JP2012078440A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を招くことなく、帯電装置で生じた放電生成物の感光体及び帯電装置のケーシングへの付着を抑制して画像不良や帯電不良を防止する帯電装置を提供する。
【解決手段】感光体１１側を開口とした細長い箱状のケーシング２２内に放電部材２１を張架し、ケーシング２２の開口２２１にグリッド電極２３を設ける。そして、ケーシング２２を、感光体側が開口とされた細長い箱状の基部２２ａと、基部２２ａに外挿され、感光体１１に接近した閉位置と感光体１１から離れた開位置とに移動可能な可動部２２ｂとで構成し、帯電終了後に可動部２２ｂを閉位置から開位置に移動させて、帯電工程で生じた放電生成物を拡散除去する。
【選択図】図４

Description

本発明は帯電装置に関し、より詳細には、コロナ放電を用いた帯電装置に関するものである。

ファクシミリやプリンタ、複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体（静電潜像担持体）表面を所定電位に一様に帯電させた後、感光体表面を露光して画像情報に対応した静電潜像を形成する。そして、形成された静電潜像を現像装置によってトナー現像して、可視像化する。次いで、感光体表面のトナー画像を直接あるいは中間転写機構を経由して用紙上に転写した後、加熱・加圧して用紙に定着する。

ここで、感光体表面を一様に帯電させる帯電装置としては、種々のタイプのものが知られているが、コロナ放電により感光体を帯電させるものがこれまでから広く用いられている。このような帯電装置を用いて感光体表面を帯電させると、オゾンや窒素酸化物などの放電生成物が発生する。窒素酸化物は空気中の水分と反応して硝酸化合物を生成する。この硝酸化合物は画像形成処理を終了した後も消滅することなく帯電装置の周辺に滞留する。このため、感光体を長時間停止させていると、感光体表面の、帯電装置と対向する部分に硝酸化合物が徐々に付着し蓄積する。硝酸化合物は吸湿性が高く、高湿環境下では吸湿によって抵抗が低下し、感光体表面に形成される静電潜像が乱れて、いわゆる「像流れ」や「地肌かぶり」、「白抜け」といった画像の不具合が生じる。

そこで、画像形成処理中に一定時間感光体を空回転させて、感光体表面に付着した放電生成物をクリーニング部材で掻き取る方法が用いられているが、感光体及びクリーニング部材の摩耗が促進される問題がある。放電生成物を送風機の気流で排出する方法も知られているが、感光体と帯電装置の間は近接しているため気流が流れにくく、排出効果も限定的である。

特許文献１では、感光体の停止時は帯電器全体を感光体の半径方向外方へ退避させると共に、帯電器のケーシングの開口を感光体の外周の接線方向に移動するシャッタ板で閉鎖して、感光体表面への放電生成物の付着を防止する技術が提案されている。

特開2009-128617号公報

前記提案技術では帯電装置の開口を閉鎖するので、帯電装置内の放電生成物が感光体表面へ付着することは避けられると考えられる。しかし、帯電装置を移動させる機構とその設置用空間が必要となるため、装置の大型化を招くおそれがある。また、帯電装置内に滞留した放電生成物が帯電装置のケーシング内壁に付着してケーシングを酸化させ錆を発生させるおそれがある。錆が発生すると帯電不良の原因となることがある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を招くことなく、帯電装置で生じた放電生成物の感光体及び帯電装置のケーシングへの付着を抑制して画像不良及び帯電不良を防止する帯電装置を提供することにある。

前記目的を達成する本発明に係る帯電装置は、回転自在の静電潜像担持体の回転軸に略平行で、前記感光体に対して離隔対向するように設けられた線状の放電部材と、回転軸方向に細長い箱状で、前記放電部材を内包し、前記感光体側が開口とされたケーシングとを備え、前記ケーシングは、前記静電潜像担持体側が開口とされた回転軸方向に細長い箱状で、前記放電部材を固定した基部と、前記基部に外挿又は内挿され、前記静電潜像担持体に接近した閉位置と、前記静電潜像担持体から離れた開位置とに移動可能な可動部とを有し、移動手段によって前記可動部を開位置と閉位置とに移動可能としたことを特徴とする。

