JP2698360B2 - コロナ放電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ、発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像形成装置におけるコロナ放電装置に関
する。 〔従来の技術〕 電子写真プロセスによる複写機、レーザビームプリン
タ等の画像形成装置は、高品質の画像が高速に得られる
ため利用分野が極めて広い。特にレーザビームプリンタ
はコンピュータの端末プリンタとして、近来OA機の一つ
として脚光を浴びている。 この種の画像形成装置においては、静電像担持体の帯
電処理・除電処理を行うため、シールドケース内に放電
ワイヤ・グリッドワイヤが配置されたコロナ放電器が用
いられる。一方画像形成装置内には、空気中のほこり、
コロナ放電によるコロナ生成物、転写紙粉、トナーなど
が飛散し、これ等が上記のワイヤ・シールド板に付着
し、その汚れが著しい場合には、異常放電や不均一コロ
ナ放電により異常画像が出たり、或は放電器がその機能
をなくする場合も生じる。 以上の問題を解決する手段として、従来、帯電装置の
帯電用ワイヤ・除電用ワイヤ（以下放電ワイヤという）
を一定の複写枚数毎に、自動的に送り出し・巻き取りし
て新しいワイヤ部分と張線交換する方式のものが公知で
ある（米国特許第3,499,143号・実開昭47−9433号・特
開昭50−34542号明細書参照）。 また、放電ワイヤ・シールドケース等を、往復移動す
るパッド等の清掃部材で清掃するものも知られている
（例えば米国特許第3,875,407号明細書）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、前者の方式では放電ワイヤの張線交換時
機、後者の方式では清掃の時機が特定しない。最も常識
的には複写枚数でその時機を設定することが考えられ
る。しかし画像形成装置の設置場所の環境、装置機能の
ばらつき等により適正ではない。 即ち設定枚数に達すれば、未だ画質的に問題がないの
に、ワイヤを交換したり、または清掃作動を自動的に行
うので、前者では放電ワイヤの無駄、後者では放電ワイ
ヤ及び清掃部材の劣化を来たす。 反対に画質的に問題があるのに、作動しないでコピー
画質を低下する等の不都合がある。 本発明は、そのような問題点を解決して、常に適正な
時機に放電ワイヤの交換またはその清掃を行わせること
を目的とする。 ロ、発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、被放電体を帯電又は除電するコロナ放電装
置であって、新しいワイヤ部分を送り出し可能な放電ワ
イヤと、この放電ワイヤを清掃する清掃部材と、前記コ
ロナ放電装置に印加される電圧又は電流を検知する検知
手段と、を有し、前記検知手段の検知値が画質低下許容
限界基準値に達したとき前記清掃部材による清掃動作を
行なうコロナ放電装置において、前記清掃部材による清
掃動作直後前記検知手段による検知動作を行い、前記検
知手段の検知値が前記基準値に達しているか否かに応じ
て前記放電ワイヤの送り出しを行なうか否かを決定する
決定手段を有することを特徴とするコロナ放電装置であ
る 〔作 用〕 放電ワイヤを清掃する清掃部材による清掃動作直後、
放電ワイヤが汚れていれば新しい放電ワイヤを送り出
し、放電ワイヤが汚れていなければ放電ワイヤの送り出
しを行なわず再度同じ放電ワイヤを用いることにより再
度使用可能な放電ワイヤを新しいものと交換する無駄を
生じず、ワイヤの不要な交換作業を行なう不経済を解消
