JP2006119201A

JP2006119201A - 帯電器

Info

Publication number: JP2006119201A
Application number: JP2004304530A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ino; 利昭井野; Mitsuru Tokuyama; 満徳山; Kiyobumi Morimoto; 清文森本; Yasuhiro Nishimura; 泰浩西村; Takashi Kitagawa; 高志北川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】画像形成装置が停止した状態においても、オゾン等の放電生成物による汚染を抑えることができる帯電器を提供する。
【解決手段】ホルダ５２は、その大きさがケース底面と同じ大きさであり、ホルダ５２の中央長手方向にノコ歯条電極５３を配置固定するし、ホルダ５２とケース５１の底面にはそれぞれ同一形状（矩形）で、同一サイズの開口部５５，５６が同一位置に形成されている。こうして、ホルダ５２は、ケース底面に載置され、開口部５５と開口部５６が対応する位置に配設される。こうして、ケース内部の空気は底面の開口部５５，５６を通ってケース外に出ることが可能となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の感光体を所定の電位に帯電させる帯電器に関するものであり、特に発生するオゾンやＮＯ_Ｘを効果的に排気し、画像形成環境を良好に保つことができる帯電器に関する。

電子写真方式の作像プロセスを利用した画像形成装置においては、帯電器を用いて感光体の表面を均一に所定の電位まで帯電させる。この帯電器にはコロナ放電を利用するものがあり、コロトロンとスコロトロンがある。図８（ａ）に示すように、コロトロン１１０は、金属ケース１１１の略中央に放電ワイヤ１１２が収納され、この放電ワイヤ１１２に高電位を付与してコロナ放電させる。しかし、このコロトロンは帯電ムラが大きいという問題がある。図８（ｂ）に示すように、スコロトロン１１５は、コロトロンの開口面にメッシュのグリッド電極１１３を設け、ここにバイアス電圧を印加する。このため、スコロトロン１１５は、コロトロン１１０に比較して、構造は複雑で帯電効率も劣るが、帯電電位の均一性に優れるため、画像形成装置では広く使われている。

さて、帯電器は上記のいずれの方式であっても、コロナ放電を利用しているため、放電生成物としてオゾンやＮＯ_Ｘが発生してしまう。オゾンやＮＯ_Ｘが高濃度で画像形成装置内に滞留し、感光体の表面に酸化物が生成されると、感光体の表面抵抗が低下し、静電潜像の解像度の劣化、および、“像流れ”と呼ばれる静電潜像の画像劣化を生じさせる。このような生成物は、高湿環境下では抵抗低下が顕著であり、画質劣化が激しくなる。また、他の部材の劣化も引き起し、寿命の低下を招く。

また、ＮＯ_Ｘについては、空気中の水分と反応して硝酸が生成され、また、金属と反応して金属硝酸塩が生成される。このような生成物は、低湿環境下では高抵抗であり、特にコロナ放電電極やグリッド電極等に付着すると帯電むらが生じやすくなる。

そこで、排気機構を設けて放電生成物を強制的に排気する技術が考えられている。例えば、特許文献１には、図９に示すように、感光体１２０の上方近傍に設けられた帯電器１２１に排気ダクト１２２をさらに設けて、排気ファンにより放電生成物を強制排気することが開示されている。
特開平１１−２０２７３６号公報

しかしながら、図９のように、帯電器を感光体の上方に配置すると、画像形成装置が停止した際に、帯電器のケース内に残留したオゾンやＮＯ_Ｘが滞留を続けてコロナ放電電極やグリッド電極の汚染を進行させたり、比重が大きいので下方にある感光体の近傍に滞留を続け、汚染が進行させる虞があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、画像形成装置が停止した状態においても、オゾン等の放電生成物による汚染を抑えることができる帯電器を提供しようとするものである。

本発明は、画像形成装置の感光体近傍に配置され、該感光体の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電器において、感光体側の面が開口した断面コ字状のケースと、該ケース内に配置されたコロナ放電電極とを備え、前記感光体の下方に配置され、前記ケースの底面に開口部を有することを特徴とする。

また、本発明は、吸気口と排気口を備えた排気用ダクトをケース底面に当接させて配置し、該ダクトはケース底面との当接面に開口部が設けてあり、それぞれの開口部を介して前記ダクトと前記ケースが連通していることを特徴する。

