JP2005084211A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の鋸歯電極の清掃機構は清掃ローラを回転させるため、構成が複雑となり、また、往路で除去した異物が復路で再び鋸歯電極に付着するといった問題があった。
【解決手段】移動手段を有する前記鋸歯電極の清掃機構として、縦弾性係数が５０ｋｇ／ｍｍ^２以上２００ｋｇ／ｍｍ^２以内、厚みが０.１ｍｍ以上０.３ｍｍ以内の一対の薄板状清掃部材が前記鋸歯電極の電極部と板部の両方に接触し、前記薄板状清掃部材を保持する清掃保持部材と前記鋸歯電極の側面との距離が２ｍｍ以上になるよう設置し、前記薄板状清掃部材の稼動範囲は前記感光体の画像形成範囲よりも長くし、前記鋸歯電極の端部に突起物、もしくは、前記鋸歯電極を両端で保持する絶縁性の電極保持部材に前記鋸歯電極を挟みこむように突起物を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなど電子写真方式の画像形成装置において用いられるスコロトロン方式の帯電装置に関し、特に、鋸歯電極を有する帯電装置に関するものである。

電子写真方式は、乾式トナーを使用する機器が主流を占め、ページコストが比較的安価であるため、多くの複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成に広く使用されている。例えば、図２に示す回転可能な負に帯電する特性を持った感光体２を用いた画像形成装置１００では、まず帯電装置１により感光体２は一様に負極性に帯電される。次に画像情報に基づき感光体２に露光装置３により光を照射して静電潜像を形成し、現像装置４により静電潜像にトナーを供給して感光体２上にトナー画像を形成する。感光体２上に形成されたトナー画像は転写装置５により用紙などの転写材７に転写される。転写装置５により転写材７に転写されずに感光体２上に残留しているトナーは感光体清掃装置６により清掃される。また、転写材７に転写されたトナー画像は定着装置８により転写材７に定着され、転写材７上に永久的な画像が形成される。

従来の画像形成装置において用いられる帯電手段１は、電極にワイヤを用いるスコロトロン方式の帯電装置であった。図３に一例を示す。ワイヤ電極１４は表面に数μｍの金メッキを施した直径５０〜１００μｍのタングステンワイヤで−５ｋＶ程度の高電圧を印加することでコロナ放電が発生し、発生したイオンで感光体２を帯電させる。しかしながら、ワイヤ電極１４ではオゾンの発生量が多く、感光体２の電気特性の劣化を招き、生体にも悪影響を与えるといった問題があった。更に、カラー画像形成装置で高印刷速度を得るためにはトナー毎に印写ユニットをもつタンデム方式が有効であるため、モノクロ画像形成装置に比べてオゾンの発生量が増加してしまい、オゾンの排気機構の強化が必要でコストが高くなり、騒音も大きくなるといった問題があった。

そこで、近年ではワイヤ電極１４の帯電装置に比べてオゾンの発生量を約１／４に低減できる鋸歯電極を用いた帯電装置が提案され実用化されている(例えば、特許文献１参照)。鋸歯電極１１は図４に示すようにその名の由来の通り鋸歯状で、鋸歯部１１１と板部１１２からなる。各鋸歯１１ａは所定の間隔を持って一列に配列されている。この鋸歯電極１１もワイヤ電極１４と同様に長時間使用すると鋸歯電極１１先端に異物が付着してコロナ放電の発生を妨げ黒すじとなる画像欠陥が生じる。付着する異物は主に飛散トナーや紙粉や雰囲気中の塵である。画像欠陥を防止するために、ワイヤ電極１４では例えば起毛からなる清掃部材をワイヤ電極１４の長手方向に移動させて清掃を行なっている。鋸歯電極１１においても、コロナ放電を特定して発生させるため、耐久性がワイヤ電極１４に比べて短くなることから、清掃機構が必要である。鋸歯電極１１で起毛からなる清掃部材で清掃を行なった場合、起毛と鋸歯電極１１とが引掛かり鋸歯電極１１の損傷や、起毛が鋸歯電極１１に付着することから、鋸歯電極１１を一対の清掃ローラで鋸歯電極１１を挟み、清掃ローラを回転させる清掃機構(例えば、特許文献２参照)や、鋸歯電極１１を絶縁基板に密着させ清掃部材を長手方向に移動させる清掃機構(例えば、特許文献３参照)が提案されている。

