅电极时相比，没有栅电极时，色粉的带电量的增加量较大。
(实验4)以下通过实验研究较稳定地产生负离子的条件。根据上述实验2及实验3的结果，负离子对感光鼓1的带电和对色粉图像的带电具有完全相同的倾向，因此在本实验4中，以感光鼓1为被带电物。
在本实验中，利用图8所示的上述实验装置，调查施加到负离子产生元件20a的施加电压Va和感光鼓1的表面电位Vo、总电流It、臭氧产生量的关系。实验条件是，间隙g＝10mm，栅电极26和感光鼓1的间隔固定为1.5mm，对栅电极26的施加电压是-700V，对插入和未插入栅电极26时的两种情况分别进行实验。在该实验中，使施加电压的大小从0V开始每次增加500V，调查各施加电压下的感光鼓1的表面电位Vo、总电流It、臭氧产生量的关系。
图11(a)是表示未插入固定电阻24时的测量结果的图表，图11(b)表示插入了固定电阻24时的测量结果的图表。
如图11(a)所示，当逐渐提高施加到负离子产生元件20a的施加电压Va的大小(绝对值)时，首先从-3.75kV附近开始，感光鼓1的表面开始带电(带电开始电压)，当进一步提高大小时，表面电位Vo的绝对值也随着施加电压Va变大。
图19(a)是表示图11(a)所示的施加电压和臭氧产生量的关系、及相对于施加电压的增加量的臭氧产生量的增加量α的变化率β的图表。
其中，相对于测量点n下的施加电压V的大小的臭氧产生量O的增加率αn表示为αn＝(On-On-1)/(|Vn|-|Vn-1|)。并且，测量点n的增加率α的变化率β表示为βn＝αn+1/αn。计算变化率β时，用0除时，变化率β＝0。并且，测量点的值n在施加电压为0V时为0，施加电压的大小以每次增加500V。并且，增大施加电压大小时，首先考虑从检测出臭氧的测量点的施加电压(臭氧产生开始电压；图19(a)中为-4.5kV)开始、到臭氧产生开始电压2倍的施加电压(图19(a)中为-9.0kV)为止的施加电压范围。
在本说明书中，在未插入固定电阻24时，将在上述施加电压范围内上述变化率β最大的测量点的施加电压作为“臭氧急增开始电压”。当臭氧产生开始电压中的变化率β相对于大于臭氧产生开始电压的大小、且在臭氧产生开始电压的大小的2倍以下的施加电压范围下的变化率β的平均值，为2倍以上时，将比臭氧产生开始电压大上述预定值的施加电压作为臭氧急增开始电压。因此，该实验结果中的臭氧急增开始电压如图19(a)所示为-4.5kV，和臭氧产生开始电压相等。
其中，如果使施加到负离子产生元件20a的施加电压Va的大小为带电开始电压的大小(这里为3.75kV)、小于臭氧急增开始电压的大小(这里为4.5kV)，则如图19(a)所示，可抑制臭氧产生量，并通过离子使被带电物带电。
图19(b)是表示图11(a)所示的施加电压和总电流的关系、及相对于施加电压的增加量的总电流的增加率θ的变化率γ的图表。
其中，相对于测量点m下的施加电压V的大小的总电流It的增加率θm表示为θm＝(Itm-Itm-1)/(|Vm|-|Vm-1|)。并且，相对于施加电压V的大小的总电流It的增加率θ的变化率γ表示为γm＝θm+1/θm。计算变化率γ时，用0除时，变化率γ＝0。并且，测量点的值m在施加电压为0V时为0，施加电压的大小每次增加500V。并且，增大施加电压大小时，考虑从首先检测出总电流的测量点的施加电压(电流产生开始电压；图19(b)中为-4.0kV)开始、到电流产生开始电压2倍的施加电压(图19(b)中为-8.0kV)为止的施加电压范围。
在本说明书中，在未插入固定电阻24时，将在上述施加电压范围内上述变化率γ最大的测量点的施加电压作为“总电流急增开始电压”。当电流产生开始电压中的变化率γ相对于在大于电流产生开始电压的大小、且在电流产生开始电压的大小的2倍以下的施加电压范围下的变化率γ的平均值，为2倍以上时，将比电流产生开始电压大上述预定值的施加电压作为总电流急增开始电压。因此，该实验结果中的“总电流急增开始电压”如图19(b)所示为-4.5kV，和电流产生开始电压相等。
其中，如果使施加到负离子产生元件20a的施加电压Va的大小为带电开始电压的大小(这里为3.75kV)以上、小于总电流急增开始电压的大小(这里为4.5kV)，则如图19(a)所示，可抑制臭氧产生量，并通过离子使被带电物带电。
另一方面，如图11(b)所示，当插入了固定电阻24时，带电开始电压为-4.5kV，当进一步提高施加电压的大小时，表面电位V0的绝对值也随着施加电压变大。
图20(a)是表示图11(b)所示的施加电压和臭氧产生量的关系、及相对于施加电压大小的臭氧产生量的增加率α的变化率β的图表。
在本说明书中，在插入固定电阻24时，将在大于臭氧产生开始电压的大小、且臭氧产生开始电压的大小的2倍以下的施加电压范围内上述变化率β为最大的极大值的测量点的施加电压作为“臭氧急增开始电压”。因此，如图20(a)所示，该实验结果中的臭氧急增开始电压为-9.0kV。
在插入了电阻时，如果使施加到负离子产生元件20a的施加电压Va的大小为带电开始电压的大小(这里为4.5kV)以上、小于臭氧急增开始电压的大小(这里为9.0kV)，则如图20(a)所示，可抑制臭氧产生量，并通过离子使被带电物带电。
图20(b)是表示图11(b)所示的施加电压和总电流的关系、及相对于施加电压的大小的总电流的增加率θ的变化率γ的图表。
在本说明书中，在插入固定电阻24时，将在大于电流产生开始电压大小、且小于电流产生开始电压的大小的2倍以下的施加电压的范围内上述变化率γ为最大的极大值的测量点的施加电压作为“总电流急增开始电压”。因此，如图20(b)所示，该实验结果中的总电流急增开始电压为-8.5kV。