また、本発明は、前記ダクトの吸気口が、帯電器本体より高い位置に配置されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記ダクトの吸気口と排気口に放電生成物除去フィルタが設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記コロナ放電電極はノコ歯電極であり、前記ケースの底面に設けた開口部は、前記ノコ歯電極に対して感光体回転方向上流側と下流側に設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記ノコ歯電極が絶縁体の支持ホルダに支持されてケース底面に固定されており、該支持ホルダはケース底面とほぼ同じ大きさ、形状で、さらに開口部が設けられ、該ホルダーの開口部は、ケース底面の開口部と大きさ及び形状がほぼ一致し且つ対応する位置に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、開口部が感光体側と反対のケース底面部に設けられ、感光体の下方に帯電器が設置されているので、画像形成装置が停止した際に、ケース内に残留するオゾン等の放電生成物が自重によりケース内から開口部を介して流出し、感光体やコロナ放電電極（スコロトロンではグリッド電極）を汚染することが防止できる。

また、開口部を介してダクトとケース内が連通しているので、画像形成装置の運転時はダクトを利用して空気を吸引し排出することにより、効率よくオゾン等の放電生成物を排出でき、又、停止時はケース内から脱出した放電生成物はダクト内に滞留するので画像形成装置内にオゾンが飛散することによる不要な汚染を防止できる。

また、帯電器より高い位置にダクトの吸気口が配置されているので、吸気口よりオ放電生成物が自重で流出する虞がない。

また、ダクトの吸気口と排気口に放電生成物除去フィルタが設けられているので、吸気口や排気口が低い場合でも、放電生成物の流出を防止できる。

また、開口が片側に偏っていると、コロナ放電をつかさどるノコ歯先端部の空気の流れが偏り、この先端部に例えばＮＯ_Ｘによる高抵抗の析出物が偏って成長し、均一な放電を妨げて帯電むらを生じさせる。しかし、本発明は感光体回転方向上流側と下流側に開口が設けられているので、空気の流れが偏らず、高抵抗の析出物が偏って成長することもなく、部品寿命を延ばすことができる。

また、支持ホルダの大きさがケース底面とほぼ同一であり、ケース底面の開口とホルダの開口が一致するので、ケース底面がホルダで覆い隠された形状となり、底面部でのコロナ電流のケースへの流れ込みが防止でき、帯電効率（帯電電流／放電電流）を改善できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。
本画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色および単色の画像を形成するものである。そして、図示するように、露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４、中間転写ベルトユニット８、定着ユニット１２と、用紙搬送路Ｓ、給紙カセット（給紙トレイ）１０および排紙トレイ１５等より構成されている。

なお、本画像形成装置において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ、４ｂ、４ｃ、３ｄ）は各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに設定され４つの画像ステーションが構成されている。

感光体ドラム３は、本画像形成装置の上部に配置（装着）されている。
帯電器５は、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ための帯電手段であり、図１に示すように接触型のローラ型やブラシ型の帯電器のほかチャージャー型の帯電器が用いられる事もある。露光ユニット１は、図１に示すようにレーザ照射部および反射ミラーを備えた、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる手法のほかに、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法もある。そして帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有するものである。現像器２はそれぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のトナーにより顕像化するものである。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上の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。

感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンション機構７３、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、および中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンションローラ７３、中間転写ローラ６、中間転写ベルト従動ローラ７２等は、中間転写ベルト７を張架し、矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３の中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されており、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスを与えるものである。

中間転写ベルト７は、それぞれの感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト７に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト７上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。この中間転写ベルト７は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施例では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いる事が可能である。

上述の様に各感光体３上で各色相に応じた顕像化された静電像は中間転写ベルト７で積層され、装置に入力された画像情報となる。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト７の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト７の接触位置に配置される転写ローラ１１によって用紙上に転写される。

この時、中間転写ベルト７と転写ローラ１１は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ１１にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ１１は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。

また、上記のように、感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、若しくは、転写ローラ１１によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触する、例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト７は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２で支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、本画像形成装置１００の画像形成部および露光ユニット１の下側に設けられている。また、本画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのトレイである。

また、本画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシートを転写部１１や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１６，レジストローラ１４、転写部１１、定着部１２、シートを搬送する搬送ローラ２５等が配されている。

搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための、小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から、シートを１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。

また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートをいったん保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端とシートの先端を合わせるタイミングでシートを転写部１１に搬送する機能を有している。

定着ユニット１２は、ヒートローラ３１，加圧ローラ３２，等を備えており、ヒートローラ３１および加圧ローラ３２は、シートを挟んで回転するようになっている。
また、ヒートローラ３１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ３２とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。

なお、多色トナー像の定着後のシートは、搬送ローラ２５…によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。

