JP2007121460A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グリッドワイヤを備える帯電装置において、耐久性の向上と、画像品質の低下の防止とを達成すること。
【解決手段】グリッドワイヤ１３には、放電生成物の吸着抑制材がコーティングされている。また、グリッドワイヤ１３に付着した異物を静電気的に除去するブラシ３２が設けられている。グリッドワイヤ１３への放電生成物の吸着を抑制して、グリッドワイヤ１３に錆などが生じることを防止する。また、グリッドワイヤ１３に付着した異物を除去して、帯電ムラを防止する。ブラシ３２は、異物を静電気的に除去するので、グリッドワイヤ１３を強く擦って異物を除去する必要がなく、グリッドワイヤ１３を傷つけることを防止できる。
【選択図】図２

Description

この発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に備えられる帯電装置に関する。

たとえば、電子写真方式を用いる複写機やプリンタやファクシミリなどの画像形成装置には、感光体ドラムを帯電するための帯電器が備えられている。帯電器は、通常、コロナ放電を行う放電ワイヤと、放電ワイヤと感光体ドラムとの間に配置されたグリッド電極とを含んでいる。グリッド電極は、適宜の電位のグリッド電圧が印加されることにより、放電ワイヤにより付与される電荷量を規制して感光体ドラムの表面における帯電電位を制御する。このようなグリッド電極には、タングステンなどにより形成されたグリッドワイヤ（たとえば、特許文献１参照）や、ＳＵＳ材などの板金にエッチングなどによってパターン形成された板状グリッド（たとえば、特許文献２，３参照）がある。
特開平１−２３１０７２号公報 特開平１１−４０３１６号公報 特開２００１−１６６５６９号公報

近年、画像形成装置には、印字速度の高速化や、耐久性の向上が求められている。グリッドワイヤを用いた帯電器において、印字速度の高速化のために、感光体ドラムの帯電に必要な時間を短縮すべく、ワイヤへの電流を高くすることが考えられる。しかしながら、この場合、放電ワイヤの放電に伴い生じる放電生成物（酸化物）が、グリッドワイヤ上に多く付着してしまう。放電生成物の付着は、グリッドワイヤの錆の原因となり、耐久性の点から好ましくない。

そこで、ワイヤ上の放電生成物を清掃部材で掻き落とすことが考えられる。しかしながら、放電生成物を掻き落とすためには、清掃部材をワイヤに強く擦りつける必要があり、ワイヤ削れが発生して耐久性の点から好ましくない。
また、通常、帯電器には、放電ワイヤやグリッドワイヤが収容されるケース内に風を吹き付けることにより、ケース内に発生した放電生成物やオゾン、およびケース内に入ってきたトナーをケース外に排出するようにしている。これにより、ケース内の放電生成物は低減されるが、ケース内に風が吹き付けられていることにより、埃がグリッドワイヤに付着してしまう。その結果、グリッドワイヤに帯電ムラが生じてしまい、感光体ドラムの一様な帯電を妨げ、画像品質の低下を招いてしまう。

この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、耐久性に優れた帯電装置を提供することを目的とする。
また、この発明の別の目的は、画像品質の低下を防止することのできる帯電装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、放電生成物の吸着抑制材がコーティングされたグリッドワイヤ（１３）を備え、像担持体（１）を帯電させるための帯電手段と、グリッドワイヤ（１３）に付着した異物を静電気的に除去する清掃手段（１４）と、を有していることを特徴とする帯電装置（２）である。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素などを表す。以下、この項において同じ。

この構成によれば、グリッドワイヤへの放電生成物の吸着を抑制でき、グリッドワイヤに錆などが生じることを防止できる。したがって、グリッドワイヤの耐久性の向上を通じて装置の耐久性を向上することができる。また、グリッドワイヤに付着した埃などの異物を清掃手段で除去することにより、グリッドワイヤに帯電ムラが生じることを防止でき、像担持体の帯電が妨げされることを防止できる。その結果、画像品質の低下を防止することができる。しかも、清掃手段は、異物を静電気的に除去するので、グリッドワイヤを強く擦って異物を除去する必要がなく、グリッドワイヤを傷つけることを防止できる。