如果使施加到负离子产生元件20a的施加电压Va的大小为带电开始电压的大小(这里为4.5kV)以上、小于总电流急增开始电压的大小(这里为8.5kV)，则如图20(a)所示，可抑制臭氧产生量，并通过离子使被带电物带电。
并且，和不插入固定电阻24时相比，插入固定电阻24时，臭氧急增开始电压及总电流急增开始电压均向高压移动。这是因为，通过固定电阻24产生电压下降，带电开始电压及臭氧急增开始电压及总电流急增开始电压变高了该电压下降部分。此外，在实验2中基本没有电流流动，而在本实验中，电流流入到栅电极26、感光鼓1，因此出现了固定电阻24对电压下降的影响。
并且，如图11(a)及图11(b)所示，和带电开始电压的移动量(插入和不插入固定电阻24时的差)相比，臭氧急增电压及总电流急增电压的移动量变大。其结果是，不使臭氧产生量急增而可带电的施加电压的范围和未插入固定电阻24时的0.75kV(3.75kV≤|Va|＜4.5kV)相比，在插入固定电阻24时变大为4.5kV(4.5kV≤|Va|＜9.0kV)。同样，不使总电流急增而可带电的施加电压的范围和未插入固定电阻24时的0.75kV(3.75kV≤|Va|＜4.5kV)相比，在插入固定电阻24时变大为4.0kV(4.5kV≤|Va|＜8.5kV)。
这是因为，如图11(a)及图11(b)所示，当施加电压较小时，总电流It的大小较小(数μA)，因此固定电阻24引起的电压下降较小(数百V)，但当施加电压变大时，总电流It急增(数十μA)，固定电阻24引起的电压下降变大(数kV)。
并且，插入和不插入固定电阻24时，臭氧急增开始电压及总电流急增开始电压不同的原因如下上述。
即，总电流及臭氧产生量受到离子产生针21和感光鼓1之间的电场强度较大的影响。并且，电场强度和离子产生针21及感光鼓1之间作用的电压成正比，与离子产生针21及感光鼓1之间的间隔(距离)成反比。
其中，当插入固定电阻24时，总电流以施加电压5.5kV开始流动，因离子产生针21和感光鼓1之间的空间阻抗等限制、及插入的工艺电阻24的限制，总电流及臭氧产生量和施加电压成正比地增加(第一比例增加)。并且，施加电压超过臭氧产生量急增的弯曲点时，因臭氧的影响，空间阻抗变化，以和上述第一比例增加不同的比例系数、与施加电压成正比，总电流及臭氧产生量增加(第二比例增加)。因此，上述弯曲点的变化率β、γ变为极大值。
另一方面，当不插入固定电阻24时，总电流以施加电压4.0kV开始流动后，由于不存在固定电阻24引起的电压下降，因此在施加电压4.0kV附近，产生总电流及臭氧产生量急增的弯曲点。因此，第一比例增加在实验结果中未观察到，仅观察到第二比例增加。
因此，在本实施方式中，臭氧产生开始电压中的变化率β相对于在大于臭氧产生开始电压、且在臭氧产生开始电压2倍以下的电压范围下的上述变化率β的平均值，为2倍以上时，将比臭氧产生开始电压大上述预定值(使施加到离子产生针21的电压以一定值阶段性增加时的上述一定值)的施加电压作为臭氧急增开始电压。并且，当电流产生开始电压中的变化率γ相对于在大于电流产生开始电压、且在电流产生开始电压的2倍以下的电压范围下的变化率γ的平均值，为2倍以上时，将比电流产生开始电压大上述预定值(使施加到离子产生针21的电压以一定值阶段性增加时的上述一定值)的施加电压作为电流急增开始电压。
并且，在未插入固定电阻24时，也可适当识别第一比例增加和第二比例增加，并适当把握弯曲点的情况下，也可使臭氧急增开始电压及电流急增开始电压和插入固定电阻24时一样规定。例如，通过适当设定各测量点之间的施加电压的差(例如250V到1000V)，可恰当识别第一比例增加和第二比例增加。
(实验5)接着，利用图8所示的上述实验装置，调查以施加到负离子产生元件20a的施加电压Va、离子产生针21和感光鼓1的间隙g为参数，不使臭氧产生量及总电流急增而可带电的条件。实验条件是，施加到栅电极26的施加电压是-700V，对插入和未插入固定电阻24时的两种情况分别进行实验。
图21(a)是表示未插入固定电阻24时、图21(b)表示插入了固定电阻时的测量结果的图表。
在图21(a)、图21(b)中，“臭氧急增开始”(或“总电流急增开始”)曲线表示臭氧产生量(或总电流)开始急增时的施加电压Va和间隙g的关系。即，“臭氧急增开始”(或“总电流急增开始”)曲线表示各间隙g的臭氧急增开始电压(或总电流急增开始电压)，但换个角度，其也表示各施加电压Va的臭氧急增开始距离(或总电流急增开始距离)。
同样，在图21(a)、图21(b)中，“带电开始”曲线表示感光鼓1开始带电时的施加电压Va和间隙g之间的关系。即，“带电开始”曲线表示各间隙g的带电开始电压，也表示各施加电压Va的带电开始距离。
被该“臭氧急增开始”(或“总电流急增开始”)曲线及“带电开始”曲线夹持的区域表示不使臭氧产生量(或总电流)急增地产生离子、且通过离子可使感光鼓1实际带电的施加电压Va和间隙g的条件，以下将该区域称为适用区域。
并且，在图21(a)、图21(b)中，“离子产生开始”直线表示离子产生开始时的施加电压Va和间隙g的关系，从该图可知，离子产生开始电压不取决于间隙g，保持一定。