する 〔実施例〕 第７図はコピー枚数Ｘ（横軸）と画質と放電ワイヤの
電圧（縦軸）との相関を表わすグラフである。即ちコピ
ー枚数Ｘが増えるに従って放電ワイヤは汚れてインピー
ダンスが増加し放電ワイヤ電圧も上る。放電ワイヤの汚
れに従って画質も低下する。 そこで各画像形成装置に対し、コピー開始初期の放電
ワイヤ電圧値Y_o、画質低下許容限界時の電圧値Ｙを実験
により設定する。 そして放電ワイヤの電圧がＹに達したとき、ワイヤの
送り出し交換型のものであれば放電ワイヤの新しい部分
を繰出してシールド板内に張線すれば、放電ワイヤの電
圧は初期のY_oに戻る。 放電ワイヤを清掃部材で清掃する型のものであれば、
その清掃を行って汚れを落して初期電圧値Y_oに戻す。 なお該グラフは、例えば主としてB4判のコピーを行っ
た場合の枚数０−X1と、例えばA4判のコピーを主として
行った場合の枚数X1−X2とは限界電圧値Ｙに達する枚数
が異なり、さらに例えばB5判の場合はさらに枚数が多い
状態（X2−X3）を例示する模式図である。 第８図は画質劣化の目安として放電ワイヤの電流を利
用する場合を表わすグラフである。 コピー枚数Ｘ（横軸）が増えることにより、ワイヤが
汚れインピーダンスの増加で電流（縦軸）が下る。そこ
で画質低下許容限界電流値Ｙ′を実験により設定し、そ
の値Ｙ′になったとき放電ワイヤの送り出し交換、また
は放電ワイヤの清掃を行うものである。 なお放電ワイヤに代えて帯電器のシールド板から電圧
または電流の値を検出することもできる。即ち帯電器を
本体から絶縁してシールド板をアースに落とし、シール
ド板・アース間で、電流（圧）検出器により電流または
電圧を検出する。 第９図は静電像担持体（感光ドラム等）の表面電位Ｖ
（縦軸）に対する帯電器電流μＡ（横軸）と印加電圧kV
（縦軸）を、初期と10万枚コピー後を比べてみたグラフ
である。図からわかるように、ドラム表面の必要電位を
400Vとするとき、10万枚コピー後の放電ワイヤの電流は
初期電流よりＡだけ小さい。 また放電ワイヤへの印加電圧は10万枚コピー後の電圧
は初期の電圧よりＢだけ大きい。 この実験データによりワイヤ汚れにともないインピー
ダンスが増大して、放電ワイヤに印加する電圧は上り、
電流は下ることがわかるもので、前述の画質低下許容限
界値をワイヤ印加電圧・電流で得ることが可能である。 以上は本発明の原理を説明するもので、以下本発明の
具体的構成を例示する。 参考例１ 第１図〜第６図は放電ワイヤ移動交換型帯電器の一例
として本出願人の特願昭62−103658号（特開昭63−2679
74号）発明を例示するもので、第１図・第２図は着脱式
ワイヤカートリッジ１を画像形成装置（複写機）内の帯
電器本体２に取付けた状態を示したもので、帯電器本体
２は前ブロック３と給電部５をもつ後ブロック４と、そ
の両ブロック３・４の両側面間に取付けたシールド板６
から成る。両ブロック３・４に設けた位置決めピン７・
８を、複写機本体の前後の側板９・10の対応孔に嵌合位
置決めさせ、ビス11によって固定して、帯電器本体２を
複写機本体に装着させる。 12は上記の後ブロック４に取付けた後プーリで、導電
性の材質（例えば黄銅等）でできており、ワイヤの方向
変換を行うとともに給電部５と一体になっている。13は
前後のブロック３・４に設けたワイヤの位置を調節する
コマで、小径プーリ15を支持し、その円周溝に放電ワイ
ヤ14が案内され、ワイヤの巻取りに従動回転する。その
小径プーリを軸受けしたコマ13をねじ16の回転でブロッ
ク３・４のガイド穴17に沿って上下させてコマ13の高さ
