JP2013231768A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャッタをガイドしない構成で、シャッタの送り出し位置の変動によりシャッタが被帯電体やグリッドへ接触することを抑制することができる帯電装置を提供する。
【解決手段】キャリッジ２８が開位置にある状態において、ロールの送り出し位置（Ｐａ）はシャッタを長手方向に移動させるキャリッジ高さ（Ｐｂ）よりもコロナ帯電器側（放電電極側）となっている。なお、開位置におけるシャッタ送り出し位置（Ｐａ）とキャリッジ位置（Ｐｂ）を結んだ軌跡はシャッタ２４がグリッド２３へ接触しない関係とした。
【選択図】図４

Description

エッチンググリッドとシート状のシャッタを備える帯電装置に関する。

感光体を帯電させるコロナ帯電器して、グリッドを備えるスコロトロンが知られている。このグリッドは大きく２つのタイプがある。１つはワイヤを開口長手方向に張架したワイヤグリッド、もう１つは薄い平板に多数の孔をエッチング処理で形成したエッチンググリッドである。エッチンググリッドはワイヤグリッドに比べて感光体を均一に帯電できるため多くの構成で採用されている。

他方、感光体を帯電するために空気中でコロナ放電が生じると放電生成物（オゾン、窒素酸化物など）が生じ、これが感光体に付着堆積すると高湿環境下で吸湿し、画像流れと呼ばれる画像不良を引き起こす原因となる。

これに対して、特許文献１にはコロナ帯電器の感光体と対向する開口部をシャッタで遮蔽する構成が開示されている。具体的には、非画像形成時に開口を遮蔽して放電生成物の感光体への付着を抑制している。また、シート状のシャッタは開口端部においてロールの周面へ巻き付けて収納する構成が開示されている。

ここで、シャッタをロールの周面にシャッタを巻きつけた状態では、シャッタの放電電極側の面とシャッタの感光体と対向する面が接触する。そのため、ロール周面にシャッタを巻きつける場合には、表面が比較的粗く放電生成物を捕集・吸着する特性を備える不織布を採用するのが好ましい。

特開２０１０−１４５８４０号公報

ここで、帯電効率を高めるためコロナ帯電器と感光体の間の距離を狭くすると、シャッタが感光体やグリッドに接触し易くなる。とりわけ、エッチンググリッドを備える構成でその開口を不織布からなるシャッタで開閉する構成では、エッチンググリッドの微細な孔とシャッタが摺擦することによりシャッタが顕著に摩耗してしまう。

そのため、特許文献１のようにコロでガイドすることが考えられるが、部品点数が多くなるため好ましくない。対して、簡易な構成でシャッタと感光体やグリッドへの接触を抑制するために、各要素の寸法精度や取り付け精度を高めることが考えられる。

しかし、各要素の取り付け精度を高めても、シャッタをロールの周面に巻きつけて収納する構成では、シャッタの厚みによる送り出し位置が変動する。そのため、シャッタの送り出し位置の変動を考慮しなければ、シャッタが感光体（被帯電体）やグリッドへ接触することを抑制することが難しかった。

そこで、本発明の帯電装置は「被帯電体に対向する開口を備えるシールドと、前記シールドの内側に設けられた放電電極と、前記放電電極と被帯電体の間に設けられたエッチングリッドと、前記エッチンググリッドと被帯電体の間に設けられ、前記開口を開閉する不織布からなるシート状のシャッタと、前記シャッタの一端を保持し前記シャッタの前記電極と対向する面が外側となるように巻きつけ、その周長が前記開口の長手方向の長さよりも短いロールと、前記シャッタの他端を保持し、前記開口の長手方向に移動するキャリッジと、前記キャリッジを前記シャッタが開口を覆う第一の位置と、開口から前記シャッタが退避した第二の位置の間を移動させる機構と、を備え、前記第一の位置において前記ロールがシャッタを送り出す位置は前記キャリッジがシャッタを保持する位置よりも被帯電体側、かつ、前記第二の位置において前記ロールがシャッタを送り出す位置は前記エッチンググリッドよりも被帯電体側であること」を特徴とする。

