JP4261833B2 - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被帯電体をコロナ放電により帯電させる帯電装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からカラー画像形成装置において、画像品質が高く画像形成速度の速い画像形成装置として、タンデム型の画像形成装置が知られている。
【０００３】
図６にその一例を示す。同図に示すカラー画像形成装置200は、複数の感光体ドラム71が配置され、それぞれの色のトナーによる画像を形成している。各色のトナー像は、静電転写ベルト72に静電吸着された転写材Ｓに順次転写されることにおり、カラー画像が形成されていく。
【０００４】
トナー像転写後の転写材Ｓは、静電転写ベルト72から分離されて定着器73に搬送され、加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。
【０００５】
上記のような構成の画像形成装置では、転写材Ｓが長時間低湿度状態にさらされた場合や低温低湿度環境下における両面プリント時等においては、以下のような不具合の生じることがある。
【０００６】
すなわち、転写材Ｓを静電転写ベルト72から分離する際に転写材Ｓが乾燥して高抵抗になっていると、転写材Ｓと静電転写ベルト72との間で放電が生じ、転写材Ｓ上のトナー像が乱れることがあった。あるいは、転写材Ｓの分離後、転写材Ｓ上に転写ローラ74に印加されるバイアスとは逆極性、すなわち負極性の過剰な電荷が蓄積しているため、分離後から定着器73までの搬送路上における不図示のガイド部材との接触や搬送時の振動や転写材Ｓに加わる衝撃等により、転写材Ｓに蓄積した電荷が乱されることにより転写材Ｓ上のトナー像が乱れるという画像不良の生じることがあった。
【０００７】
一方、これらを防止するために転写材Ｓが静電転写ベルト72から分離する分離部75において、転写後の帯電手段としてコロナ帯電器76を配置し、放電部に正極性の高電圧を印加する。すると、放電部より正電荷を帯びたイオンが発生しこれによって転写材Ｓに蓄積した負電荷が中和されて除電されることにより上記画像乱れは生じなくなる。
【０００８】
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、通常は例えばφ60μmのタングステンワイヤーに高電圧を印加する方式が採用される。しかし、ワイヤー方式のコロナ帯電器は放電が安定して効果が得られやすい特徴があるが、ワイヤーが汚れた時などの清掃時や、シートジャム時等にワイヤーの切断が発生しやすく、寿命や安全対策等に難しさがあった。
【０００９】
一方、針状帯電器はワイヤー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効果が安定しにくく、帯電器開口部にグリッドを用いたり、針各々を電気的に分離し、独立した抵抗を設けるなど、コロナ放電電流を安定化するための複雑な構成が必要などの欠点があった。このため、簡単な構成で安定した放電性能を持つ針状帯電器が望まれていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、針先近傍および対向の金属板に接触及び近傍に樹脂部材が存在すると、放電が安定しにくくなり、画像不良の原因となってしまう問題がある。針先が剥き出しになっていると搬送中のシートが針先に触れるおそれがり、また針先が鋭利であるため、ユーザが針先に触れることは好ましくない。そのためユーザ保護の壁やシートが針先に接触することを防止する壁を配置しなければならず、針状帯電器からの放電を不安定にさせていた。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定した放電を達成しながら、電極がシートに触れることを防ぐことのできる帯電装置及びこれを備えた画像形成装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、先端部に複数の突起を有する電極と、前記電極の前記突起の配列方向と直交する方向の両側に前記電極と間隔をもって配置される金属部材と、前記電極と一方の前記金属部材との間に配置される第１の絶縁部材と、前記電極と他方の前記金属部材との間に配置される第２の絶縁部材と、を有し、移動する被帯電体をコロナ放電により帯電させる帯電装置において、前記電極の複数の突起は、被帯電体の移動方向と直交する方向に一列になっており、前記第１の絶縁部材は、前記電極の先端よりも前記被帯電体の方向に突出した複数のガード部を有し、前記複数のガード部の先端は、前記電極の前記突起と前記突起の全ての間を、被帯電体の移動方向において前記電極より前記第２の絶縁部材側に突出していることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係る帯電装置を備えた画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１乃至図５を参照して第１実施形態について説明する。なお、図１は多色画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す縦断面説明図であり、図２は帯電装置の部分の断面説明図、図３は帯電装置の斜視説明図、図４は絶縁部材の形状を示す斜視説明図、図５は絶縁部材の形状を示す断面説明図である。
【００１５】
｛多色画像形成装置｝
まず多色画像形成装置の全体構成について、図１を参照して説明する。同図に示す多色画像形成装置100は、垂直方向に並設された４個の感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備えた画像形成手段によってカラー画像を形成するものである。
【００１６】
感光体ドラム１は、駆動手段（不図示）によって、同図中、反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム１表面を均一に帯電する帯電装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１上の静電潜像を形成するスキャナユニット３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、感光体ドラム１上のトナー像を転写材Ｓに転写させる静電転写ユニット５、転写後の感光体ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）等が配設されている。
【００１７】
ここで、感光体ドラム１と帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６は一体的にカートリッジ化され、カートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を形成している。以下、感光体ドラム１から順に説明する。
【００１８】
（感光体ドラム）
感光体ドラム１は、例えば直径30mmのアルミシリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成したものである。感光体ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ(不図示)からの駆動力が伝達されることにより、反時計周りに回転駆動される。
【００１９】
（帯電装置）