如图21(a)及图21(b)所示，间隙g小于4mm时，不存在不使臭氧产生量及总电流急增就可带电的施加电压区域(带电开始电压和电晕放电开始电压的差基本不存在)，增大施加电压的大小时，立刻转换到电晕放电。并且，通过使间隙g为4mm以上，可存在不使臭氧产生量及总电流急增就可通过离子带电的施加电压区域，间隙g越大，不使臭氧产生量及总电流急增就可通过离子带电的施加电压区域(适用区域)可越大。并且，和未插入固定电阻24时相比，插入时的适用区域较大。
从该实验结果可知，不使臭氧产生量及总电流急增而通过离子进行带电时，需要至少确保间隙g为4mm以上。并且根据上述实验1的结果(参照图7)，到达感光鼓1的负离子量(密度)随着间隙g变大而减少，当间隙g超过25mm时，变为间隙g＝5mm时的一半以下。因此，为了使感光鼓1等被带电物适当带电，优选间隙g为4mm以上、25mm以下。
并且，使用上述文献4公开的针状电极的现有的电晕放电方式的带电装置是通过使间隙g为4mm以下来减少放电电流的方式，因此不存在主要仅产生离子的施加电压区域，当带电时臭氧产生量急增。因此，文献4的技术下的臭氧产生量的降低效果和本发明相比非常小。
(实验6)接着，利用图3及图4所示的一次转印前带电装置2(潜影用带电装置4)进行使间隙g从3mm变化到30mm时的感光鼓1的表面电位和臭氧量的测量实验。并且，在设置屏蔽罩23和不设置时进行实验。屏蔽罩的材质为绝缘性的ABS树脂，是浮动的。表6表示其测量结果。
表面电位及臭氧量的测量工具、测量方法和上述各实验相同。
(表6)
如表6所示，间隙g＝3mm时(比较例1-1)，臭氧的产生量为0.09ppm，非常多。与之相对，通过使间隙g为4mm以上(实施例1-1～1-4)，臭氧产生量为0.002ppm以下，非常少。这是因为，间隙g为3mm以下时，不存在不使臭氧产生量急增而通过离子使感光体带电的条件，变为电晕放电引起的带电，与之相对，当间隙g为4mm以上时，存在不使臭氧产生量急增而通过离子使感光鼓1带电的条件。
并且，当没有屏蔽罩时，在4mm≤g≤25mm的范围内(实施例1-1～1-3)，可使感光鼓1的表面电位带电到目标值-600V。此时的施加电压Va为4kV≤|Va|≤12kV。而在间隙g＝30mm的条件下(比较例1-2)，即使将施加电压大小提高到15kV，感光鼓1的表面电位仅可达到-425V，小于目标的-600V。这是因为，由于间隙g变大，负离子扩散，到达感光鼓1的密度下降。
另一方面，设置屏蔽罩23时(实施例1-4)，间隙g＝30mm时，在施加电压15kV时基本可按照目标使感光鼓1带电。这是因为，通过屏蔽罩23抑制了负离子的扩散，感光鼓1附近的负离子密度上升，负离子的利用效率提高。
(实验7)接着调查二次转印前带电装置3的色粉带电性能。
实验方法是，将施加到二次转印前带电装置3的离子产生针21的电压大小在不转换到电晕放电的范围内阶段性提高，同时对使用夏普制造的彩色复印机ARC-280的转印带的中间转印带15上的色粉图像进行带电，测量此时的中间转印带15上流动的电流Ib、及带电后的色粉的带电量。并且，色粉图像使用色粉附着量为0.55mg/cm2的实图像。图13表示该实验结果。
如图13所示，在向二次转印前带电装置3不施加电压的初始状态下，Ib＝0，且色粉图像的带电量为-12.8μC/g。之后，随着增大施加电压Va的绝对值，负离子的产生量增加，因此Ib、色粉图像的带电量的绝对值也增加。但色粉图像的带电量在Ib的绝对值变为30μA以上时，大致在-19μC/g饱和。
从该结果可知，电压控制部31进行控制，使施加到高压电源25的离子产生针21的电压Va为|Ib|≥30，从而使色粉图像的带电量在-19μC/g稳定，即使不特别设定栅电极26，也可使色粉图像的带电量平均化。
因此，电压控制部31使高压电源25的施加电压Va阶段性上升的同时监控Ib，求得其为-30μA的高压电源25的施加电压Va，并反馈控制为变为-30μA的高压电源25的施加电压Va，从而在因异物附着到离子产生针21的前端部、环境条件变化、及图像形成装置100内的风向变化等，负离子产生量、产生的离子到达色粉图像的比率等变动时，也可总是将适量的负离子提供到色粉图像。
此外，作为施加电压的控制方法，可从一般广泛使用的恒流控制的高压电源25提供-30μA，也可从低压控制的高压电源25提供-30μA。
(实验8)接着对图像图案、环境条件等分别不同的六种条件的色粉图像，利用通过电压控制部31的反馈控制控制施加电压Va以使Ib为-30μA的二次转印前带电装置3，进行二次转印前带电，测量带电前后的各色粉图像的带电量。其结果如图14所示。
如图14所示，在进行二次转印前带电前，在-12～-15μC/g的约3μC/g的范围内波动的色粉图像的带电量，在带电后集中到-18～-19μC/g的约1μC/g的范围内。
因此，可得出结论，具有进行上述反馈控制的电压控制部31的二次转印前带电装置3是有效的。
(实验9)接着，对利用二次转印前带电装置3进行二次转印前带电时、及不进行时的二次转印效率进行比较。图15表示其结果。
如图15所示，通过进行二次转印前带电，转印效率提高5～10％，并且相对于二次转印电流的幅度(转印宽裕度)也变大。这表明了二次转印前带电装置3的二次转印前带电的有效性。
如上上述，本实施方式的一次转印前带电装置2、二次转印前带电装置3、潜影用带电装置4不使臭氧产生量急增地进行负离子的释放，因此可防止臭氧产生量急增引起的各种问题的产生，可进行感光鼓1的带电，或进行感光鼓1、中间转印带15的表面上形成的色粉图像的转印前带电。
而本实施方式所示的具体的数值仅是一个示例，本发明不限于这些值。