位置の調節を行う。18は前ブロック３に固着した箱状の
カートリッジ受体で、その中に駆動モータ（例えばステ
ッピングモータ）Ｍを配置し、給電コード19・コネクタ
20・電源コード21を介して本体から給電される。上記駆
動モータＭは図示しないエンコーダが内蔵され、モータ
回転数をカウントすることができる。もちろん、上記エ
ンコーダはモータの外にあってもよい。18aはワイヤカ
ートリッジ係止部材である。 第３・４図において、22はワイヤ14のテンションを調
節するトルクリミッタ、23はトルクリミッタ22のトルク
を伝達する軸で、その先端部はＤカットされている。24
は前記モータＭの軸に取付けた駆動ギヤ、25はそのモー
タ22の軸受で、以上の部材は受体18内において前ブロッ
ク３に配置される。 第５・６図はワイヤカートリッジの拡大図を示すもの
で、箱体29とこれにビス止め31された密封蓋30から成る
ハウジング内に、放電ワイヤの送り出し手段と巻き取り
手段が平行する軸32・33上に設けられる。送り出し手段
は所要量のワイヤ14を巻いたプーリ34で、その軸33には
前記のトルクリミッタ22のＤカット軸23に嵌合するＤ形
穴35を有する。 ワイヤ巻き取り手段は、軸33にプーリ36・ギヤ37・ラ
チェット38を取付け、そのラチェット38に爪39を係合さ
せて、プーリ36を反時計方向にのみ回転させる構成とす
る。その爪39の図示例はハウジング箱体29と一体形成し
た弾性部材（モールドバネ）である。40は箱体29に軸41
で取付けたテンショナームで、その一端にテンションプ
ーリ42を取付け、そのアーム40と箱体29との間に張設し
たバネ43で、両プーリ34・36に巻掛けたワイヤ14の弛み
をとるものである。 44は放電ワイヤ引き出し防止部材で、蓋30と一体に設
けられ、Ｄ形突起44aが、前記のプーリ軸32に設けたＤ
形の穴35に嵌合して、プーリ34の回転を止めている。45
・46は箱体29の帯電器本体２に面する側に設けたワイヤ
14の引出用開口と引込用開口、47はプーリ34から開口45
・46、テンションプーリ42を経てプーリ36に巻掛けられ
たワイヤ14に、開口45・46間の運体外側において取付け
たワイヤ引き出し部材で例えばテープを輪状に形成した
ものである。 ワイヤカートリッジは、帯電器本体２に取付けない場
合は第５・６図の状態にあるもので、送り出し側のプー
リ34はＤ形の突起44a・穴35の嵌合で回り止めされ、巻
き取り側のプーリ36はラチェット38・爪39の係止で時計
方向に回転を止められて、ワイヤ14の引き出しが防止さ
れ、ワイヤ14はテンションプーリ42により弛みなく両プ
ーリ34・36間に巻き掛けられている。 つぎにワイヤカートリッジ１を帯電器本体へ装填する
手順を説明する。第３図に示すように帯電器の前ブロッ
ク３のカートリッジ受体18に対して、ワイヤカートリッ
ジ１をその蓋30を下にして下方から差し込むと、カート
リッジ受体18の係止部材18aがカートリッジの蓋30の下
面を第１図のように弾性的におさえる事によって、帯電
器本体２の前ブロック３に対してカートリッジ１が固定
される。 このとき第５・６図の巻き取りプーリ34の軸32のＤ形
穴35と、箱体29に設けた穴50が、それぞれ第４図の本体
側のＤカット軸23とモータ軸受25に嵌合し、駆動ギヤ24
と巻き取りプーリ軸上のギヤ37がかみ合って駆動手段が
結合する。またカートリッジ１のストッパ部材44は本体
側のＤカット軸23に押し出されて第１図に示すようにた
わんだ状態になる。 この状態で第３図で見られる様にワイヤ引き出しテー
