JP3890262B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電装置を備えた画像形成装置に係り、特に電子写真画像形成装置によりトナー画像が転写された記録媒体の帯電または除電に好適な放電装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、コンピュータの出力装置として使用されるプリンタやファクシミリ、或いはイメージスキャナから読み込んだ画像データを画像形成する複写機等の画像形成装置が一般に普及している。
【0003】
また、画像形成手段も、例えば、熱溶融型、熱昇華型、熱転写型、インクジェット型、電子写真型等多くの種類がそれぞれ用途に応じて開発されている。これらの中で、図8に示すように、異なる色の画像形成部であるプロセスステーション1a,1b,1c,1dを4個並べて配置し、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの4色を用いたフルカラー電子写真方式の画像形成装置が高速カラー画像形成方式(所謂、インライン方式)として提案されている。
【0004】
図8において、プロセスステーション1a〜1dは、像担持体として感光体ドラム2a〜2dを有しており、該感光体ドラム2a〜2dの表面は、1次帯電器3a〜3dによって一様に帯電された後、例えば、LED(発光ダイオード)、レーザ等の露光装置4a〜4dによる画像情報に基づく露光を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置5a〜5dによって各色のトナーが付着され、トナー画像として現像される。
【0005】
各プロセスステーション1a〜1dは、プロセスカートリッジとして、画像形成装置本体に対して着脱可能になっている。各プロセスカートリッジは、各感光体ドラム2a〜2d、1次帯電器3a〜3d、現像装置5a〜5d、クリーニング手段6a〜6dが一体的にまとめられた構成になっている。
【0006】
一方、給送カセット15に収容された記録媒体となる転写材Sは給送ローラ16によって画像形成装置本体内に送り出され、レジストローラ対17により搬送され、次いで、吸着バイアス電源13により正極性の吸着バイアス電圧が印加される吸着ローラ12によって転写材担持体となる転写搬送ベルト7と静電的に吸着されて担持搬送される。
【0007】
転写搬送ベルト7は、駆動ローラ8、吸着対向ローラ9、テンションローラ10,11の4本のローラにより張架されている。この転写搬送ベルト7の移動方向(図8の矢印a方向)に沿って上流側から順に、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色のプロセスステーション1a,1b,1c,1dが転写搬送ベルト7の表面に対して略垂直に配置されている。
【0008】
転写搬送ベルト7に吸着された転写材Sは各色のプロセスステーション1a〜1dを順次通過して感光体ドラム2a〜2d上に担持された各色のトナー画像が静電的に順次転写される。その後、これ等のトナー画像は定着装置18において加熱及び加圧されることにより転写材S上に定着されて永久画像が形成される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例において、誘電体である紙や合成樹脂等の転写材Sは4つのプロセスステーション1a〜1dを通過する時、4回の転写工程を経るため大量の電荷を帯びる。
【0010】
そのため、駆動ローラ8の周面上に設けられた転写搬送ベルト7からの剥離分離部で剥離放電現象が起こり、転写材S上に転写されたトナー画像が、その放電パターンに沿って乱れる現象が発生する。
【0011】
特に転写材Sの抵抗が高く、帯電し易くなる低温低湿環境での画像形成や両面画像形成時に一度、1面目の画像形成で定着工程を通過して乾燥した状態の転写材Sの2面目の画像形成時において顕著に発生する。
【0012】
このため、図8に示すように転写搬送ベルト7と定着装置18との間に、図9に示すようなワイヤ方式のコロナ帯電器51を配置して、転写搬送ベルト7から転写材Sが剥離する時に該コロナ帯電器51により転写材Sの除電を行い、剥離放電を防止することで画像不良を解消する方法が取られるのが一般的である。
【0013】
コロナ帯電方式には各種あるが、安定した放電を得るため、通常は図9に示すようなコロナ帯電器51が採用されている。図9に示すコロナ帯電器51は外径直径60μmのタングステンワイヤ52が断面コ字形状のシールド板53によりシールドされており、該シールド板53とタングステンワイヤ52との間に直流高圧電源54が接続されている。
【0014】
このようなワイヤ方式のコロナ帯電器51は放電が安定し、除電効果が得られ易い特徴がある一方で、タングステンワイヤ52が汚れた時等の清掃時や、転写材Sのジャム処理時等にタングステンワイヤ52の切断が発生し易く、寿命や安全対策等に難しさがあった。