例如，施加到离子产生针(带电用电极)21的高压电源(第一电压施加单元)25的施加电压的大小为离子产生开始电压以上的大小、且小于臭氧急增开始电压或总电流急增开始电压的大小即可。由此，通过离子产生针21产生离子，因此可使被带电物带电。并且，由于不会使臭氧产生量急增，因此可解决由于臭氧产生量急增引起的各种问题。
并且，“离子产生开始电压”是指，在距离子产生针(带电用电极)21的前端150mm的位置上利用佐藤商事公司制造的离子测量器AIC-2000测量时开始检测到离子(离子数开始变动)时的施加电压(如图6图表所示，提高施加电压时，离子测定器的离子测量量上升时的电压)。
并且，上述施加电压的大小优选为图12(a)、图12(b)所示的带电开始电压的大小以上。由此，可使作为被带电物的感光鼓1、色粉图像实际带电。
并且，“带电开始电压”是指在某一间隙g条件下，通过离子产生针21产生的离子可使感光鼓1、色粉图像等被带电物的带电量实际变化的施加电压中最小的电压。
进一步，上述施加电压的大小如实验7所示，优选是使作为被带电物的色粉图像的带电量饱和的大小。由此，即使离子的产生中产生不均，带电后的色粉图像的带电量变得平均，适合进行转印。进一步，由于可省略栅电极，因此离子不用回收到栅电极，可提高离子的使用效率，并且可抑制制造成本。
另一方面，着眼于间隙g，只要间隙g大于臭氧急增开始距离或总电流急增开始距离即可。这样一来，臭氧产生量不会急增，因此可解决臭氧产生量急增引起的各种问题。
进一步，间隙g优选为图12(a)、图12(b)所示的带电开始距离以下。由此，可使作为被带电物的感光鼓1、中间转印带1 5实际带电。
并且，“带电开始距离”是指在某一施加电压条件下，在通过离子产生针21产生的离子可使感光鼓1、色粉图像等被带电物的带电量实际变化的、离子产生针21的前端和被带电物之间的距离(间隙)中最大的距离。
此外，间隙g具体优选4mm以上、25mm以下。间隙g为4mm以上时，如实验5所示，存在不使臭氧产生量急增而可产生离子的施加电压区域。并且，如果间隙g为25mm以下，则如实验1所示，可使通过离子产生针21产生的负离子的一半以上到达被带电物，因此可有效进行带电。
并且，在本实施方式中，在带电用电极和用于向该带电用电极施加电压的高压电源(电压施加单元)25之间，插入固定电阻(电阻器)24。通过插入固定电阻24，如实验5所示，可扩大不伴随放电仅通过离子可使被带电物带电的施加电压及间隙的范围(适用区域)，使离子稳定放出。而该固定电阻24不一定非要插入，也可省略。并且，固定电阻24的电阻值没有特别限定，适当设定，以能够扩大不使臭氧产生量急增而可通过离子使被带电物带电的施加电压及间隙的范围，使离子稳定放出即可。
并且，在本实施方式中，在离子产生针(带电用电极)21的周围设置用于防止离子扩散的屏蔽罩(离子扩散限制部件)23。通过向离子产生针21施加电压而产生的离子沿电力线向被带电物侧移动，但和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此不是全部放出到被带电物侧，也存在向和被带电物不同的方向扩散的离子。因此，通过在离子产生针21的周围设置屏蔽罩23，可防止离子扩散，提高离子的利用效率，同时可抑制带电装置周边的部件不必要地带电。
并且，在本实施方式中，作为带电用电极使用针状的电极(离子产生针21)。因此，和现有的一般的电晕放电带电装置作为放电电极使用线状或锯齿状电极时相比，可以低电压形成高电场。由此，通过比电晕放电开始电压或总电流急增开始电压小的施加电压产生大量离子。
如上上述，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；和第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。
并且，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，向和上述图像载体相对配置的带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。
并且，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于电晕放电开始距离。
并且，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，将离子产生开始电压以上的电压施加到以大于电晕放电开始距离的间隔和上述图像载体相对配置的带电用电极。
并且，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压。
并且，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置，通过向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压产生离子，通过该离子使上述转印对象物带电。
并且，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，对和上述图像载体相对配置的带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压。
并且，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，对和上述图像载体相对配置的带电用电极，施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压以产生离子，通过该离子使上述转印对象物带电。