シャッタをガイドしない構成であっても、シャッタの送り出し位置の変動を考慮しなければ、シャッタが感光体（被帯電体）やグリッドへ接触することを抑制することができる。

画像形成装置の概略断面図 実施例に係るコロナ帯電器と感光体の配置関係を説明するための斜視図。 実施例に係るコロナ帯電器の構成を説明するための斜視図及び側断面図。 実施例に係るロール配置関係におけるシャッタ開閉とシャッタ位置の関係図。 実施例に係るロール配置関係におけるシャッタ開閉とシャッタ位置の関係図。 比較例のロール配置関係におけるシャッタ開閉とシャッタ位置の関係図。

以下、画像形成装置の概略構成を説明した後、帯電装置について図面を用いて詳しく説明する。なお、構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

まず、画像形成装置の概略構成について簡単に説明した後、本実施例の帯電装置（コロナ帯電器）について詳しく説明する。

§１．｛画像形成装置の概略について｝
以下に、プリンタ１００の画像形成に関わる部位（画像形成部）について簡単に説明する。

■（装置全体の概略構成について）
図１の（ａ）は画像形成装置としてのプリンタ１００の概略構成を説明するための図である。画像形成装置としてのプリンタ１００は第１から第４のステーションＳ（Ｂｋ〜Ｙ）を備え、それぞれの感光ドラム上に異なるトナーで画像を形成する。図１の（ｂ）は画像形成部としてのステーションを拡大した詳細図である。各ステーションは、感光ドラム上に形成された静電像を現像するトナーの種類（分光特性）を除き略同一であるため、第１のステーション（Ｂｋ）を代表して説明する。

画像形成部としてのステーションＳ（Ｂｋ）は像担持体としての感光ドラム１と、感光ドラム１を帯電する帯電装置としてのコロナ帯電器２を備える。感光ドラム１はコロナ帯電器２により帯電された後、レーザスキャナ３からの露光Ｌにより感光ドラム上に静電像が形成される。感光ドラム１上（像担持体上）に形成された静電像は現像装置４に収容されるブラックトナーによりトナー像へ現像される。感光ドラム１上に現像されたトナー像は転写部材としての転写ローラ５により中間転写体としての中間転写ベルトＩＴＢへと転写される。中間転写ベルトへと転写されずに感光ドラム１上に付着した転写残トナーはクリーニングブレードを備える清掃装置６により清掃除去される。なお、感光ドラム１上（感光体上）にトナー像を形成するために関与するコロナ帯電器、現像器などを画像形成部と呼ぶ。なお、コロナ帯電器２（帯電装置）については後に詳述する。

このように、各ステーションが備える感光ドラム１から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の順に転写されたトナー像は中間転写ベルト上に重ねられる。そして、重ねられたトナー像は２次転写部ＳＴにおいてカセットＣから搬送された記録材へ転写される。２次転写部ＳＴにおいて記録材へと転写されずに中間転写ベルト上に残留したトナーは不図示のベルトクリーナにより清掃される。

記録材上に転写されたトナー像はトナーと接触してトナーを加熱溶融させて記録材へ加熱定着する定着装置Ｆにより記録材へと定着され、画像が定着された記録材は機外へと排出される。以上が装置全体の概略構成である。

§２．｛コロナ帯電器について｝
コロナ帯電器の概略構成について説明した後、シャッタ２４の開閉動作について詳しく説明する。

■（コロナ帯電器の概略構成）
図２はコロナ帯電器２とドラム形状の感光体を説明するための概略斜視図である。コロナ帯電器２は各構成要素を支持するコの字状の筐体であるシールド２１と、シールド２１の内部に張架され電圧を印加されると放電を伴い感光体を帯電する帯電電極としての放電ワイヤ２２を備える。なお、導電性のシールドの内側に張架される放電電極は円断面形状のワイヤ形状でも、薄い平板状でコノギリ歯状であっても良い。

シールド２１の感光体側の開口には感光体へと流れる電流量を制限することで感光体の電位を制御するグリッド２３が開口長手方向に張架られている。本実施例では、制御電極としてのグリッド２３は、薄い金属平板（薄板）にエッチング処理（ｅｔｃｈｉｎｇ）を施したいわゆるエッチンググリッドを用いている。