特開昭６３−１５２７２号公報

特開平８−２０３６５５号公報 特開平９−１２７７６９号公報

しかしながら、特許文献２に記載の清掃機構では清掃ローラを回転させるため、構成が複雑となる。また、特許文献３に記載の清掃機構では清掃部材が往復移動を行なうため、往路で除去した異物が復路で再び鋸歯電極に付着するといった問題があった。

上記課題は、移動手段を有する前記鋸歯電極の清掃機構として、縦弾性係数が５０ｋｇ／ｍｍ^２以上２００ｋｇ／ｍｍ^２以内、厚みが０.１ｍｍ以上０.３ｍｍ以内の一対の薄板状清掃部材が前記鋸歯電極の電極部と板部の両方に接触し、前記薄板状清掃部材を保持する清掃保持部材と前記鋸歯電極の側面との距離が２ｍｍ以上になるよう設置することによって解決される。

また上記課題は、前記薄板状清掃部材の稼動範囲が前記感光体の画像形成範囲よりも長くし、前記鋸歯電極の端部に突起物、もしくは、前記鋸歯電極を両端で保持する絶縁性の電極保持部材に前記鋸歯電極を挟みこむように突起物を設けることによって解決される。

本発明によれば、鋸歯電極の破損が生じず、鋸歯電極に付着した異物を除去でき、画像欠陥を防止できる。また、薄板状清掃部材の清掃、および、反転を行うことができ異物の再付着を防止することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図２は、本発明の鋸歯電極１１を用いた帯電装置１を組込んでいる電子写真方式の画像形成装置の概略を表している。各印写ユニットには表面が有機材料からなる感光体２を回転速度４０ｃｍ／ｓで回転可能で、本発明の帯電装置１により、感光体２は−６００Ｖ程度に帯電される。次に、露光装置３は画像情報に基づき、感光体２表面の電荷を消去し静電潜像を作る手段であり、１２００ｄｐｉのＬＥＤからなる。次に、静電潜像には現像装置４で供給されるトナーで感光体２上にトナー画像が形成される。転写手段５は開口部を有するシールドケースと、コロナ放電を発生させるワイヤ電極からなり、ワイヤ電極には０は８ｍＡ程度の電流が流される。転写材７上の各トナー画像は定着装置８によって転写材７上に定着される。感光体２に残留しているトナーはブラシ状の感光体清掃装置６で清掃される。

次に、図２の画像形成装置で用いている、図１に示す本発明の一実施例である鋸歯電極１１を用いた帯電装置１について説明する。帯電装置１は感光体２に向けて開口部を有するシールドケース１２と、コロナ放電を発生させる鋸歯電極１１と、鋸歯電極１１から一定の間隔をおいて複数のグリッド線を有するグリッド（図示せず）とを備えたスコロトロン方式である。ここで、シールドケース１２はアース電位に保たれており、鋸歯電極１１に電源から直流の高電圧（約−５ｋＶ）を印加することで、コロナ放電により発生した電荷が感光体２に供給される。グリッドには電源から直流の電圧を印加することで感光体に流れる電荷量を調整する役割を果す。

清掃機構９は薄板状清掃部材９１とこれを保持する清掃保持部材９２から構成される。清掃保持部材９２は移動手段９３により鋸歯電極１１の長手方向に移動する。薄板状清掃部材９１は縦弾性係数が５０ｋｇ／ｍｍ^２以上２００ｋｇ／ｍｍ^２以内、厚みが０.１ｍｍ以上０.３ｍｍ以内の、例えばポリウレタンやエポキシ樹脂やポリエチレンからなり、１対の薄板状清掃部材９１が鋸歯電極１１を挟み、押し当てるように設置している。