基部と可動部との段差による放電不良を防止する観点からは、放電部材の放電点を、前記基部の開口よりも前記静電潜像担持体側に位置させるのが好ましい。

可動部の内周面に付着した放電生成物を取り除く観点からは、前記可動部が移動する際に前記可動部の内周面を摺擦して清掃する清掃部材を前記基部に設けるのが好ましい。

また、前記ケーシングの開口にグリッド電極を設けてもよい。グリッド電極は、前記静電潜像担持体に接近した帯電位置と、前記静電潜像担持体から離れた退避位置とに移動可能としてもよい。ここで、グリッド電極を退避位置としたときに、グリッド電極と放電部材とが接触しないように、グリッド電極の、帯電位置と退避位置との間の移動距離を、前記可動部の、開位置と閉位置との間の移動距離よりも短くするのがよい。

本発明の帯電装置では、ケーシングを基部と可動部とに分割して、可動部を静電潜像担持体に近接した閉位置と、静電潜像担持体から離れた開位置とに移動可能としたので、帯電終了後に可動部を開位置とすることによって、静電潜像担持体と帯電装置の間に広い空間が形成され、放電生成物が拡散され排除されやすくなる。この結果、静電潜像担持体表面への放電生成物の付着が抑制される。また、本発明の帯電装置は装置全体を移動するものではないので装置の大型化が防止される。

本発明に係る帯電装置が搭載された画像形成装置の一例を示す構成断面図。 図１の画像形成装置における作像部の構成断面図。 本発明に係る帯電装置の一実施形態を示す要部断面図。 図３の帯電装置において可動部が開位置のときの要部断面図。 本発明の帯電装置の他の実施形態を示す構成断面図。 本発明の帯電装置のさらに他の実施形態を示す構成断面図。 帯電装置の水平断面図。 図７の帯電装置の左側面図。 図８の帯電装置からグリッドケースを外した図。 図７の帯電装置においてグリッドケース及び可動部を移動させた状態を示す断面図。

以下、本発明に係る帯電装置を図に基づきさらに詳しく説明するが本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１の画像形成装置は所謂タンデム方式のカラープリンタである。画像形成装置は、導電性を有する無端状の中間転写ベルト３０を有する。中間転写ベルト３０は、ローラ３１，３２，３３に掛架されている。ローラ３１は不図示のモータに連結されており、モータの駆動によってローラ３１は反時計回りに回転し、これによって中間転写ベルト３０とこれに接するローラ３２，３３は従動回転する。ローラ３３は、不図示の付勢手段によって中間転写ベルト３０を外方へ付勢し中間転写ベルト３０に張力を与えている。ローラ３１に支持されているベルト部分の外側には、２次転写ローラ３４が圧接している。この２次転写ローラ３４と中間転写ベルト３０とのニップ部（２次転写領域）において中間転写ベルト３０上に形成されたトナー画像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

また、ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト３０の表面をクリーニングするベルトクリーニングブレード３５が設けられている。ベルトクリーニングブレード３５は、中間転写ベルト３０を介してローラ３２に圧接し、中間転写ベルト３０との当接部で未転写の残留トナーを除去・回収する。

中間転写ベルト３０の下側には、中間転写ベルト３０の回転方向上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ（以下、「作像ユニット１０」と総称することがある）が、装置本体１に対して着脱自在に配置されている。これらの作像ユニット１０では、各色の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー画像が作成される。

図２に、作像ユニット１０の概説図を示す。作像ユニット１０は、静電潜像担持体としての円筒状の感光体１１を有する。そして、感光体１１の周囲には、その回転方向（時計回り方向）に沿って順に、帯電装置２、露光装置１２、現像装置１３、１次転写ローラ１４、およびクリーニング装置１５が配置されている。１次転写ローラ１４は中間転写ベルト３０を挟んで感光体１１に圧接し、ニップ部（１次転写領域）を形成している。