エッチンググリッドは、グリッド長手方向の両端部に梁部があり、梁部の間に斜めに小窓（開口部）が配列された形状である。コロナ帯電器２は感光体１の母線に沿って設置されており、コロナ帯電器２の長手方向は感光体１の軸線方向と平行な関係にある。また、本実施例のグリッドは平板状のため、感光体の周面に沿ってその短手方向（感光体の移動方向）の中央部が最も感光体に近くなる。

また、コロナ帯電器の感光体側（被帯電体側）の開口を遮蔽可能なシート状のシャッタ２４を備える。可撓性を有したシャッタを採用することで、シャッタの一端を保持してその周面にシャッタを巻き取るローラ（ロール）２５により、ロール形状に巻き取られ収納される。また、シャッタの長手方向の他端はシャッタをアーチ形状に規制する板バネ２６に固定される。この板バネ２６はキャリッジ２８に取り付けられ開口長手方向へ移動する。

コロナ帯電器２の上部には駆動手段としてのモータＭの回転駆動力を受けて回転するスクリュ２７が設けられ、シャッタ端部を保持する板バネ２６を開口長手方向へ移動させることでコロナ帯電器の開口をシャッタで開閉する。これらモータＭ、板バネ２６、スクリュ２７からなる機構によって、シャッタ２４で開口を開閉することができる。

なお、コロナ帯電器２の開口長手方向の長さは画像形成領域（像露光する領域）より広い帯電領域と略同一である。なお、コロナ帯電器による帯電領域の幅は感光体の長手方向の幅よりも狭い。

続いて、図３の（ａ）を用いてシャッタを開閉移動させる機構について詳しく説明する。シャッタ２４をコロナ帯電器の長手方向端部で巻取り収納するロール２５はいわゆるボビンのような構造を備える。ロール２５の内部には不図示の付勢部材としてのコイルバネを設け、シャッタを巻き取る方向に付勢することで、シャッタで開口を閉じた際にシャッタが垂れるのを抑制している。つまり、ロール２５はコイルバネによりシャッタを開口開方向へと付勢する。なお、コイルバネによる付勢力はシャッタが開位置にある際に最も弱くなる。逆に、コイルバネによる付勢力はシャッタが閉位置にある際に最も強くなり、開口を閉じたシャッタが垂れないように十分な張力を与えることができる。なお、本実施例の図４〜図６においてシャッタを直線で描いたが、バネでシャッタ開方向に張りを与えても多少は垂れてしまう。そのため、本実施例においてシャッタの高さや平面を議論する場合は、シャッタ送り出し位置とキャリッジで保持する箇所を結んだ面として扱うこととする。

シャッタの他端を保持する板バネ２６は、スクリュ２７から回転駆動力を受けて長手方向に移動するキャリッジ２８と連結している。本実施例ではコロナ帯電器２と感光体の間の隙間が狭い（１ｍｍ以下）のため、シャッタを支持する支持部厚みを抑えるために金属材料を用いている。それに対して、キャリッジ２８とスクリュ２７は比較的寸法に余裕があるコロナ帯電器の上方に配置されるため絶縁性樹脂を用いて形成している。このキャリッジ２８はモータＭが正方向に回転することで、ロール２５に収納されたシャッタを開口閉じ方向へと移動させる。また、モータＭが逆方向に回転することで、キャリッジ２８は開口開き方向へと移動させる。この際、シャッタ２４はロール２５により巻き取られて開口長手長手端部において収納される。

■（モータによるシャッタ開閉について）
以下に、シャッタ２４による開口の開閉について簡単に説明する。シャッタ２４はモータＭが回転することにより、コロナ帯電器の開口を開閉する。コロナ帯電器の開口を開閉させる機構は、シャッタ２４を保持するキャリッジ２８、キャリッジを長手方向へ移動するためのスクリュ２７、モータＭから成る。

なお、モータの駆動制御はシャッタ２４が開位置にあることを検知する開検知センサ（不図示）とタイマ（不図示）を用いて行っている。そして、モータＭの回転駆動を制御するコントローラ（不図示）は開閉検知センサの検知結果に基づきモータＭの回転を制御する。