プ47を指でつまんでワイヤ14を送り出しプーリ34から、
Ｕ形に引き出し、帯電器本体の後ブロック４の電極プー
リ12に掛ける。同時に、高さ調整用プーリ15の溝へワイ
ヤを係合させ、テープ47を取り外す。ワイヤ14はカート
リッジ１内のテンショナ28によって適宜な張力がかけら
れ、電荷を印加出来る帯電器本体の構成が完了する。後
に、ドラム放電電荷量を調整するには、第１図の調整ネ
ジ16で小径プーリ15を上下させ、ワイヤ14の上下方向微
調整を行い、ワイヤ14と像担持体との距離を変えて随時
行うことが可能である。 第10図は上記例の帯電器２に、本発明を適用した場合
のブロック図を示すもので、帯電装置２から電圧計70に
よってワイヤ印加電圧ｖを検知し、コンパレータ71で上
記ｖとCPU72からの規準値（規定印加電圧Ｖ）とを比較
し、ｖ≧Ｖのとき、ドライバー73によってモータＭがON
され、新しいワイヤが送り出される。モータの回転数ｎ
はエンコーダ74によってカウントされ、その１回転のワ
イヤ送り量ｐ×ｎ≧ｌのときモータＭはOFFされる。ワ
イヤの送り出し回数Ｎはメモリ75にメモリされ１回のワ
イヤ送り出しの必要量ｌとワイヤの送り出し回数Ｎの積
が総ワイヤ長ｌ×Ｎ≧Ｌとなると、ENDとなり表示部76
によってユーザにワイヤ無し表示がなされる。 該比較手段71からの信号で、放電ワイヤ送り手段１の
モータＭが給電されて回転し、プーリ34に巻かれている
ワイヤ14をプーリ36に巻き取り、該プーリ34・36、後ブ
ロック４側のプーリ12の間にＵ形に懸張されていた放電
ワイヤ12を、新しいワイヤ部分と張り替えると、シール
ド板６・６内に汚れのない新しい放電ワイヤ14が懸張さ
れることによって、印加電圧は初期電圧Y_oに復すること
ができる。 なお上記１回の張り替えに必要とする送り出し量ｌ、
プーリ34に巻かれた総ワイヤ長Ｌ、モータＭの１回転に
よるワイヤ送り量ｐ、該モータの回転数ｎ、帯電器ワイ
ヤの送り出し回数Ｎの相互間の演算回路を第11図フロ
ーチャートに示すように定義する。 ワイヤ汚れを検知すると（コピー枚数ｘ万枚毎、毎日
作業始め、作業中画質低下のおそれを生じたとき等）第
11図フローチャートのステップでワイヤ送り出し回数
Ｎは零に、ステップでモータ回転数ｎは零にリセット
される。 ステップでワイヤ印加電圧ｖがワイヤ汚れの許容限
界印加電圧Ｙ（Ｖ）に達したか否かを判断し、ｖ＜Ｖの
ときはENDとなる。ｖ≧ＶのYESのときは、ステップで
ワイヤ送りモータＭをONさせる。ステップで１回のワ
イヤ送り出しの必要量ｌに達したか否かを判断する。す
なわちモータＭが１回転したときのワイヤ送り出し量ｐ
とモータの回転回数ｎの積が、１回のワイヤ送り出しの
必要量ｌに達していないときには、ステップ′に行
き、該モータを回転させつづける。そしてカウントアッ
プして、の上流にもどる。１回のワイヤ送り出し量ｌ
に達したときには、ステップに進みモータＭをOFFす
る。 即ち放電ワイヤ14の新しい部分が張線され、その電圧
はY_oになり画質レベルが復活するので、その動作完了信
号でコピー開始を可能とする。 ステップでは該ワイヤが残量無し時のワイヤ送り回
数か否かを判断する。すなわち、１回のワイヤ送り出し
の必要量ｌと、ワイヤ送り出し回数Ｎとの積が総ワイヤ
長Ｌより短ければステップ′に行きカウントアップし
ての上流へもどる。ワイヤ送り出し量ｌが総ワイヤ長
ＬになるとENDになる。 第１〜６図例は着脱式ワイヤカートリッジ型の構成例
であるが、ワイヤ送り出し巻取り機構を帯電器２と一体