図１に示すように、作像ユニット１０の下部には、給紙装置として給紙カセット４１が着脱可能に配置されている。給紙カセット４１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙カセット４１の近傍に配置された給紙ローラの回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路Ｒに送り出される。給紙カセット４１から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対４２に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域に送り出される。

画像形成装置は、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとに切り替え可能となっている。

カラーモードにおける画像形成動作例について簡単に説明すると、まず、各作像ユニット１０において、所定の周速度で回転駆動される感光体１１の外周面が帯電装置２により帯電される。次に、帯電された感光体１１の表面に、画像情報に応じた光が露光装置１２から投射されて静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置１３から供給される現像剤としてのトナーにより顕在化される。このようにして感光体１１の表面に形成された各色のトナー画像は、感光体１１の回転によって１次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体１１から中間転写ベルト３０上へ転写（１次転写）されて重ねられる。

中間転写ベルト３０に転写されることなく感光体１１上に残った残留トナーは、クリーニング装置１５で掻き取られ、感光体１１の外周面から除去される。

重ね合わされた４色のトナー画像は、中間転写ベルト３０によって２次転写領域に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、レジストローラ対４２から２次転写領域に用紙Ｐが搬送される。そして、４色のトナー画像が、２次転写領域において中間転写ベルト３０から用紙Ｐに転写（２次転写）される。４色のトナー画像が転写された用紙Ｐは、定着ローラ対４３へ搬送される。定着ローラ対４３において用紙Ｐは、定着ローラと加圧ローラとのニップ部を通過する。この間に用紙Ｐは加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー画像は用紙Ｐに溶融定着する。トナー画像が定着した用紙Ｐは排出ローラ対によって排紙トレイに排出される。

一方、用紙Ｐに転写されることなく中間転写ベルト３０上に残った残留トナーは、クリーニングブレード３５で掻き取られ、中間転写ベルト３０の外周面から除去される。その後、各感光体１１及び中間転写ベルト３０の回転駆動が停止される。

図３に帯電装置２の拡大断面図を示す。帯電装置２は、感光体１１の表面を帯電させるために、感光体１１の表面に対向し感光体１１の回転軸方向と略平衡に張架された放電部材２１と、放電部材２１を内包し感光体１１側が開口２２１とされた細長い箱状のケーシング２２と、ケーシング２２の開口２２１に設けられたグリッド電極２３とを有する。放電部材２１は、感光体１１に対向する辺が鋸歯形状になった金属線などの導電性部材で形成され、不図示の電源から高電圧が印加されて、鋸歯の先端が放電点２１１となって感光体１１に対して放電する。

ケーシング２２は、感光体側が開口２２２とされた細長い箱状の基部２２ａと、基部２２ａに外挿され、感光体１１に接近した閉位置と感光体１１から離れた開位置とに移動可能な可動部２２ｂとを有する。ケーシング２２は接地されており、放電部材２１を囲む周辺電界を一定に保ち、安定した放電が行われるように電気的な環境を維持する働き奏する。また、基部２２ａの上部外周面には、可動部２２ｂが移動する際に可動部２２ｂの内周面を摺擦する弾性を有する清掃部材２４が取り付けられている。なお、基部２２ａと可動部２２ｂとの接続部となる基部２２ａの開口２２２には段差が形成されるが、放電点２１１の位置を開口２２２よりも感光体１１側となるようにすることによって帯電不良を抑制することができる。

グリッド電極２３はメッシュ状で、ケーシング２２の可動部２２ｂの感光体側開口に、ケーシング２２とは絶縁して設けられ、不図示の電源によってバイアス電圧が印加される。グリッド電極２３は、放電点２１１からの放電が感光体１１の軸方向でバラツキを生じた場合でもこれを緩和し、感光体１１の帯電電位の均一性を確保する働きを奏する。

このような構成の帯電装置２において、画像形成処理が終了し感光体１１の回転が停止すると、可動部２２ｂを閉位置から開位置に移動させて帯電装置の周辺及び内部に滞留している放電生成物を拡散させる。図４に、可動部２２ｂを開位置としたときの断面図を示す。可動部２２ｂを開位置とすることによって、感光体１１と帯電装置２との隙間が広くなって当該隙間を気流が流れやすくなり、帯電装置２の周りに多く滞留する放電生成物が拡散除去されやすくなる。また、帯電装置２の背面側に吸引手段を設けて帯電装置２と感光体１１のと隙間及び帯電装置２内の空気を強制的に吸引する場合には、感光体１１と帯電装置２との隙間が広くなることによって帯電装置２の背面に放電生成物を効果的に吸引除去できるようになる。