画像形成動作中にはシャッタ２４は開位置に位置し、非画像形成動作時には閉位置に位置する。なお、開位置とは開閉検知センサがキャリッジ２８を検知する位置を指す。また、閉位置とはシャッタが閉方向に移動を開始してから所定時間経過後、モータＭが駆動停止した時の位置を指す。これにより、シャッタが開口を覆う閉位置（第一の位置）と、開口からシャッタ２４が退避した開位置（第二の位置）の間でキャリッジ２８は移動することができる。

図３の（ａ）に示すように、本実施例の帯電装置はキャリッジ２８より閉方向側に清掃キャリッジを備える。この清掃キャリッジは放電ワイヤを清掃する清掃パッドとグリッドを清掃する清掃ブラシを保持する。この清掃キャリッジもキャリッジ２８同様にスクリュ２７から駆動力を受け、長手方向に移動する。

§３．｛位置関係とシャッタ繰り出し位置について｝
まず、本実施例に係るコロナ帯電器（帯電装置）と感光体の寸法関係について簡単に説明する。その後、開口の開閉に伴うシャッタ繰り出し位置の変化とそれに伴うシャッタ張架状態について説明する。

■（コロナ帯電器の寸法について）
続いて、コロナ帯電器２の端部断面図（図３の（ｂ））を用い、コロナ帯電器２に関する配置関係について説明する。前述の通り、本実施例の画像形成装置ではコロナ帯電器２のグリッドと感光体の最近接距離は１．０ｍｍである。シート状のシャッタ（不織布）は０．１５ｍｍの厚み、板バネは０．１０ｍｍの厚みである。また、感光体はドラム形状であり、その直径は３００ｍｍである。

ここで、本件構成で採用するシャッタは、感光体１と接触したとしても画像劣化を生じさせるような損傷を与えない柔らかい材料を採用した。さらに、放電生成物を捕集・吸着する特性を備えるレーヨン繊維を含む不織布を用いている。

さらに、ロール２５の直径は１５ｍｍである（図中Ｂはロール半径を示す）。また、開口を開いた位置においてシャッタをその周面にまきつけた場合に、シャッタを含むロール２５の直径は変化する。図中Ａはシャッタを巻いた状態のロール半径を示す。

シャッタで開口を最も開いた時のシャッタ送り出し位置（Ｐａ）、シャッタ閉じ位置におけるシャッタ送り出し位置（Ｐａ´）である。当然、Ｐａがグリッド寄り（エッチンググリッド側）だと、シャッタとグリッドが擦れるため好ましくない。同様に、Ｐａ´が感光体ドラムよりも下方だと、シャッタと感光体が接触するため好ましくない。

シャッタの厚みの分だけ、シャッタ送り出し位置は変化する。本実施例では、ロール２５はシャッタをその周面に１周以上は巻きつける構成を採用する。

また、本実施例ではコロナ帯電器の開口長さは、３７０ｍｍで、ロール直径は１５ｍｍなので、シャッタは約７周だけロール周面に巻きつく。巻き隙間を考慮して開位置と閉位置でのシャッタ込みの厚みは、約１．５ｍｍ異なる。なお、ロール直径が１５ｍｍの場合、ロールの周長は約４７ｍｍ（１５×π）となる。

§４．｛巻取りロールの回転中心の位置について｝
以下に、シャッタを巻き取る巻取りロール２５の位置関係について詳しく説明する。

■（シャッタの巻取り装置の設置位置）
図４は本実施例のロール配置を採用した場合のシャッタ開閉時のシャッタ軌跡を説明するための図である。本実施例のロール２５の回転中心はコロナ帯電器２と感光体１の間の隙間よりも感光体側となるように配置されている。図４の（ａ）に示すように、キャリッジ２８が開位置にある状態において、シャッタを周面に巻きつけたロールの外形はロール単体の直径よりも大きい。また、ロールの送り出し位置（Ｐａ）はシャッタを長手方向に移動させるキャリッジ高さ（Ｐｂ）よりもコロナ帯電器側（放電電極側）となっている。なお、開位置におけるシャッタ送り出し位置（Ｐａ）とキャリッジ位置（Ｐｂ）を結んだ軌跡はシャッタ２４がグリッド２３へ接触しない関係とした。