【0015】
一方、針状電極を有する帯電器では、コロナ帯電器51のようにワイヤ切断等の心配がない半面、放電閾値近傍からの電流の立ち上がりが急峻で放電が不安定なため除電効果が安定し難く、帯電器の開口部にグリッドを用いたり、複数の針状電極相互を電気的に分離し、独立した抵抗器を設ける等、コロナ放電電流を安定化するための複雑な構成が必要となる等の欠点があった。このため、簡単な構成で安定した放電性能を持つ針状電極を有する放電装置が望まれていた。
【0016】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、簡単な構成で安定した放電性能を達成することの出来る放電装置を備えた画像形成装置を提供せんとするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置は、放電装置を有し、前記放電装置は、複数の突起を有する電極と、前記電極と電位差を有して前記電極の放電を補助する放電補助部材と、を有し、前記電極の複数の突起の先端の相互間距離を単位mmで表したときの値をP、前記電極の突起の先端と前記放電補助部材との間の距離を単位mmで表した値をDとすると、P≧Dの関係を有する画像形成装置において、D≧3であることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る放電装置を備えた画像形成装置の一例としてフルカラー電子写真方式を用いた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。図1は本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す断面説明図、図2は本発明に係る放電装置の配置構成を示す部分拡大図、図3は本発明に係る放電装置の第1実施形態の構成を示す斜視説明図、図4は本発明に係る放電装置の第2実施形態の構成を示す斜視説明図、図5は第1実施形態の放電装置での放電開始電圧を示す図、図6は第1実施形態の放電装置において、針状電極の針先端と放電補助部材との離間距離Dを4(mm)に設定したときの複数の突起である針状電極の針先端相互の離間距離Pが2(mm)、3(mm)、4(mm)、6(mm)、8(mm)、10(mm)、12(mm)における各印加電圧と放電電流との関係を示す図、図7は記録媒体として用紙が放電装置を通紙される際の電流量の時間的変化を示す図である。
【0019】
先ず、図1を用いて本発明に係る放電装置を備えた画像形成装置の構成について説明する。図1に示す画像形成装置は、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの異なる4色の画像形成手段となるプロセスステーション1a,1b,1c,1dを4個並べて配置し、4色フルカラーの電子写真方式を用いた画像形成装置として構成されている。
【0020】
プロセスステーション1a〜1dは、像担持体となる感光体ドラム2a,2b,2c,2dを有しており、該感光体ドラム2a〜2dの表面は、各感光体ドラム2a〜2dの周囲に配置された1次帯電器3a,3b,3c,3dによって一様に帯電された後、例えば、LED(発光ダイオード)、レーザ等の露光装置4a,4b,4c,4dによる画像情報に基づく露光を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置5a,5b,5c,5dによって各色のトナーが付着され、トナー画像として現像される。
【0021】
各プロセスステーション1a〜1dは、プロセスカートリッジとして画像形成装置本体に対して着脱可能になっている。各プロセスカートリッジは、各感光体ドラム2a〜2d、1次帯電器3a〜3d、現像装置5a〜5d、クリーニング手段6a,6b,6c,6dが一体的にまとめられた構成になっている。
【0022】
一方、給送カセット15に収容された記録媒体となる転写材Sは給送ローラ16によって画像形成装置本体内に送り出され、レジストローラ対17により搬送され、次いで、吸着バイアス電源13により正極性の吸着バイアス電圧が印加される吸着ローラ12によって転写材担持体となる転写搬送ベルト7と静電的に吸着されて担持搬送される。
【0023】
転写搬送ベルト7は、駆動ローラ8、吸着対向ローラ9、テンションローラ10,11の4本のローラにより張架されている。この転写搬送ベルト7の移動方向(図8の矢印a方向)に沿って上流側から順に、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色のプロセスステーション1a,1b,1c,1dが転写搬送ベルト7の表面に対して略垂直に配置されている。
【0024】