并且，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于臭氧产生量开始急增的距离即臭氧急增开始距离。
并且，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，将离子产生开始电压以上的电压以施加到大于臭氧产生量开始急增的距离即臭氧急增开始距离的间隔，和上述图像载体相对配置的带电用电极。
并且，上述臭氧急增开始距离优选是第一电压施加单元施加到上述带电用电极的电压变为臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的距离。
并且，上述臭氧急增开始电压优选在上述第一电压施加单元和上述带电用电极之间未插入固定电阻的情况下，将对带电用电极施加的电压每次增大预定值时，在臭氧开始产生的施加电压即臭氧产生开始电压以上、且该臭氧产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内，相对于施加电压的臭氧产生量的增加率的变化率为最大值的施加电压(当上述臭氧产生开始电压中的上述变化率相对于在大于臭氧产生开始电压、且臭氧产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内的上述变化率的平均值，为2倍以上时，是比臭氧产生开始电压大上述预定值的施加电压)，在上述第一电压施加单元和上述带电用电极之间插入了固定电阻的情况下，将对带电用电极施加的电压每次增大预定值时，在大于臭氧开始产生的电压即臭氧产生开始电压、且该臭氧产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内，相对于施加电压的臭氧产生量的增加率的变化率为最大的极大值的施加电压。
并且，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于流过带电用电极的电流开始急增的电压即电流急增开始电压的电压。
并且，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，对和上述图像载体相对配置的带电用电极，施加离子产生开始电压以上、小于作为在带电用电极中流动的电流(换言之，从第一电压施加单元提供到带电用电极的电流(下同))开始急增的电压即电流急增开始电压的电压。
并且，本发明涉及的转印前带电装置是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；和第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于流过上述带电用电极的电流开始急增的距离即电流急增开始距离。
并且，本发明涉及的转印前带电方法是，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，将离子产生开始电压以上的电压以大于流过带电用电极的电流开始急增的距离即电流急增开始距离的间隔，施加到和上述图像载体相对配置的带电用电极。
并且，上述电流急增开始距离优选是第一电压施加单元施加到上述带电用电极的电压变为在上述带电用电极中流动的电流开始急增的电压即电流急增开始电压的距离。
并且，上述电流急增开始电压优选在上述第一电压施加单元和上述带电用电极之间未插入固定电阻的情况下，将对带电用电极施加的电压每次增大预定值时，在带电用电极中电流开始流动的电压即电流产生开始电压以上、且在该电流产生开始电压2倍以下的施加电压范围内，相对于施加电压的电流的增加率的变化率为最大值的施加电压(当上述电流产生开始电压中的上述变化率相对于在大于电流产生开始电压、且电流产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内的上述变化率的平均值，为2倍以上时，是比电流产生开始电压大上述预定值的施加电压)，在上述第一电压施加单元和上述带电用电极之间插入了固定电阻的情况下，将对带电用电极施加的电压每次增大预定值时，在大于在带电用电极中开始流动电流的电压即电流产生开始电压、且在该电流产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内，相对于施加电压的在电流量的增加率的变化率为最大的极大值的施加电压。
并且，上述转印前带电装置优选作为上述带电用电极，具有多个针状或线状的电极。
根据上述构造，由于各带电用电极的形状为线状，因此和现有的一般的电晕放电方式的带电装置具有的线状或锯齿状电极相比，可以低电压形成高电场。因此，通过比电晕放电开始电压小的施加电压产生大量离子，可使图像载体上的色粉图像有效带电。
或者，上述转印前带电装置也可是作为上述带电用电极，具有多个将多个针状或线状部件集束的刷状电极。
根据上述构造，通过使用刷状的带电用电极，可降低带电用电极间距引起的带电不均，提高带电均匀性。并且，当电极前端附着了尘土等异物时，也可降低对带电均匀性的影响。
并且优选上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔为4mm以上、25mm以下。
通过把带电用电极和图像载体之间的间隔设定为4mm以上，可用比电晕放电开始电压低的施加电压生成(放出)离子。另一方面，带电用电极和图像载体之间的间隔越大，到达图像载体上的色粉图像的离子量(密度)降低。因此，当上述间隔过大时，无法有效使上述色粉图像带电，但通过将上述间隔设定到25mm以下，可向色粉图像充分提供带电所必须的离子。