図４の（ｂ）は本実施例の構成において、キャリッジ２８を閉位置まで移動させた際のシャッタ軌跡を説明するための図である。

本実施例では、開位置におけるシャッタ送り出し位置（Ｐａ）をキャリッジ高さ（Ｐｂ）と略同一とした（図６の（ａ）参照）。当然、シャッタで開口を遮蔽（閉じる）に従ってシャッタ送り出し位置（Ｐａ）は感光体へと近づく（図６の（ｂ）参照）。

ここで、本実施例では巻取りロール２５直径Ｄをφ２０ｍｍとすることで、シャッタ送り出し位置の変動量を１ｍｍ以下に抑えている。

このように、ロール２５でシャッタ２４のコロナ帯電器側の面が外側になるように巻き取るとともに、開位置における送り出し高さをキャリッジ高さと略同一にすることで、エッチンググリッド２３でシャッタ２４が摺擦して摩耗することを抑制できる。なお、本実施例において略同一とは±０．０５ｍｍ以内であることを指す。

本実施例の帯電装置では、図４の（ａ）に示すようにシャッタ開位置においてシャッタと感光体面とが略平行になるように構成した。なお、本実施例において略平行とは±０．５度以内であることを指す。このようにすることで、シャッタの個体差などの寸法公差があったとしてもシャッタ２４のエッチンググリッドへの接触の可能性を低減することができる。

図６は本件構成と対比説明するための比較例である。図６に示すロール２５は外径が小さく、さらに開位置におけるシャッタ送り出し位置（Ｐａ）がキャリッジ高さ（Ｐｂ）よりも感光体の表面位置（Ｐｃ）に近くなるように配置されている。そのため、閉位置においてシャッタ送り出し位置（Ｐａ´）が感光体の表面位置（Ｐｃ）よりも感光体回転中心側となり、シャッタが感光体へと接触する。

■（シャッタとロールの配置に関する詳しい説明）
以下にコロナ帯電器と感光体の位置関係について詳しく説明する。帯電効率の観点から感光体とコロナ帯電器（グリッド）の間の隙間（最近接位置）は約２ｍｍ程度とすることが多い。そのため、シャッタと感光体とのクリアランスを０．５ｍｍと見積もれば、ロール２５のシャッタ厚みによる送り出し位置の変化分は１ｍｍ程度に収めたい。前述の通りシャッタ２４の厚みは０．１５ｍｍであるため、シャッタがロールに６〜７周巻かれれば１ｍｍ程度送り出し位置が変化する。つまり、シャッタ巻き取りに伴う送り出し位置の変化分（７×０．１５＝１．０５ｍｍ）がグリッドと感光体の間の距離（２．０ｍｍ）以下となるのが好ましい。

ここで、ラージサイズの記録紙に印字対応する感光体の長手幅は３７０ｍｍ程度必要となる。そのためコロナ帯電器の開口を遮蔽するシャッタの長さも約３７０ｍｍ（Ｌ）は必要となる。このとき、ロール２５の直径を（Ｄ）とすると、Ｌ＜ｎ（Ｄ＋ｎ×０．１５）πとなり、Ｄ＞Ｌ／ｎπ−０．１５ｎとなる。つまり、ロール２５にシャッタを６周巻きつけることで開口を遮蔽していたシャッタを巻きつけて収納する場合には、Ｄ＞１７．７ｍｍとなる。同様に、７周巻きでシャッタ収納するためにはＤ＞１４．９ｍｍとなる。