加えて、基部２２ａの外周面に清掃部材２４が取り付けられているので、可動部２２ｂが閉位置から開位置に移動する際に、可動部２２ｂの内周面を清掃部材２４が摺擦して、可動部２２ｂの内周面に付着した放電生成物を拭き取り除去する。

図５に、本発明に係る帯電装置の他の実施形態を示す。この帯電装置では、グリッド電極２２が可動部２２ｂの移動とは別に帯電位置と退避位置とに移動する。図５は、可動部２２ｂが開位置で、グリッド電極２３が退避位置となったときの断面図である。すなわち、図３に示す可動部２２ｂが閉位置で且つグリッド電極２３が帯電位置の状態から、可動部２２ｂが開位置に移動すると同時にグリッド電極２３も退避位置に移動する。このとき、グリッド電極２３の帯電位置から退避位置までの移動距離が、可動部２２ｂの開位置から閉位置までの移動距離よりも短く設定されている。これにより、可動部２２ｂは、その上端が基部２２ａの開口２２２よりも下方にまで移動でき、且つグリッド電極２３が放電部材２１に接触することが防止される。そして、グリッド電極２３と可動部２２ｂとの間に空間が形成され、帯電装置２の周辺及び内部に滞留した放電生成物が一層効果的に拡散除去されるようになる。

なお、グリッド電極２３の帯電位置は、感光体１１の表面からの距離に対する精度が±０．０２ｍｍ程度と、ケーシング２２の位置精度に比べて格段に高い精度が求められることから、図６に示すように、グリッド電極２２は固定し、可動部２２ｂのみを開位置に移動させるようにしてもよい。

次に、可動部２２ｂ及びグリッド電極２３を移動させる手段の一例について説明する。図７に帯電装置の水平断面図を示す。上面開口の細長い箱状の基部２２ａの外側に、中空四角柱の可動部２２ｂが紙面垂直方向に移動可能に嵌め入れられている。そして、可動部２２ｂの外側に、同じく中空四角柱のグリッドケース２３１が紙面垂直方向に移動可能に嵌め入れられている。

基部２２ａの左側の側壁には、軸６２ａと軸６２ｂとによって大歯車６３ａと大歯車６３ｂとが歯合するように取り付けられている。さらに、軸６２ａと軸６２ｂの、大歯車６３ａ及び大歯車６３ｂよりも軸方向外側に小歯車６４ａと小歯車６４ｂとが取り付けられている。なお、大歯車と小歯車とは別々に作製したものでもよいし、一体成形したものでもよい。また、基部２２ａの右側の側壁にも同様にして、軸６２ｃ及び軸６２ｄにそれぞれ大歯車６３ｃと小歯車６４ｃ及び大歯車６３ｄと小歯車６４ｄが取り付けられている。そして、小歯車６４ａに、モータ６６から継手６７を介して回転駆動力が伝えられる。

図８に帯電装置の左側面図を示す。なお、理解を容易にするためモータ６６と継手６７はこの図から省いている。グリッドケース２３１の上面の四隅には、絶縁材料で形成された逆Ｌ字状のグリッドホルダー２３２が取り付けれており、これら４つのグリッドホルダー２３２によってグリッド電極２３が架設されている。グリッドケース２３１の左側壁には、下辺から上方に向かって四角形状の切り欠きが形成され、切り欠きの対向する側辺にラック２３１ａ，２３１ｂが形成されている。そして、このラック２３１ａ，２３１ｂに、基部２２ａに取り付けられた小歯車６４ａ，６４ｂが歯合している。