并且，上述转印前带电装置优选进一步具有插入到上述带电用电极和上述电压施加单元之间的电阻器。
通过在带电用电极和电压施加单元之间插入电阻器，带电开始电压和电晕放电开始电压的差变大。即，不伴有电晕放电而产生离子并使色粉图像带电的电压范围变大，因此可进行稳定的带电。
并且，上述转印前带电装置优选进一步具有控制用电极，配置在上述图像载体和上述带电用电极之间，用于控制离子的通过量；和第二电压施加单元，向上述控制用电极施加预定的电压。
通过在带电用电极和图像载体之间设置控制用电极，并向该控制用电极施加预定的电压，可通过控制用电极回收剩余的离子，使放出到色粉图像的离子量平均化，提高带电均匀性。
并且，上述转印前带电装置也可是，上述第一电压施加单元施加上述图像载体上的色粉图像的带电量达到饱和量所需大小的电压以上的电压。
一边使放出的离子量增加一边使色粉图像带电时，色粉图像的带电量随着离子产生量(向色粉图像放出的离子量)的增加，最初是增加的，但在某一刻饱和。根据上述构造，带电用电极上施加了充分的电压以使色粉图像的带电量达到饱和量，因此即使带电用电极产生的离子量的分布略有不均，也可使带电后的色粉图像的带电量平均化。这样一来，可省略现有技术中使用的栅电极。如果省略栅电极，则离子不会回收到栅电极，因此可提高离子的使用效率，并且可抑制制造成本。
并且，上述转印前带电装置优选进一步具有电压控制单元，根据在上述图像载体中流动的电流量，控制上述电压施加单元施加的电压大小。
离子的产生量因附着到带电用电极前端部的异物、环境条件等变动。并且，因带电用电极、图像载体附近的风向变化等，产生的离子到达色粉图像的比率也变动。因此，对色粉图像的带电量即使使施加到带电用电极的电压保持一定，由于上述变动的影响也总是无法为相同的量。因此，由于放出到色粉图像的离子量和在图像载体中流动的电流量相等，因此将在该图像载体中流动的电流量作为放出到色粉图像的离子量的指标，根据该指标控制施加到带电用电极的施加电压的大小，从而可排除上述变动造成的影响，总是将最佳的离子量赋予色粉图像。
具体示例包括上述电压控制单元反馈控制上述电压施加单元施加的电压大小，使上述图像载体上流过的电流量为上述图像载体上的色粉图像的带电量达到饱和量时在上述图像载体中流动的电流量以上。
根据上述构造，进行反馈控制，使在图像载体中流动的电流量为色粉图像的带电量达到饱和量时的量以上，因此可排除上述变动造成的影响，稳定地使色粉图像均匀带电。
并且，上述转印前带电装置优选进一步具有离子扩散限制部件，其设置成包围上述带电用电极，具有和上述图像载体相对的开口部。
通过向带电用电极施加电压而产生的离子沿电力线向图像载体一侧移动，但和现有的电晕放电方式的带电装置相比，形成的电场较弱，因此不是全部放出到图像载体侧，也存在向和图像载体不同方向扩散的离子。因此，通过在带电用电极的周围设置在图像载体侧具有开口部的离子扩散限制部件，可抑制离子的扩散，并提高离子的使用效率。并且，还可抑制因扩散的离子使带电装置周边的部件不必要地带电的问题。
并且，优选上述离子扩散限制部件中的和上述带电用电极相对的面由绝缘材料、或具有和上述带电用电极之间不产生电晕放电的电阻值的高电阻材料形成。
根据上述构造，离子扩散限制部件中的和上述带电用电极相对的面为绝缘材料或高电阻材料，这样一来即使带电用电极和离子扩散限制部件之间的间隔较短，也可防止对离子扩散限制部件产生电晕放电。
并且，本发明涉及的图像形成装置是通过电子照相方式进行图像形成的图像形成装置，其特征在于具有上述任意一种转印前带电装置；和上述图像载体。
并且，上述图像形成装置也可是，作为上述图像载体具有感光体，被旋转驱动，将自身表面上承载的色粉图像在第一转印部位转印到转印介质，上述转印前带电装置配置在比上述第一转印部位靠近感光体的旋转方向上游侧。
根据上述构造，在从感光体转印到转印介质前可对色粉图像进行带电，因此可提高从感光体到转印介质的色粉图像的转印效率。
并且，上述图像形成装置也可是，作为上述图像载体具有被旋转驱动的感光体及中间转印体，上述感光体用于将自身表面承载的色粉图像在第一转印部位转印到中间转印体，上述中间转印体用于将在第一转印部位从上述感光体转印的色粉图像在第二转印部位再转印到记录介质上，上述转印前带电装置配置在比上述第一转印部位靠上述中间转印体的旋转方向下游侧、且比上述第二转印部位靠上述中间转印体的旋转方向上游侧，在将从上述感光体转印的色粉图像在第二转印部位再转印到记录介质前带电。
根据上述构造，在从中间转印体转印到记录介质前可对色粉图像进行带电，因此可提高从中间转印体到记录介质的色粉图像的转印效率。
并且，上述图像形成装置也可是，具有第一及第二的上述转印前带电装置；作为上述图像载体被旋转驱动的感光体及中间转印体，上述感光体用于将自身表面承载的色粉图像在第一转印部位转印到中间转印体，上述中间转印体用于将在第一转印部位从上述感光体转印的色粉图像在第二转印部位再转印到记录介质，上述第一转印前带电装置配置在比上述第一转印部位靠上述感光体的转印方向上游侧，上述第二转印前带电装置配置在比上述第一转印部位靠上述中间转印体的旋转方向下游一侧、且比上述第二转印部位靠近上述中间转印体的旋转方向上游侧。
根据上述构造，对一次转印前及二次转印前的色粉图像均可进行带电，因此可进一步提高转印效率。其中，各转印前带电装置中使用上述转印前带电装置，因此不会出现产生臭氧、氮氧化物等放电生成物的问题。