シャッタ２４の長さを３５０ｍｍ、巻取り時の高低差を１ｍｍとすると、シャッタ２４が感光体母線に対して傾く角度は約０．１６°程度である。

図４に示したように、シャッタ２４の閉動作を行うとロール２５の直径が減少し、シャッタ面は感光体１へと接近する。しかし、前述の条件を加味してロール２５を構成することで、シャッタ２４と感光体は適切な隙間を保ちながらもコロナ帯電器の開口を遮蔽することができる。同様に、開閉動作中にシャッタ２４と感光体１の摺擦を抑制することができる。なお、ロールを大径化（たとえば、φ３０ｍｍ）することでシャッタ送り出し位置の変動を抑えることができる。しかし、コロナ帯電器の大型化につながるため好ましくない。つまり、本件課題はシャッタをコンパクトに収納するためにロールを小径化（φ１８ｍｍ以下）することで顕著となる。

上記構成を採用することで、シャッタをガイドするガイド部材を用いることなく、シャッタの感光体１とエッチンググリッド２３への接触を抑制しつつ開口を開閉することができる。また、ロール２５の直径を前述の式を考慮して設定することで、帯電装置の小型化とコストダウンが可能となる。なお、感光体上に静電像を形成する前の帯電工程を担う以外にも、転写や除電等のための帯電器として本件構成を採用してもよい。

実施例１では、開口を開いた位置でグリッドがシャッタと接触しないように、グリッド送り出し位置（Ｐａ）とキャリッジ位置（Ｐｂ）と同一にした。

それに対して本実施例では、シャッタを開位置においてグリッド位置（Ｐｄ）よりは感光体面（Ｐｃ）寄りにシャッタ送り出し位置（Ｐａ）となるように設定した。また、閉位置において送り出し位置（Ｐａ´）がキャリッジ位置（Ｐｂ）と感光体面（Ｐｃ）の間となるように設定した。

図５は本実施例のロール配置を採用した場合のシャッタ開閉時のシャッタ軌跡を説明するための図である。本実施例のロール２５の回転中心はコロナ帯電器２と感光体１の間の隙間よりも感光体側となるように配置されている。

図５の（ａ）に示すように、開位置においてシャッタ送り出し位置（Ｐａ）がグリッド面（Ｐｄ）とキャリッジ位置（Ｐｂ）の間になるようにした。また、図５の（ｂ）に示すように、閉位置においてシャッタ送り出し位置（Ｐａ´）がキャリッジ位置（Ｐｂ）と感光体面（Ｐｃ）の間になるようにした。

これにより、コロ等でシャッタをガイドしない構成であっても、シャッタが感光体とシャッタの両方に接触することを抑制することができる。

１ 感光体（像担持体）
２ コロナ帯電器
２１ シールド（ケーシング）
２２ 放電ワイヤ（放電電極）
２３ グリッド（制御電極）
２４ シャッタ（遮蔽部材）
２５ 巻取りロール（巻取り部材）
２８ キャリッジ（移動部材）

Claims (5)

1. 被帯電体に対向する開口を備えるシールドと、
   前記シールドの内側に設けられた放電電極と、
   前記放電電極と被帯電体の間に設けられたエッチンググリッドと、
   前記エッチンググリッドと被帯電体の間に設けられ、前記開口を開閉する不織布からなるシート状のシャッタと、
   前記シャッタの一端を保持し前記シャッタの前記電極と対向する面が外側となるように巻きつけ、その周長が前記開口の長手方向の長さよりも短いロールと、
   前記シャッタの他端を保持し、前記開口の長手方向に移動するキャリッジと、
   前記キャリッジを前記シャッタが開口を覆う第一の位置と、開口から前記シャッタが退避した第二の位置の間を移動させる機構と、を備え、
   前記第一の位置において前記ロールがシャッタを送り出す位置は前記キャリッジがシャッタを保持する位置よりも被帯電体側、かつ、前記第二の位置において前記ロールがシャッタを送り出す位置は前記エッチンググリッドよりも被帯電体側であることを特徴とする帯電装置。
2. 前記第二の位置において前記ロールがシャッタを送り出す位置は前記キャリッジがシャッタを保持する位置よりも被帯電体側であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記第二の位置において前記ロールがシャッタを送り出す位置は前記キャリッジがシャッタを保持する位置よりも前記エッチンググリッド側であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
4. 前記ロールはバネにより前記シャッタを開口開方向へと付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
5. 前記ロールのシャッタ送り出し位置の変動量は前記グリッドと被帯電体の間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。

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