図５は薄板状清掃部材９１が鋸歯電極１１を押し当てている状態の斜視図であり、薄板状清掃部材９１の押し当て幅は鋸歯部１１１より大きく、板部１１２にも接触させる。清掃保持部材９２と鋸歯電極１１の側面との距離が２ｍｍ以上になるよう設置する。この清掃機構９を用い鋸歯電極１１を清掃することで、鋸歯電極１１の曲がりが生じず、付着した異物を除去でき放電不慮によって黒すじとなる画像劣化を防止することができる。

以下に比較例を用いて本発明の効果について記述する。鋸歯電極１１は先端でコロナ放電が生じることから、鋸歯電極１１の先端から１００μｍまでの位置に付着する異物の被覆率、および、図２の画像形成装置での印刷実験（印刷パターン：２ＯＮ４ＯＦＦ）から清掃機構９の効果を評価した。ここで、被覆率とは鋸歯電極１１の側面に付着している異物の面積と鋸歯電極の面積との割合である。異物の被覆率が６０％以上だと放電不慮により画像劣化が生じたことから、異物の被覆率が８０％以上の鋸歯電極１１を用いて評価した。鋸歯電極１１は材質がＳＵＳ３０４、形状が歯角：１０度、厚み：０.１ｍｍ、鋸歯部の長さ：２ｍｍである。本発明の効果は前記記載の鋸歯電極１１と同等以上の強度を有する鋸歯電極１１に有効である。

まず比較例として、縦弾性係数が３０ｋｇ／ｍｍ^２、厚みが０.１ｍｍの薄板状清掃部材９１を用い、薄板状清掃部材９１が鋸歯部と板部に接触し、清掃保持部材９２と鋸歯電極１１の側面との距離が２ｍｍである清掃機構９では、異物の被覆率が６０％程度と清掃効果が小さく、印刷実験からも黒すじが若干目立たなくなる程度であった。また、縦弾性係数が２５０ｋｇ／ｍｍ^２、厚みが０.３ｍｍの薄板状清掃部材９１、または、縦弾性係数が２００ｋｇ／ｍｍ^２、厚みが０.５ｍｍの薄板状清掃部材９１を用い、薄板状清掃部材９１が鋸歯部と板部に接触し、清掃保持部材９２と鋸歯電極１１の側面との距離が２ｍｍである清掃機構９、更に、縦弾性係数が２００ｋｇ／ｍｍ^２、厚みが０.３ｍｍの薄板状清掃部材９１を用い、薄板状清掃部材９１の接触が鋸歯部だけで、清掃保持部材９２と鋸歯電極１１の側面との距離が２ｍｍである清掃機構９、また更に、縦弾性係数が２００ｋｇ／ｍｍ^２、厚みが０.３ｍｍの薄板状清掃部材９１を用い、薄板状清掃部材９１が鋸歯部と板部に接触し、清掃保持部材９２と鋸歯電極１１の側面との距離が１ｍｍである清掃機構９では、異物の被覆率が１０％以下となり清掃効果は大きいが、鋸歯電極１１が曲がることで帯電不慮となり黒すじが生じた。

これら比較例に対して、本発明となる例えば、縦弾性係数が５０ｋｇ／ｍｍ^２、厚みが０.１ｍｍの薄板状清掃部材９１を用い、薄板状清掃部材９１が鋸歯部と板部に接触し、清掃保持部材９２と鋸歯電極１１の側面との距離が３ｍｍである清掃機構９では、異物の被覆率が５０％程度となり、また、縦弾性係数が１００ｋｇ／ｍｍ^２、厚みが０.３ｍｍの薄板状清掃部材９１を用い、薄板状清掃部材９１が鋸歯部と板部に接触し、清掃保持部材９２と鋸歯電極１１の側面との距離が２ｍｍである清掃機構９では、異物の被覆率が４０％程度となり、更に、縦弾性係数が２００ｋｇ／ｍｍ^２、厚みが０.３ｍｍの薄板状清掃部材９１を用い、薄板状清掃部材９１が鋸歯部と板部に接触し、清掃保持部材９２と鋸歯電極１１の側面との距離が２ｍｍである清掃機構９では、異物の被覆率が１０％程度となり、鋸歯電極１１の曲がりが生じず、印刷実験からも黒すじを無くすことができた。