次に、シート搬送経路を詳細に説明する。本画像形成装置には予めシートを収納する給紙カセット１０が配置されると共に、ユーザが少数枚の印字を行う時に前記給紙カセット１０の開閉動作を行わなくても良い手差しトレイ２０が配置されている。
両給紙方法には、各々前記のピックアップローラ１６が配置され、１枚ずつを搬送路に導くようになっている。

給紙カセット１０から搬送されるシートは搬送路中の搬送ローラ２５−１によってレジストローラ１４まで搬送され、シートの先端と中間転写ベルト７上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１１に搬送され、シートうえに画像情報が書き込まれる。その後、シートは定着部１２を通過する事によってシート上の未定着トナーが熱で溶融・固着され搬送ローラ２５−２を経て排紙ローラ２５−３から排紙トレイ１５上に排出される。（片面印字要求の時）

他方、手差し給紙トレイ２０に積載されるシートはピックアップローラ１６−２によって給紙され、複数の搬送ローラ（２５−６、２５−５、２５−４）を経てレジストローラ１４に到達し、それ以降は給紙カセットから給紙されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。（片面印字要求の時）

この時、印字要求内容が両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着部１２を通過したシートの後端が前記排紙ローラ２５−３でチャックされ、排紙ローラが逆回転する事によって搬送ローラ（２５−７、２５−８）に導かれた後レジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ１５に排出される。

以下に本発明に係る帯電器について詳しく説明する。
図２は本実施形態の帯電器の断面斜視図、図３は帯電器の断面図、図４は帯電器のホルダとケースの平面図である。

帯電器５は、図１に示すように、感光体ドラム３の下方に配置されており、感光体ドラム３側にグリッド電極５４が面するように配置したスコロトロンである。図１に示すカラー画像形成装置では、４色用に４個の感光体ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）を揃え、４個の帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を必要とする。従って、帯電器５のコロナ放電によるオゾン等の放電生成物の発生量も単色の画像形成装置に比べて多く、部品劣化を防ぐために何らかの対策が必要となる。

帯電器５の構造は、金属で構成された断面コ字状のケース５１と、プラスチック等の絶縁物で構成されたホルダ５２と、コロナ放電電極としてのノコ歯状電極５３と、金属のメッシュをケース開口面に配したグリッド電極５４から構成される。ホルダ５２は、その大きさがケース底面と同じ大きさであり、ホルダ５２の中央長手方向にノコ歯条電極５３を配置固定するし、ホルダ５２とケース５１の底面にはそれぞれ同一形状（矩形）で、同一サイズの開口部５５，５６が同一位置に形成されている。こうして、図３に示すように、ホルダ５２は、ケース底面に載置され、開口部５５と開口部５６が対応する位置に配設される。こうして、ケース内部の空気は底面の開口部５５，５６を通ってケース外に出ることが可能となっている。

帯電器５は、図１に示すように、感光体ドラム３の下方にグリッド電極５４を感光体側に向けて配置されている。そのため、画像形成装置１００が停止しても、周りの空気より比重の大きいオゾンやＮＯ_Ｘ等の放電生成物は、自重で開口部５５，５６を通じてケース５１の外側に流出する（図３の矢印参照）。こうして、放電生成物は、感光体ドラム３、コロナ放電電極５３、グリッド電極５４の近傍に滞留することがなく、これら部品４の汚染を防止できる。

また、ホルダ５２の大きさがケース底面とほぼ同一であり、ケース５１の底面の開口とホルダ５２の開口が一致するので、ケース底面がホルダで覆い隠された形状となり、底面部でのコロナ電流のケースへの流れ込みが防止できる。そのため、帯電効率（帯電電流／放電電流）を改善できる。

開口部５５，５６は、ノコ歯条電極を中心に左右に配置されている。すなわち、図１に示すように、開口部５５，５６は、ノコ歯電極に対して感光体回転方向上流側と下流側に設けられていることになる。開口が片側に偏っていると、コロナ放電をつかさどるノコ歯電極５２の先端部の空気の流れが偏り、先端部に析出する放電生成物も偏って成長し寿命が短く成る。本実施形態においては、空気の流れが偏らず排気できるので、放電生成物が滞留することもなく、汚染の拡大を防ぐことができる。

しかし、このままでは、帯電器５より流出して滞留する放電生成物が、更に下方にある部品等を劣化させる虞があるので、図５に示すように、ケース底面に排気用のダクト６０を当接させて配置し、このダクト６０を介してケース内の放電生成物を排出する。ダクト６０には、ケース５１とのダクト当接面に開口部５５，５６と同一形状で同一サイズの開口部６１を設けておく。そして、ケース５１とホルダ５２の開口部５５，５６とダクト６０の開口部６１を一致させて配置する。こうして、ケース５１とダクト６０は、開口部５５，５６と開口部６１を介して連通している。