請求項２記載の発明は、上記吸着抑制材は、金、白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、およびパラジウムの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１記載の帯電装置（２）である。この構成によれば、放電生成物の吸着を良好に抑制することができ、帯電ムラをより確実に防止することができる。
請求項３記載の発明は、上記清掃手段（１４）は、グリッドワイヤ（１３）に摺接移動するブラシ（３２）と、ブラシ（３２）と摩擦接触して当該ブラシ（３２）に静電気を帯電させるための帯電部材（４７）と、を含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置（２）である。この構成によれば、ブラシと帯電部材とを擦り合わせるという簡易な構成により、ブラシに静電気を帯電させることができる。

請求項４記載の発明は、上記グリッドワイヤ（１３）から清掃手段（１４）が除去した異物を回収する回収手段をさらに有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の帯電装置（２）である。この構成によれば、清掃手段によって除去された異物が再びグリッドワイヤに付着してしまうことを防止できる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態にかかる帯電装置を備える画像形成装置の要部の概略構成を示す図解的な側面図である。この画像形成装置は、たとえば、複写機や、プリンタや、ファクシミリであり、電子写真方式を用いて画像データに基づく画像を用紙に形成するようになっている。

図１を参照して、画像形成装置１００は、感光体ドラム１（像担持体）を備えており、感光体ドラム１のまわりに、主帯電用のスコロトロンタイプの帯電装置２（帯電手段）と、現像装置３と、ドラムクリーニング装置４とが設けられている。また、用紙の搬送方向における感光体ドラム１の下流側には、定着装置５が設けられ、感光体ドラム１と定着装置５との間には、転写・搬送装置６が設けられている。

感光体ドラム１は、表面にアモルファスシリコンの感光体層を有しており、直径が、８０ｍｍ程度とされている。感光体ドラム１の回転駆動時の表面の回転速度（周速）は、４００ｍｍ／ｓ程度とされている。
上記の構成により、帯電装置２で一様に帯電された後の感光体ドラム１に、画像データに基づく静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置３で現像されてトナー像となる。トナー像は、転写ベルト８と対向する部分で用紙に転写され、定着装置５で定着される。感光体ドラム１の残留トナーは、クリーニング装置４で除去される。

図２は、帯電装置２の要部の縦断面図である。図２を参照して、帯電装置２は、感光体ドラム１の表面に対する帯電域を大きくするために、実質的に２台の帯電器を一体化させた構成にしている。
具体的には、放電用の開口部が下面に形成された箱型のシールドケース１０に、このシールドケース１０を幅方向（感光体ドラム１の周方向）で二分する中間シールドプレート１１が設けられている。シールドケース１０内は、送風用のファン（図示せず）からの風が吹き抜けるようになっており、これにより、シールドケース１０内で発生した放電生成物、オゾン、および現像装置３から飛散してきたトナーなどを、ケースの外に排出するようになっている。

二分された各シールドケース部分１０ａ，１０ａ内には、シールドケース１０の長手方向（感光体ドラム１の軸方向。図２の紙面に垂直な方向）に沿う放電ワイヤ１２が張設されている。また、シールドケース１０の下側の放電用開口部には、シールドケース１０の長手方向に沿って複数本のグリッドワイヤ１３が張設されている。
各グリッドワイヤ１３は、感光体ドラム１の周方向に略等間隔に配置されている。これらのグリッドワイヤ１３は、電源（図示せず）から適宜の電位のグリッド電圧が印加されることにより、放電ワイヤ１２により付与される電荷量を規制して、感光体ドラム１の表面における帯電電位を制御する。

各グリッドワイヤ１３は、タングステンなどにより形成されており、その表面には、放電に伴い発生する放電生成物の吸着を抑制するための、吸着抑制材がコーティングされている。この吸着抑制材として、金、白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、およびパラジウムを例示することができる。本実施の形態では、各グリッドワイヤ１３の表面に、金メッキが施されている。

図３は、帯電装置２に備えられるワイヤ清掃装置１４の要部の分解斜視図である。図２および図３を参照して、ワイヤ清掃装置１４は、放電ワイヤ１２およびグリッドワイヤ１３を清掃するために設けられている。ワイヤ清掃装置１４は、一対のスライダ１８，１８を有している。これらのスライダ１８は、ワイヤ張設方向Ｘに移動可能となっている。
具体的には、各シールドケース部分１０ａの天板１５に、ワイヤ張設方向Ｘに長い長孔１６が形成されており、この長孔１６の短手方向の両側にある天板１５の部分が、ガイドレール１７，１７とされている。各シールドケース部分１０ａ，１０ａのガイドレール１７，１７にスライダ１８が保持され、ワイヤ張設方向Ｘに往復移動可能となっている。