構成することもある。 参考例２ 上記例は、放電ワイヤ10の印加電圧値を検知する場合
であるが、その電流を検知して第８図の基準値Ｙに低下
したとき、上記例の要領により張線替えを行うことがで
きる。 参考例３ 第14図は、放電ワイヤ14を固定し、清掃部材55を往復
移動させる帯電器２に、ワイヤ電圧又はワイヤ電流を検
知した例である。 前後のブロック２・３の側面に取付けたシールド板６
・６間に電気絶縁物製の清掃部材ホルダ58を、シールド
板６に沿って放電ワイヤ14の張線方向に移動自在に設け
る。 そのホルダ58にプラスチックスポンジ等の清掃部材55
を、放電ワイヤ14を囲んで取付ける。必要に応じシール
ド板に面しても清掃部材をホルダ58に取付ける。 ホルダ58のシールド板６の側面からの突出部58aに索
条59を固定し、プーリ60〜62を介し放電ワイヤ14と平行
に無端状に懸回して巻取りドラム64に索条59の両端部を
巻きつけてその各端を該ドラム64に固定する。 巻取りドラム64の軸は正逆回転可能なモータM1と、直
接あるいは変速機構を介して連結されモータM1の回転に
よりドラム64が回転し、その正回転により索条59の一方
をドラム64に巻き取り他方を巻戻して、ホルダ58・清掃
部材55を矢示Ａ方向にワイヤ14に摺擦移動させ、ドラム
64の逆回転により清掃部材は、矢示Ｂ方向に摺擦移動す
る。65はプーリ軸受けブラケット、66は帯電器２を複写
機本体に取付ける案内レール板、67は帯電器を着脱する
ためのつまみである。 上記の構成においてモータM1のON・OFFのタイミング
を、第７図の放電ワイヤ電圧Ｖ又は第８図の放電ワイヤ
電流Ｉに求めれば、すでに説明した同様の方法で清掃部
材55を摺擦移動させ、放電ワイヤの自動清掃が可能とな
る。 上記の索条による構成の他、送りねじを可逆モータM1
で回転させて清掃部材ホルダを往復移動させてもよい。 実施例 以上の参考例においては、放電ワイヤの汚れが検知さ
れると、常にその張線替え、または清掃部材による清掃
を行うものである。従って清掃すれば放電ワイヤは未だ
十分使用できる場合でも新しいワイヤ部分と交換する不
経済がある。 本実施例はこの不経済を除去するもので、前記第１〜
６図のようにワイヤ移動張替可能な装置において、第12
図に示すように清掃部材55をカートリッジ１のワイヤ送
り出し部と巻取り部に設け、ワイヤ送り出し巻取り駆動
装置56を正逆巻取り可能に構成する。帯電器２の他部分
は第２図と同様である。 そして前述の検知値が基準値に達した時、放電ワイヤ
14を帯電器内に張られていた長さ図の場合は右側の清掃
部材55₁の内端55aと左側の清掃部材55の外端55bの間の
長さl₁だけ往復移動させて複数回清掃部材55で摺擦し、
ワイヤ汚れをクリーニングする。これにより検知値が基
準値より下った場合（画質レベルが復活した場合）は、
また同じ部分のワイヤを使う。 上記のクリーニングをしても検知値が基準値より下ら
ないほどワイヤが劣化した場合には、第１図例と同様に
装置56により新しいワイヤ部分を送り出して張線替えを
行うものである。 上記の構成により、ワイヤカートリッジの耐久性は第
１図参考例に比べ数倍のびることになる。 上記の清掃部材55は、図示のように帯電器本体内に限
らず、カートリッジ１内、またどれか１個55₁でもよ
い。この場合はその清掃部材55₁の内端55aからプーリ12
を回り前ブロック３の内端3₁までの長さl₂が送り出し量
ｌとなる。 第13図はこの実施例のフローチャートを示す。なお演
算回路にワイヤのクリーニング回数ｍ、設定クリーニ
ング回数Ｍを設定する。 スタートにより、ステップでワイヤのクリーニング