并且，上述图像形成装置也可进一步具有带电装置，其具有带电用电极，和形成色粉图像前的上述感光体的表面相对配置；和电压施加单元，向该带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。
根据上述构造，在形成静电潜影前，作为提前使感光体带电的带电装置，使用和上述转印前带电装置相同的装置，因此可进一步抑制臭氧、氮氧化物等放电生成物的产生。并且，对含有感光体用带电装置、除电装置等的多个带电装置，通过使用和上述转印前带电装置相同的装置，可实现高压电源的通用，并实现图像形成装置的简单化、低廉化。
本发明可用于在使用电子照相方式的图像形成装置中，使感光体、中间转印体等图像载体上形成的色粉图像在转印前带电的转印前带电装置。
本发明不限于上述实施方式，在权利要求所示范围内可进行各种变更。即，在权利要求所示范围内组合适当变更的技术手段所获得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
并且，本说明书所示的数值范围以外的、不违反本发明主旨的合理的范围，当然也包含在本发明范围内。
以上说明的具体实施方式
或实施例仅用于明确本发明的技术内容，不得仅限定于这些具体示例而作狭义性的解释，在本发明的精神及权利要求范围内，可进行各种变更并实施。
权利要求
1.一种转印前带电装置，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。
2.一种转印前带电装置，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于电晕放电开始距离。
3.一种转印前带电装置，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压。
4.一种转印前带电装置，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于臭氧产生量开始急增的距离即臭氧急增开始距离。
5.根据权利要求4所述的转印前带电装置，其特征在于，上述臭氧急增开始距离是第一电压施加单元施加到上述带电用电极的电压变为臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的距离。
6.根据权利要求3或5所述的转印前带电装置，其特征在于，上述臭氧急增开始电压是指在上述第一电压施加单元和上述带电用电极之间未插入固定电阻的情况下，将向上述带电用电极施加的电压每次增大规定值时，在臭氧开始产生的施加电压即臭氧产生开始电压以上、且在上述臭氧产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内，相对于施加电压的臭氧产生量的增加率的变化率变为最大值的施加电压，其中，在上述臭氧产生开始电压中的上述变化率相对于在大于臭氧产生开始电压且在臭氧产生开始电压的2倍以下的电压范围内的上述变化率的平均值，为2倍以上的情况下，上述臭氧急增开始电压是与臭氧产生开始电压相比仅仅大上述规定值的施加电压，上述臭氧急增开始电压是指在上述第一电压施加单元和带电用电极之间插入固定电阻的情况下，将向带电用电极施加的电压每次增大规定值时，在大于臭氧开始产生的电压即臭氧产生开始电压、且在该臭氧产生开始电压的2倍以下的电压范围内，相对于施加电压的臭氧产生量的增加率的变化率为最大的极大值的施加电压。
7.一种转印前带电装置，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于流过带电用电极的电流开始急增的电压即电流急增开始电压的电压。
8.一种转印前带电装置，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于在带电用电极中流动的电流开始急增的距离即电流急增开始距离。
9.根据权利要求8所述的转印前带电装置，其特征在于，上述电流急增开始距离是第一电压施加单元施加到上述带电用电极的电压变为流过上述带电用电极的电流开始急增的电压即电流急增开始电压的距离。
10.根据权利要求7或9所述的转印前带电装置，其特征在于，上述电流急增开始电压是指在上述第一电压施加单元和上述带电用电极之间未插入固定电阻的情况下，将向上述带电用电极施加的电压每次增大规定值时，在上述带电用电极中开始流过电流的电压即电流产生开始电压以上、且在该电流产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内，相对于施加电压的电流的增加率的变化率变为最大值的施加电压，其中，在上述电流产生开始电压中的上述变化率相对于大于电流产生开始电压、且在电流产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内的上述变化率的平均值，为2倍以上的情况下，上述电流急增开始电压是与电流产生开始电压相比仅仅大上述规定值的施加电压，上述电流急增开始电压是指在上述第一电压施加单元和上述带电用电极之间插入固定电阻的情况下，将向上述带电用电极施加的电压每次增大规定值时，在比上述带电用电极中开始有电流的电压即电流产生开始电压大、且在该电流产生开始电压的2倍以下的施加电压范围内，是相对于施加电压的上述带电用电极中流过的电流的增加率的变化率变为最大的极大值的施加电压。