以下では、一方のスライダ１８側に関する構成と、他方のスライダ１８側に関する構成のうち、互いに同様のものについては、一方のスライダ１８側についてのみ説明する。
スライダ１８には、ワイヤ張設方向Ｘに直交する直交方向Ｃに軸線を有する一対の軸受部１９，１９が設けられている。軸受部１９，１９の上方には、直交方向Ｃの外方に突出する一対のストッパ部材２０，２０が設けられている。また、スライダ１８には、当該スライダ１８を上下方向に貫通する貫通部２２が形成されている。この貫通部２２の周囲のうち、ワイヤ張設方向Ｘの両側部分に、ストッパ２１ａ，２１ｂ（図４参照）が設けられている。

再び図２および図３を参照して、スライダ１８は、操作部材２６を保持している。操作部材２６は、全体が一体的に形成された部材であり、上下方向に延びて貫通部２２を挿通するレバー２３と、レバー２３の下方に設けられて直交方向Ｃに相対向する一対のブラケット２４，２４と、レバー２３と一対のブラケット２４，２４との間に配置されて直交方向Ｃに延びる軸体２５とを有している。

軸体２５の両端部は、対応する軸受部１９に回動自在に支持されている。一対のブラケット２４，２４には、保持部材２８が取り付けられている。保持部材２８は、ワイヤ張設方向Ｘに見て、コの字状をしており、コの字の底部の上方に、放電ワイヤ１２を清掃するための清掃部材２７を保持している。
感光体ドラム１の周方向に沿って湾曲して円弧状をなす湾曲部材２９と、湾曲部材２９の両端に設けられた脚体３０とを有し、全体として門型をなす保持具３１が設けられている。湾曲部材２９の下面には、グリッドワイヤ１３を清掃するための清掃部材としてのブラシ３２が設けられている。各脚体３０は、直交方向Ｃに見た形状が、上下方向に対して斜めに延びた形状となっている。

各脚体３０の先端部には、軸孔３３が形成されている。一方の軸孔３３には、一方の操作部材２６の軸体２５の一端部（外側の端部）が回動自在に嵌められており、他方の軸孔３３には、他方の操作部材２６の軸体２５の一端部（外側の端部）が回動自在に嵌められている。一対のスライダ１８，１８は、一対の脚体３０に弾力的に挟まれており、互いに接近する方向に付勢されている。

各脚体３０の先端部には、スライダ１８の対応するストッパ部材２０に当接可能な当たり部３４が設けられている。各脚体３０の長手方向の中間部には、操作部材２６のブラケット２４に当接可能なストッパ部３５が設けられている。各脚体３０の基端部には、直交方向Ｃの外側に突出し、後述するカム４３と係合可能なカムフォロア３６が設けられている。

スライダ１８、操作部材２６、保持部材２８および保持具３１は、駆動手段３７によってワイヤ張設方向Ｘに往復移動されるようになっている。これらの部材がワイヤ張設方向Ｘに移動される際、清掃部材２７およびブラシ３２は、姿勢が変更するようになっている。
駆動手段３７は、シールドケース１０の上方に配置されてワイヤ張設方向Ｘに延びる入力軸としてのねじ軸３９と、ねじ軸３９に螺合する出力部材としてのナット部材４０と、ナット部材４０に設けられて直交方向Ｃの両側に延びる係止部４１，４２と、を有している。ねじ軸３９は、回転機構３８によって回転駆動されるようになっており、これに伴い、ナット部材４０がワイヤ張設方向Ｘに沿って移動する。

係止部４１，４２は、ワイヤ張設方向Ｘに沿って並んでおり、これらの係止部４１，４２間に各操作部材２６のレバー２３の先端が挿通されている。レバー２３の先端は、これらの係止部４１，４２に択一的に係止可能となっている。
図４に示すように、清掃部材２７およびブラシ３２が、放電ワイヤ１２およびグリッドワイヤ１３の清掃を行わない待機状態のとき、これら清掃部材２７およびブラシ３２は、シールドケース１０の長手方向の一端の格納空間Ｄに格納されて、上記各ワイヤ１２，１３に当接しないようになっている。