本例は、実施例１に加えて鋸歯電極１１の端部に突起物９４を設けたものである。鋸歯電極１１は感光体２の画像形成範囲よりも長く、図６に示すように画像形成範囲外の鋸歯電極１１の端部に突起物９４が設けられており、薄板状清掃機構９１の稼動範囲は突起物９４の位置よりも広く稼動する。この突起物９４の効果は、薄板状清掃部材９１の清掃、および、反転である。例えば、薄板状清掃部材９１が往路で鋸歯電極１１に付着した異物を除去すると、薄板状清掃部材９１にはこの異物が付着する。この異物が付着した薄板状清掃部材９１で鋸歯電極１１の清掃を行なうと、鋸歯電極１１に再付着して画像欠陥が生じる。そこで、鋸歯電極１１の端部に突起物９４を設け薄板状清掃部材９１がこの突起物９４を越えることで、薄板状清掃部材９１の清掃を行なうことができ、異物の再付着を防止することができる。また、鋸歯電極１１の端部の突起物９４は、薄板状清掃部材９１の稼動方向が逆になる際に、薄板状清掃部材９１の鋸歯電極１１の押し当る面を反転にすることができる。

上記実施例２では、鋸歯電極１１の端部に突起物９４を設けたが、本例では、図７に示すように鋸歯電極１１を両端で保持する絶縁性の電極保持部材１５に前記鋸歯電極１１を挟みこむように突起物９５を設けたもので、上記同様に薄板状清掃部材９１の清掃、および、反転を行うことが可能である。

帯電装置の斜視図。 一般的な電子写真方式の画像形成装置における印写プロセスの概略図。 ワイヤ電極の帯電装置の断面図。 鋸歯電極の正面図。 薄板状清掃部材が鋸歯電極を押し当てている状態の斜視図。 鋸歯電極の端部に突起物が設けられている状態を示す正面図。 鋸歯電極の保持部材に突起物を設けられている状態を示す斜視図。

符号の説明

１は帯電装置、２は感光体、３は露光装置、４は現像装置、５は転写装置、６は感光体清掃装置、７は転写材、８は定着装置、９は清掃機構、１１は鋸歯電極、１１ａは鋸歯、１２はシールドケース、１３はグリッド、１４はワイヤ電極、１５は電極保持部材、９１は薄板状清掃部材、９２は清掃保持部材、９３は移動手段、９４は９５は突起物、１１１は鋸歯部、１１２は板部。

Claims (3)

1. 感光体に向けて開口部を有するシールドケースと、コロナ放電を発生させる鋸歯電極と、前記鋸歯電極から一定の間隔をおいて複数のグリッド線を有するグリッドとを備えたスコロトロン方式の帯電装置において、移動手段を有する前記鋸歯電極の清掃機構として、縦弾性係数が５０ｋｇ／ｍｍ^２以上２００ｋｇ／ｍｍ^２以内、厚みが０.１ｍｍ以上０.３ｍｍ以内の一対の薄板状清掃部材が、前記鋸歯電極の鋸歯部と板部の両方に接触し、前記薄板状清掃部材を保持する清掃保持部材と前記鋸歯電極の側面との距離が２ｍｍ以上であることを特徴とする帯電装置。
2. 前記鋸歯電極と前記薄板状清掃部材の稼動範囲が前記感光体の画像形成範囲よりも広く、前記鋸歯電極の端部に突起物を設けたことを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
3. 前記鋸歯電極を両端で保持する絶縁性の電極保持部材に、前記鋸歯電極を挟みこむように突起物を設けたことを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
   

Images