各感光体ドラム2a〜2dに対向して転写搬送ベルト7の内側には転写手段となる転写ローラ14a,14b,14c,14dが配置されており、転写搬送ベルト7に吸着された転写材Sが各色のプロセスステーション1a〜1dを順次通過する際に各転写ローラ14a〜14dの作用により各感光体ドラム2a〜2d上に担持された各色のトナー画像が転写材Sの表面に静電的に順次転写される。
【0025】
転写手段となる最下流側の転写ローラ14dよりも記録媒体搬送方向下流側には定着手段となる定着装置18が配置されており、その記録媒体搬送経路上における転写手段となる最下流側の転写ローラ14dと、定着手段となる定着装置18との間には記録媒体である転写材Sを帯電または除電する放電装置22が設けられている。
【0026】
転写ローラ14a〜14dにより感光体ドラム2a〜2dからトナー画像が転写された転写材Sは駆動ローラ8の周面から剥離されると共に放電装置22により除電されて定着装置18に搬送され、該定着装置18において加熱及び加圧されることによりトナー画像が転写材S上に定着されて永久画像が形成された後、機外に設けられた排出トレイ19上に排出される。
【0027】
各感光体ドラム2a〜2dに残留した残留トナーは各クリーニング手段6a〜6dにより回収されて感光体ドラム2a〜2dの表面がクリーニングされる。
【0028】
転写材Sの両面に画像を形成する場合には、排出トレイ19上に排出された転写材Sが再給送ガイド20及び再給送ローラ21等によって再給送されて反転され、前述と同様に転写搬送ベルト7により静電吸着されて担持搬送され、プロセスステーション1a,1b,1c,1d及び転写ローラ14a〜14dの作用により2面目にトナー画像が形成された後、駆動ローラ8の周面から剥離されると共に放電装置22により除電されて定着装置18においてトナー画像が転写材S上に定着された後、機外に設けられた排出トレイ19上に排出される。
【0029】
放電装置22は、図2及び図3に示すように、所定の間隔で直線上に並べられた複数の針状電極23と、該針状電極23の針先端23aの近傍に配置される放電補助部材となる放電補助金属板24とが絶縁スペーサ25を介在して電気的に絶縁されて設けられており、放電補助金属板24がアースされると共に電圧印加手段となる高圧直流電源26の正極側が針状電極23に電気的に接続されている。
【0030】
そして、高圧直流電源26により針状電極23と放電補助金属板24との間に直流電圧を印加して針状電極23と放電補助金属板24との間で放電させて針状電極23の近傍に位置する被帯電体となる紙や合成樹脂等で構成される転写材Sを帯電または除電することが出来る。
【0031】
ここで、複数の針状電極23の針先端23a相互の離間距離(以下、「ピッチ」という)の単位をmmで表したときの数値をP、針状電極23の針先端23aと放電補助金属板24との離間距離の単位をmmで表したときの数値をD、針状電極23と放電補助金属板24との間に印加する電圧の単位をkVで表したときの数値をV、とした場合において、図5は各離間距離D(mm)における放電開始電圧Vs(kV)を示し、図6は離間距離D(mm)を4(mm)に設定したときのピッチP(mm)が2(mm)、3(mm)、4(mm)、6(mm)、8(mm)、10(mm)、12(mm)における各印加電圧と放電電流との関係を示す図である。
【0032】
一般的に導電部材に高電圧を印加する場合、他の導電部材とのリークを防止する観点から両導電部材の離間距離の単位をmmで表したときの数値をD1とし、その電位差の単位をkVで表したときの数値をV1とすると、D1≧V1とすることが必要となる。
【0033】
ここで、図3に示すような構成の放電装置22の場合、針状電極23の針先端23aと放電補助金属板24との離間距離の単位をmmで表したときの数値をD、各々の離間距離D(mm)に対して放電が開始される電圧の単位をkVで表したときの数値をVsとすると、D≧Vsの条件をみたす離間距離D(mm)は、図5からD≧3となる。
【0034】
次に、図6は針状電極23の針先端23aと放電補助金属板24との離間距離の単位をmmで表したときの数値D=4(mm)において、複数の針状電極23の針先端23a相互の離間距離(ピッチ)の単位をmmで表したときの数値P(mm)が2(mm)、3(mm)、4(mm)、6(mm)、8(mm)、10(mm)、12(mm)における各印加電圧と放電電流との関係を示している。
【0035】
この表からピッチP(mm)=2(mm)においては、放電開始電圧Vsが高く、電圧Vを上昇させるに従って急激に放電電流が変化し、安定した放電現象が得難いことが分かる。図6に示すように、ピッチP(mm)を大きくして(ピッチを広げて)いくことで放電開始電圧Vsは下がり、印加電圧と放電電流との関係が直線(リニア)に近い変化をし、放電現象が安定する。
【0036】
これは、ピッチP(mm)を大きくする(ピッチを広げる)ことで、針状電極23の隣り合った針先端23aの電位の干渉が防止され、針状電極23の針1本毎に効率の良い電場の集中が行なわれるためである。
【0037】