具体的には、シールドケース部分１０ａの一端部の下端の内側面に設けられた傾斜面４３ａを含むカム４３に、保持具３１のカムフォロア３６が乗り上がっている。これにより、ブラシ３２は、グリッドワイヤ１３との当接を解除された清掃解除姿勢になっている。
このとき、係止体４１は、操作部材２６のレバー２３に係止し、当該レバー２３がストッパ２１ｂに当接している。これにより、放電ワイヤ１２用の清掃部材２７が清掃解除姿勢に保たれており、放電ワイヤ１２と係合していない。

図５は、図４のブラシ３２およびその周辺の要部の拡大図である。図４および図５を参照して、ブラシ３２は、多数本の微細な毛４５を有しており、これらの毛４５がグリッドワイヤ１３に摺接するようになっている。毛４５は、たとえば、ＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene）などの、実質的に導電性を有しない材料（絶縁体）からなる。
カム４３の傾斜面４３ａのうち、待機状態におけるブラシ３２に対向する部分には、凹部４６が形成されており、この凹部４６に帯電部材４７が嵌められている。この帯電部材４７は、たとえば、ナイロン樹脂からなり、待機状態におけるブラシ３２に接触している。帯電部材４７とブラシ３２との摩擦接触により、ブラシ３２に静電気が帯電する。

また、待機状態において、グリッドワイヤ１３からブラシ３２が除去した埃などの異物を回収できるようになっている。具体的には、湾曲部材２９、および湾曲部材２９に保持されてブラシ３２の毛４５を固定するベース４８のそれぞれが、導電性を有する材料によって構成されており、湾曲部材２９に電源５０が接続されている。電源５０から湾曲部材２９を介してベース４８に電圧が印加されることで、毛４５に付着した異物が除去される。このとき印加される電圧は、グリッドワイヤ１３に印加される電圧と逆の極性を有している。

放電ワイヤ１２およびグリッドワイヤ１３の清掃は、以下のようにして行われる。すなわち、まず、待機状態において、ねじ軸３９をその軸線回りに小刻みに往復運動させて、ナット部材４０をワイヤ張設方向Ｘに振動させて、レバー２３を軸体２５回りに往復運動させる。
これにより、ブラケット２４が保持具３１のストッパ部３５に当接した状態と、この当接が解除された状態とが繰り返されて、保持具３１が軸体２５回りに往復運動する。これにより、図５および図６に示すように、ブラシ３２の毛４５が帯電部材４７に対して白抜き矢符方向に振動して摩擦が生じ、静電気が帯電する。

ブラシ３２に静電気が帯電されると、図７に示すように、ワイヤ清掃装置１４のねじ軸３９を一方向に回転駆動して、ねじ部材４０をＸ方向の一方Ｘ１に往動運動（前進）させる。これにより、係止体４２が、操作部材２６のレバー２３に係合し、レバー２３がストッパ２１ａに当接するまで、操作部材２６が軸体２５回りを回動する。このレバー２３の回動に伴って、放電ワイヤ１２用の清掃部材２７がワイヤ清掃姿勢になり、放電ワイヤ１２に当接する。

このとき、ブラケット２４がストッパ部３５に当接して、保持具３１をその自重に抗して持ち上げることで、ブラシ３２が、清掃解除姿勢になる。したがって、ねじ部材４０の移動に伴ってスライダ１８がＸ方向の一方Ｘ１にスライドすることで、放電ワイヤ１２およびグリッドワイヤ１３のうち、放電ワイヤ１２のみが清掃されることになる。
スライダ１８がＸ方向の一方Ｘ１への前進を終えると、ねじ軸３９が反対方向に回転駆動されて、図８に示すように、ねじ部材４０がＸ方向の他方Ｘ２への復動運動（後進）を開始する。これにより、係止体４１が、操作部材２６のレバー２３に係合して、レバー２３がストッパー２１ｂに当接するまで、操作部材２６が軸体２５回りを回動する。このレバー２３の回動に伴って、放電ワイヤ１２用の清掃部材２７が清掃解除姿勢に切り換わって放電ワイヤ１２との係合を解除される。

このとき、ブラケット２４とストッパ部３５との係合が解除され、かつ、保持具３１が軸体２５の回りを自重によって回動することで、ブラシ３２が、ワイヤ清掃姿勢に切り換わり、グリッドワイヤ１３に摺接する。なお、このときの保持具３１の回動量を所定量に規制することで、ブラシ３２をグリッドワイヤ３２に非接触に近接させるようにしてもよい。