11.一种转印前带电装置，用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，其特征在于，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置，通过向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压而产生离子，通过该离子使上述转印对象物带电。
12.一种图像形成装置，通过电子照相方式进行图像形成，其特征在于，具有转印前带电装置；和上述图像载体，上述转印前带电装置用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。
13.一种图像形成装置，通过电子照相方式进行图像形成，其特征在于，具有转印前带电装置；和上述图像载体，上述转印前带电装置用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于电晕放电开始距离。
14.一种图像形成装置，通过电子照相方式进行图像形成，其特征在于，具有转印前带电装置；和上述图像载体，上述转印前带电装置用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压。
15.一种图像形成装置，通过电子照相方式进行图像形成，其特征在于，具有转印前带电装置；和上述图像载体，上述转印前带电装置用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于臭氧产生量开始急增的距离即臭氧急增开始距离。
16.一种图像形成装置，通过电子照相方式进行图像形成，其特征在于，具有转印前带电装置；和上述图像载体，上述转印前带电装置用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于流过带电用电极的电流开始急增的电压即电流急增开始电压的电压。
17.一种图像形成装置，通过电子照相方式进行图像形成，其特征在于，具有转印前带电装置；和上述图像载体，上述转印前带电装置用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，具有带电用电极，和上述图像载体相对配置；以及第一电压施加单元，向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上的电压，上述图像载体和上述带电用电极之间的间隔大于流过带电用电极的电流开始急增的距离即电流急增开始距离。
18.一种图像形成装置，通过电子照相方式进行图像形成，其特征在于，具有转印前带电装置；和上述图像载体，上述转印前带电装置用于使图像形成装置的图像载体上的色粉图像在转印到转印对象物之前带电，具有具有带电用电极，和上述图像载体相对配置，通过向上述带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于臭氧产生量开始急增的电压即臭氧急增开始电压的电压而产生离子，通过该离子使上述转印对象物带电。
19.根据权利要求12至18的任一项所述的图像形成装置，其特征在于，作为上述图像载体包括感光体，被旋转驱动，将自身表面上承载的色粉图像在第一转印部位转印到转印介质上，上述转印前带电装置配置在比上述第一转印部位靠感光体的旋转方向上游侧。
20.根据权利要求12至18的任一项所述的图像形成装置，其特征在于，作为上述图像载体，包括被旋转驱动的感光体及中间转印体，上述感光体将自身表面承载的色粉图像在第一转印部位转印到中间转印体上，上述中间转印体将在第一转印部位从上述感光体转印的色粉图像在第二转印部位再转印到记录介质上，上述转印前带电装置配置在比上述第一转印部位靠上述中间转印体的旋转方向下游侧、且比上述第二转印部位靠上述中间转印体的旋转方向上游侧，在将从上述感光体转印的色粉图像在第二转印部位再转印到记录介质上之前使其带电。
21.根据权利要求12至18的任一项所述的图像形成装置，其特征在于，具有第一及第二的上述转印前带电装置；以及作为上述图像载体被旋转驱动的感光体及中间转印体，上述感光体将自身表面承载的色粉图像在第一转印部位转印到中间转印体上，上述中间转印体将在第一转印部位从上述感光体转印的色粉图像在第二转印部位再转印到记录介质上，上述第一转印前带电装置配置在比上述第一转印部位靠上述感光体的转印方向上游侧，上述第二转印前带电装置配置在比上述第一转印部位靠上述中间转印体的旋转方向下游侧、且比上述第二转印部位靠上述中间转印体的旋转方向上游侧。
22.根据权利要求19所述的图像形成装置，其特征在于，还具有带电装置，上述带电装置具有带电用电极，和形成色粉图像前的上述感光体的表面相对配置；以及电压施加单元，向该带电用电极施加离子产生开始电压以上、小于电晕放电开始电压的电压。
全文摘要
提供一种转印前带电装置，其可降低臭氧、氮氧化物等放电生成物的产生，具有良好的带电均匀性，可长期持续进行稳定的带电，并且可抑制色粉图像的紊乱，转印前带电装置具有和感光鼓、中间转印带等图像载体相对配置的离子产生针；以及向该离子产生针施加负电压的高压电源，其中，高压电源施加电压的大小为离子产生开始电压的大小以上、且小于电晕放电开始电压的大小，这样一来，可不伴随电晕放电而产生负离子，因此可解决电晕放电引起的各种问题。
文档编号G03G15/16GK101021702SQ200710005798
公开日2007年8月22日 申请日期2007年2月13日 优先权日2006年2月13日
发明者香川敏章, 大西英树, 木田裕士, 增田佳昭 申请人:夏普株式会社