実用上は、放電が安定し始めるP≧D(図6ではピッチP(=4mm以上)≧離間距離D(=4mm))で使用可能であり、更にはP≧2Dを満たす領域が望ましい。また、ピッチP(mm)が広すぎると被帯電体となる転写材Sに対する帯電ムラを発生する場合があるため、これを防止する必要がある場合は5D≧Pに設定すれば好ましい。
【0038】
以上より、D、P、Vの関係は、{D≧3、且つ、P≧D、D≧Vより、P≧D≧V………▲1▼}となる条件を満たすように構成すれば好ましい。
【0039】
図4は本発明に係る放電装置の第2実施形態の構成を示すものであり、針状電極23を中心にして、その両側に放電補助金属板24a,24bが絶縁スペーサ25a,25bを夫々介在して電気的に絶縁されて設けられており、放電補助金属板24a,24bがアースされると共に高圧直流電源26の正極側が針状電極23に電気的に接続されている。
【0040】
図4に示す構成の放電装置22では、針状電極23の針1本当たりの放電電流量は増大して更に安定した放電性能を得ることが出来、転写材Sの帯電または除電を安定して行うことが出来る。
【0041】
この場合、針状電極23の針先端23aと各放電補助金属板24a,24bとの夫々の離間距離の単位をmmで表したときの数値を各々Da,Dbとし、Da≦Dbとなる関係とすると、針状電極23の針先端23aと離間距離が小さい(近い)方の放電補助金属板24aとの離間距離の単位をmmで表したときの数値Daが上記の▲1▼式を満たすことが必要になる。
【0042】
以上のように、上記▲1▼式を満たすように、放電装置22の針状電極23の針先端23aと放電補助金属板24(24a,24b)との離間距離D(mm)を適切な距離に設定し、更に針状電極23の針先端23a相互の離間距離(ピッチ)P(mm)を最適化することで、放電開始電圧Vsを下げ、針先端23a同士の電位干渉を防止し、効率の良い電場の集中を達成することで、安定した帯電または除電性能を簡単な構成で得ることが可能になった。
【0043】
図1に示す画像形成装置では、図8及び図9に示して前述した従来例のワイヤ方式のコロナ帯電器51の代わりに、図3及び図4に示す放電装置22を転写搬送ベルト7から定着装置18への転写材Sの受け渡し部分の転写材Sのトナー画像面側に配置したものであり、この場合の被帯電体である紙や合成樹脂等により構成される転写材Sと放電装置22との離間間隔は、例えば10mm〜50mmに設定されている。
【0044】
転写材Sは4つのプロセスステーション1a〜1dを通過する時、各転写ローラ14a〜14dによる4回の転写工程を経るため大量の電荷を受け、例えば−3000V程度の高電位が印加されて電荷を保持する。
【0045】
そのため、転写搬送ベルト7の駆動ローラ8の周面により構成される分離部分で剥離放電現象が起こり、転写材S上に転写されたトナー画像が放電パターンに沿って乱れる現象が発生する。特に転写材Sの抵抗が高く、帯電し易くなる低温低湿環境での画像形成や両面画像形成時に一度、1面目の画像形成で定着工程を通過して乾燥した状態の転写材Sの2面目の画像形成時において顕著に発生する。
【0046】
この剥離放電現象による画像乱れを防止するために、図1に示すように、放電装置22を記録媒体搬送経路上における転写搬送ベルト7と定着装置18との間に配置し、該転写搬送ベルト7から転写材Sが分離する駆動ローラ8の周面上で、例えば、放電装置22の針状電極23の針先端23a相互の離間距離(ピッチ)P(mm)=8(mm)、放電装置22の針状電極23の針先端23aと放電補助金属板24(24a,24b)との離間距離D(mm)=4(mm)、針状電極23と放電補助金属板24との間に印加する電圧V(kV)=3.8(kV)に設定した条件で放電装置22を用いてコロナ放電を発生させる。
【0047】
転写材Sが存在しない場合、放電装置22のコロナ放電により、例えば、60μAの放電電流の略全てが放電補助金属板24(24a,24b)に対して流れ込むが、この状態から高電位(上述の例えば−3000V)が印加された転写材Sが、例えば、100mm/secの速度で放電装置22に対向する被帯電体として通過すると、針状電極23付近の電場の変化によりコロナ放電電流が上述の60μAから、例えば、70μAに増加し、更にその一部が図2に示すように、転写材Sにイオン風として流れることで転写材Sの除電が行われ、剥離放電による画像不良を防止することが出来る。
【0048】
転写材Sにイオン風として流れ込む電流量は、この場合、多くとも3μA以下である。図7は針状電極23に対する入力電流と放電補助金属板24(24a,24b)に流れ込む電流との関係の一例を示す概略図である。
【0049】
上記構成によれば、転写材Sが転写搬送ベルト7から剥離される時に放電装置22のコロナ放電により該転写材Sの除電を行い、剥離放電を防止することが出来る。
【0050】