ねじ部材４０の復動運動に伴って、スライダ１８がＸ方向の他方Ｘ２にスライドすることで、今度は、放電ワイヤ１２およびグリッドワイヤ１３のうち、グリッドワイヤ１３のみが清掃されることになる。このとき、ブラシ３２に静電気が帯電されていることにより、グリッドワイヤ１３に付着した異物は、ブラシ３２によって静電気的に除去される。
そして、後進運動の終端部では、図４に示すように、カム４３に保持具３１のカムフォロワ３６が乗り上がる。これにより、ブラシ３２は、軸体２５の回りを回動してグリッドワイヤ１３との当接を解除され、清掃解除姿勢に切り換わる。

すなわち、清掃完了の状態では、清掃部材２７、ブラシ３２の何れもが清掃解除姿勢になって待機状態に戻る。待機状態に戻ると、図５に示すように、電源５０は、湾曲部材２９を介してブラシ３２のベース４８に電圧を印加する。このときに印加される電圧の電位は、グリッドワイヤ１３に印加される電圧の電位と逆になっている。これにより、ブラシ３２に付着した異物がブラシ３２から回収される。

以上説明したように、この実施形態によれば、グリッドワイヤ１３に放電生成物の吸着抑制材をコーティングしていることにより、グリッドワイヤ１３への放電生成物の吸着を抑制でき、グリッドワイヤ１３に錆などが生じることを防止できる。したがって、グリッドワイヤ１３の耐久性の向上を通じて帯電装置２の耐久性を向上することができる。
また、グリッドワイヤ１３に付着した埃などの異物を、ブラシ３２で除去することにより、グリッドワイヤ１３に帯電ムラが生じることを防止でき、感光体ドラム１の帯電が妨げされることを防止できる。その結果、画像品質の低下を防止することができる。しかも、ブラシ３２は、異物を静電気的に除去するので、グリッドワイヤ１３を強く擦って異物を除去する必要がなく、グリッドワイヤ１３を傷つけることを防止できる。

さらに、グリッドワイヤ１３にコーティングされる吸着抑制材を、金、白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、およびパラジウムの少なくとも１つを含むようにしていることにより、放電生成物の吸着を良好に抑制することができ、帯電ムラをより確実に防止することができる。
また、ブラシ３２の毛４５と、帯電部材４７とを擦り合わせるという簡易な構成により、ブラシ３２の毛４５に静電気を容易に帯電させることができる。

さらに、グリッドワイヤ１３からブラシ３２が除去した異物を、ブラシ３２のベース４８に電圧を印加することで、回収するようになっている。これにより、ブラシ３２によって除去された異物が、再びグリッドワイヤ１３に付着してしまうことを防止できる。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、ブラシ３２を機械的に擦ることにより、ブラシ３２に付着した異物を回収するようにしてもよい。

この発明の一実施形態にかかる帯電装置を備える画像形成装置の要部の概略構成を示す図解的な側面図である。 帯電装置の要部の縦断面図である。 ワイヤ清掃装置の要部の分解斜視図である。 帯電装置の要部の一部断面側面図であり、放電ワイヤの清掃部材とグリッドワイヤの清掃部材とを清掃解除姿勢に切り換えた状態を示している。 ブラシおよびその周辺の要部の拡大図である。 ブラシおよびその周辺の要部の拡大図である。 放電ワイヤ清掃部材のみをワイヤ清掃姿勢に切り換えた状態を示している。 ブラシのみをワイヤ清掃姿勢に切り換えた状態を示している。

符号の説明

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
１３ グリッドワイヤ
１４ ワイヤ清掃装置（清掃手段）
３２ ブラシ
４７ 帯電部材

Claims (4)

1. 放電生成物の吸着抑制材がコーティングされたグリッドワイヤを備え、像担持体を帯電させるための帯電手段と、
   グリッドワイヤに付着した異物を静電気的に除去する清掃手段と、
   を有していることを特徴とする帯電装置。
2. 上記吸着抑制材は、金、白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、およびパラジウムの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
3. 上記清掃手段は、グリッドワイヤに摺接移動するブラシと、ブラシと摩擦接触して当該ブラシに静電気を帯電させるための帯電部材と、を含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置。
4. 上記グリッドワイヤから清掃手段が除去した異物を回収する回収手段をさらに有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の帯電装置。
   
   

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