さらに、図６に示すように、ダクト６０の一端は、帯電器５より上方に延びており、そこに吸気口６４が設けられている。また、ダクト６０の他端には、排気ファン６３と、放電生成物のオゾンを除去するフィルタ６２とが配置されている。従って、画像形成装置１００が稼働中は排気ファン６３が回転し、オゾンは吸気口６４から吸引された空気に混じってダクト内を流れ、排気口からオゾン除去フィルタ６２を通って排出される。このとき、オゾンはフィルタ６２で除去されて外には流れ出てこない。フィルタ６２はオゾンの除去に用いていたが、窒素酸化物等の他の放電生成物の除去用のフィルタも使用してよい。

こうして、画像形成装置１００の運転時は、ダクト６０を利用して空気を吸引し排出することにより効率よくオゾン等の放電生成物を排出できる。停止時は、ケース内から流出した放電生成物はダクト内に滞留するので、画像形成装置内にオゾン等が飛散することによる不要な汚染を防止できる。さらに、吸気口６４が帯電器より高い位置に配置されており、排気口にもオゾン除去フィルタがあるので、オゾンは外には流れ出てこない

図７にダクトの他の例を示す。このダクト７１は両端に吸気口と排気口を有しており、この両方にオゾン除去フィルタ７２，７４を配したものである。排気口側には排気ファン７３も配置されている。こうして、ダクト７１の両方の口にオゾン除去フィルタ７２、７３を配したので、吸気口や排気口が帯電器５より低い位置にある場合でも、オゾンの流出を防止できる。

本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。本実施形態の帯電器の断面斜視図である。本実施形態の帯電器の断面図である。帯電器のホルダとケースの平面図である。帯電器とそれに当接するダクトを示す断面図である。帯電器とそれに当接するダクトを示す説明図である帯電器とそれに当接するダクトの他の例を示す説明図である従来の帯電器の断面図である。従来の画像形成装置の画像形成部分を示す概略図である。

符号の説明

１露光ユニット
２現像器
３感光体ドラム
４クリーナユニット
５帯電器
６中間転写ローラ
７中間転写ベルト
８中間転写ベルトユニット
９中間転写ベルトクリーニングユニット
１０給紙カセット
１１転写ローラ
１２定着ユニット
１４レジストローラ
１５排紙トレイ
１６ピックアップローラ
２０給紙トレイ
２５排紙ローラ
３１ヒートローラ
３２加圧ローラ
５１ケース
５２ホルダ
５３ノコ歯状電極
５４グリッド電極
５５，５６開口部
６０ダクト
６１開口部
６２フィルタ
６３排気ファン
６４吸気口
７１中間転写ベルト駆動ローラ
７２中間転写ベルト従動ローラ
７３中間転写ベルトテンションローラ
７３中間転写ベルトテンション機構
８１ダクト
８２，８４フィルタ
１００画像形成装置
１１０コロトロン
１１１金属ケース
１１２放電ワイヤ
１１３グリッド電極
１１５スコロトロン
１２０感光体
１２１帯電器
１２２排気ダクト

Claims

画像形成装置の感光体近傍に配置され、該感光体の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電器において、
感光体側の面が開口した断面コ字状のケースと、該ケース内に配置されたコロナ放電電極とを備え、
前記感光体の下方に配置され、前記ケースの底面に開口部を有することを特徴とする帯電器。
吸気口と排気口を備えた排気用ダクトをケース底面に当接させて配置し、該ダクトはケース底面との当接面に開口部が設けてあり、それぞれの開口部を介して前記ダクトと前記ケースが連通していることを特徴する請求項１に記載の帯電器。
前記ダクトの吸気口は、帯電器本体より高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電器。
前記ダクトの吸気口と排気口に放電生成物除去フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の帯電器。
前記コロナ放電電極はノコ歯電極であり、前記ケースの底面に設けた開口部は、前記ノコ歯電極に対して感光体回転方向上流側と下流側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電器。
前記ノコ歯電極が絶縁体の支持ホルダに支持されてケース底面に固定されており、該支持ホルダはケース底面とほぼ同じ大きさ、形状で、さらに開口部が設けられ、該ホルダーの開口部は、ケース底面の開口部と大きさ及び形状がほぼ一致し且つ対応する位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至５にいずれかに記載の帯電器。