従って、図8及び図9に示したタングステンワイヤ52を用いたコロナ帯電器51のようにタングステンワイヤ52が切れる等の心配が無く、リーク等の安全対策の必要もなく、長寿命で安定した放電性能を発揮し得る放電装置22が提供出来る。
【0051】
尚、前記実施形態においては、放電装置22を用いてインライン方式の転写材Sの除電を行なう場合の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、画像形成装置内における所定の部材である感光体ドラム2a〜2d、転写搬送ベルト7、定着装置18等の帯電または除電を行なう場合においても適用可能である。
【0052】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、放電装置の針状電極の針先端相互の離間距離(ピッチ)と、針状電極の針先端と放電補助部材との離間距離と、を適切に設定することで、放電性能の安定した安全性の高い放電装置を提供することが出来る。
【0053】
また、この放電装置を特に電子写真方式の画像形成装置に適用することで、放電現象による画像不良を防止することが出来、所定の部材の帯電または除電を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す断面説明図である。
【図2】本発明に係る放電装置の配置構成を示す部分拡大図である。
【図3】本発明に係る放電装置の第1実施形態の構成を示す斜視説明図である。
【図4】本発明に係る放電装置の第2実施形態の構成を示す斜視説明図である。
【図5】第1実施形態の放電装置での放電開始電圧を示す図である。
【図6】第1実施形態の放電装置において、針状電極の針先端と放電補助部材との離間距離D(mm)を4(mm)に設定したときの複数の針状電極の針先端相互の離間距離(ピッチ)P(mm)が2(mm)、3(mm)、4(mm)、6(mm)、8(mm)、10(mm)、12(mm)における各印加電圧と放電電流との関係を示す図である。
【図7】記録媒体として用紙が放電装置を通紙される際の電流量の時間的変化を示す図である。
【図8】従来の画像形成装置の構成を説明する図である。
【図9】ワイヤ方式のコロナ帯電器の構成を示す図である。
【符号の説明】
1a〜1d…プロセスステーション、2a〜2d…感光体ドラム、3a〜3d…1次帯電器、4a〜4d…露光装置、5a〜5d…現像装置、6a〜6d…クリーニング手段、7…転写搬送ベルト、8…駆動ローラ、9…吸着対向ローラ、10,11…テンションローラ、12…吸着ローラ、13…吸着バイアス電源、14a〜14d…転写ローラ、15…給送カセット、16…給送ローラ、17…レジストローラ対、18…定着装置、19…排出トレイ、20…再給送ガイド、21…再給送ローラ、22…放電装置、23…針状電極、23a…針先端、24,24a,24b…放電補助金属板、25,25a,25b…絶縁スペーサ、26…高圧直流電源、S…転写材
Claims (6)
- 放電装置を有し、前記放電装置は、複数の突起を有する電極と、前記電極と電位差を有して前記電極の放電を補助する放電補助部材と、を有し、前記電極の複数の突起の先端の相互間距離を単位mmで表したときの値をP、前記電極の突起の先端と前記放電補助部材との間の距離を単位mmで表した値をDとすると、P≧Dの関係を有する画像形成装置において、
D≧3であることを特徴とする画像形成装置。 - 放電装置を有し、前記放電装置は、複数の突起を有する電極と、前記電極と電位差を有して前記電極の放電を補助する放電補助部材と、を有し、前記電極の複数の突起の先端の相互間距離を単位mmで表したときの値をP、前記電極の突起の先端と前記放電補助部材との間の距離を単位mmで表した値をD、前記電極と前記放電補助部材との間の電位差を単位kVで表したときの値をV、とすると、P≧D≧V の関係を有する画像形成装置において、
D≧3であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記補助電極が接地されていることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記放電補助部材と前記電極は板状であり、前記放電補助部材と前記電極は平行に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記放電装置が転写材を除電することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 転写材にトナー画像を転写する転写手段と、転写材にトナー画像を定着する定着手段を有し、転写材が前記転写手段を経て前記定着手段へ進入する画像形成装置において、
前記放電装置が、前記転写手段と前記定着手段の間に配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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