回数ｍと、ワイヤ送り出し回数Ｎが零にリセットされ
る。では、モータの回転回数ｎを零にリセットする。
ではワイヤ印加電圧ｖがワイヤ汚れの許容限界基準印
加電圧Ｖ（Ｙ）に達したか否かを判断する。ここで電圧
Ｖに達しないときはENDになる。限界電圧Ｖに達したと
きに進み、モータをフォワード方向すなわちワイヤを
送り方向に回す。では１回のワイヤ送り出しの必要な
量ｌ（前記のl₁またl₂）に達したか否かを判断する。必
要な量ｌに達したならばでモータが逆転し、ワイヤを
上記と反対の方向に巻戻す。の判断で、フォワード方
向に送った量と同じだけバック方向に巻戻したならば
に進みモータをOFFする。 このワイヤ往復によるワイヤ清掃の回数が設定した回
数Ｍに達すると、に進み再びワイヤ印加電圧ｖが基準
電圧Ｖに達したか否かを判断する。ワイヤ往復によりク
リーニングが達成されていればENDになるが、達成され
てもワイヤの損傷で初期電圧Y_oに戻らない場合はに進
み、ワイヤを張替える。〜のフローチャートの説明
は第11図のステップからのそれと同様である為省略す
る。 ハ、発明の効果 以上説明したように放電ワイヤを清掃する清掃部材に
よる清掃動作直後、放電ワイヤが汚れていれば新しい放
電ワイヤを送り出し、放電ワイヤが汚れていなければ放
電ワイヤの送り出しを行なわず再度同じ放電ワイヤを用
いることにより再度使用可能な放電ワイヤを新しいもの
と交換する無駄を生じず、ワイヤの不要な交換作業を行
なう不経済を解消する

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を適用する放電ワイヤ移動交換型帯電器
の一例を示す側面図、第２図はその平面図、第３図はそ
の巻取駆動機構部の側面図、第４図はその平面図、第５
図はそのワイヤカートリッジの拡大平面図、第６図はそ
の正面図、第７図はコピー枚数と画質と放電ワイヤの電
圧との相関を表わすグラフ、第８図は画質劣化の目安値
として放電ワイヤの電流の利用を表わすグラフ、第９図
は静電像担持体の表面電位に対する帯電器電流と印加電
圧を初期と10万枚コピー後で比べたグラフ、第10図は第
１図の帯電器に本発明を適用した場合のブロック図、第
11図はそのフローチャート、第12図は第１図構成の帯電
器に放電ワイヤ清掃手段を付加し、先ず該ワイヤの清
掃、その清掃で画質が復活しない場合にワイヤの張線交
換を行う本発明の実施例の帯電器の平面図、第13図はそ
のフローチャート、第14図は放電ワイヤ固定、清掃部材
移動型に本発明を適用する場合の帯電器の斜視図。 １……ワイヤカートリッジ、２……帯電器、５……給電
部、６……シールド板、14……放電ワイヤ、34……ワイ
ヤ巻取りプーリ、36……ワイヤ巻取りプーリ、Ｍ……モ
ータ。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．被放電体を帯電又は除電するコロナ放電装置であっ
   て、新しいワイヤ部分を送り出し可能な放電ワイヤと、
   この放電ワイヤを清掃する清掃部材と、前記コロナ放電
   装置に印加される電圧又は電流を検知する検知手段と、
   を有し、前記検知手段の検知値が画質低下許容限界基準
   値に達したとき前記清掃部材による清掃動作を行なうコ
   ロナ放電装置において、 前記清掃部材による清掃動作直後前記検知手段による検
   知動作を行い、前記検知手段の検知値が前記基準値に達
   しているか否かに応じて前記放電ワイヤの送り出しを行
   なうか否かを決定する決定手段を有することを特徴とす
   るコロナ放電装置。