図９に、図８の帯電装置からグリッドケース２３１を取り外した図を示す。可動部２２ｂの左側壁には、グリッドケース２３１と同様に、下辺から上方に向かって四角形状の切り欠きが形成され、切り欠きの対向する側辺にラック２２３ａ，２２３ｂが形成されている。そして、このラック２２３ａ，２２３ｂに、基部２２ａに取り付けられた大歯車６３ａ，６３ｂが歯合している。

また、基部２２ａ、グリッドケース２３１及び可動部２２ｂの右側壁にも、図８及び図９に示したと同じ構造が形成されている。

図８において、モータ６６（図７に図示）によって小歯車６４ａが反時計回りに回転すると、同軸上に設けられた大歯車６３ａも反時計回りに回転する。すると、大歯車６３ａと歯合する大歯車６３ｂが時計回りに回転し、大歯車６３ｂと同軸上に設けられた小歯車６４ｂも時計回りに回転する。これにより、小歯車６４ａ，６４ｂと歯合するラック２３１ａ，２３１ｂによってグリッドケース２３１が下方へ移動する。また同時に、図９に示すように、大歯車６３ａ，６３ｂと歯合するラック２２３ａ，２２３ｂによって可動部２２ｂも下方へ移動する。一方、基部２２ａの右側壁に設けられた大歯車６３ｃと小歯車６３ｃ及び大歯車６３ｄと小歯車６３ｄは、グリッドケース２３１及び可動部２２ｂが下方へ移動しようとする力を受けて従動回転する。これにより、グリッドケース２３１及び可動部２２ｂは安定して移動する。

ここで、大歯車と小歯車とは同じ角度回転するが、そのピッチ円の径が異なるので、小歯車と歯合しているグリッドケース２３１は、大歯車と歯合している可動部２２ｂよりも移動距離が短くなる。図１０に、可動部２２ｂ及びグリッド電極２３がそれぞれ閉位置及び帯電位置のときの断面図（同図（ａ））と、可動部２２ｂ及びグリッド電極２３がそれぞれ開位置及び退避位置のときの断面図（同図（ｂ））を示す。この図から理解されるように、可動部２２ｂは、その上端が基部２２ａの開口２２２と同じ位置まで移動し、且つグリッド電極２３は放電部材２１に接触しない位置で止まるようになる。

以上説明した移動手段では歯車を用いたが、ねじの回転を直線運動に変換して移動させる方法やリンク機構など従来公知の昇降機構を用いても構わない。

２ 帯電装置
１１ 感光体（静電潜像担持体）
２１ 放電部材
２２ ケーシング
２２ａ 基部
２２ｂ 可動部
２３ グリッド電極
２４ 清掃部材
２１１ 放電点
２２１ ケーシングの開口
２２２ 基部の開口

Claims (6)

1. 回転自在の静電潜像担持体の回転軸に略平行で、前記静電潜像担持体に対して離隔対向するように設けられた線状の放電部材と、
   回転軸方向に細長い箱状で、前記放電部材を内包し、前記静電潜像担持体側が開口とされたケーシングとを備え、
   前記ケーシングは、前記静電潜像担持体側が開口とされた回転軸方向に細長い箱状で、前記放電部材を固定した基部と、前記基部に外挿又は内挿され、前記静電潜像担持体に接近した閉位置と、前記静電潜像担持体から離れた開位置とに移動可能な可動部とを有し、
   移動手段によって前記可動部を開位置と閉位置とに移動可能としたことを特徴とする帯電装置。
2. 前記放電部材の放電点を、前記基部の開口よりも前記静電潜像担持体側に位置させた請求項１記載の帯電装置。
3. 前記可動部が移動する際に前記可動部の内周面を摺擦して清掃する清掃部材を前記基部に設けた請求項１又は２記載の帯電装置。
4. 前記ケーシングの開口にグリッド電極を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の帯電装置。
5. 前記グリッド電極が、前記静電潜像担持体に接近した帯電位置と、前記静電潜像担持体から離れた退避位置とに移動可能である請求項４記載の帯電装置。
6. 前記グリッド電極の、帯電位置と退避位置との間の移動距離を、前記可動部の、開位置と閉位置との間の移動距離よりも短くした請求項５記載の帯電装置。