帯電装置２としては、接触帯電方式のものを使用することができる。帯電部材は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光体ドラム１表面に当接させるとともに、このローラに帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させるものである。
【００２０】
（スキャナユニット）
スキャナユニット３は、感光体ドラム１の略水平方向に配置され、レーザーダイオード（不図示）によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモータ（不図示）によって高速回転されるポリゴンミラー９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）に照射される。ポリゴンミラー９に反射した画像光は、結像レンズ10（10ａ，10ｂ，10ｃ，10ｄ）を介して帯電済みの感光体ドラム１表面を選択的に露光して静電潜像を形成するように構成している。
【００２１】
（現像装置）
現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを夫々収納した現像器から構成される。
【００２２】
（静電転写ベルト）
すべての感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向し、接するように循環移動するシート搬送手段としての静電転写ベルト11が配設される。静電転写ベルト11は10¹¹〜10¹⁴Ω・cmの体積固有抵抗を持たせた厚さ約150μmのフィルム状部材で構成される。この静電転写ベルト11は、垂直方向に４軸でローラに支持され、図中左側の外周面に転写材Ｓを静電吸着して上記感光体ドラム１に転写材Ｓを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Ｓは静電転写ベルト11により転写位置まで搬送され、感光体ドラム１上のトナー像を転写される。
【００２３】
この静電転写ベルト11の内側に当接し、４個の感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向した位置に転写ローラ12（12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ）が並設される。これら転写ローラ12から正極性の電荷が静電転写ベルト11を介して転写材Ｓに印可され、この電荷による電界により、感光体ドラム１に接触中のシートに、感光体ドラム１上の負極性のトナー像が転写される。
【００２４】
静電転写ベルト11は周長約700mm、厚み150μmのベルトであり、駆動ローラ13、従動ローラ14ａ，14ｂ、テンションローラ15の４本のローラにより掛け渡され、図１の矢印方向に回転する。これにより、上述した静電転写ベルト11が循環移動して転写材Ｓが従動ローラ14ａ側から駆動ローラ13側へ搬送される間にトナー像を転写される。
【００２５】
（帯電器）
静電転写ベルト11の転写材搬送方向最下流には、印字画像面に面する側にコロナ帯電器31が配置されている。前述したように、コロナ帯電器31は、高圧を印加することにより放電部より正電荷を帯びたイオンを発生させ、転写材Ｓに蓄積した電荷を除去することを目的としている。
【００２６】
（給送部）
給送部16は、画像形成部に転写材Ｓを給送搬送するものであり、複数枚の転写材Ｓが給送カセット17に収納されている。画像形成時には給送ローラ18（半月ローラ）、レジストローラ対19が画像形成動作に応じて駆動回転し、給送カセット17内の転写材Ｓを１枚毎分離給送するとともに、転写材Ｓ先端はレジストローラ対19に突き当たり一旦停止し、ループを形成した後静電転写ベルト11の回転と画像書出し位置の同期をとって、レジストローラ対19によって静電転写ベルト11へと給送されていく。
【００２７】
（定着部）
定着部20は、転写材Ｓに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、ヒータを内蔵して回転する定着ローラ21ａと、これに圧接して転写材Ｓに熱及び圧力を与える加圧ローラ21ｂとからなる。その下流には排出ローラ対23があり、転写材Ｓを装置本体外に排出する。また、定着ローラ対21と排出ローラ対23との間には排出センサ（不図示）を配置しており、転写材Ｓが確実に本体外に排出できたか、定着ローラ対21に巻きついていないかをモニターしている。
【００２８】
（両面パス）
すなわち、感光体ドラム１上のトナー像を転写した転写材Ｓは定着部20を通過する際に定着ローラ対21で搬送されるとともに、定着ローラ対21によって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材Ｓ表面に定着される。
【００２９】
両面パスは、静電転写ベルトユニット５の裏面部に形成されている。両面パスには搬送ローラ25，26が配置され、図中下方向に転写材Ｓを搬送していく。最下点にはシートの搬送方向を変えるべくＵターンパス27があり、Ｕターンパス27に導かれた転写材Ｓはレジストローラ対19に再給送されていく。
【００３０】
（画像形成動作）
画像形成の動作としては、プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが、印字タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが、反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ７に対応するスキャナユニット３が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ２は感光体ドラム１の周面に一様な電荷を付与し、スキャナユニット３は、その感光体ドラム１周面に画像信号に応じて露光を行って感光体ドラム１周面上に静電潜像を形成する。現像装置４内の現像ローラは、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム１周面上にトナー像を形成（現像）する。
【００３１】
最上流にある感光体ドラム１周面上のトナー像の先端が、静電転写ベルト11との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に転写材Ｓの印字開始位置が一致するように、レジローラ対19が回転を開始して転写材Ｓを静電転写ベルト11へ給送する。
【００３２】
転写材Ｓは静電吸着ローラ22と静電転写ベルト11とによって挟み込むようにして静電転写ベルト11の外周に圧接し、かつ静電転写ベルト11と静電吸着ローラ22との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写材Ｓと静電転写ベルト11の誘電体層に電荷を誘起し、転写材を静電転写ベルト11の外周に静電吸着するように構成している。これにより、転写材Ｓは静電転写ベルト11に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。
【００３３】
このように搬送されながら転写材Ｓは、各感光体ドラム１と転写ローラ12との間に形成される電界によって、各感光体ドラム１のトナー像を順次転写される。
【００３４】
４色のトナー像を転写された転写材Ｓは、コロナ帯電器31により、静電転写ベルト11から除電分離されて定着部20に搬入される。転写材Ｓは、定着部20で上記トナー像を熱定着された後、排出ローラ対23によって、排出部24から画像面を下にした状態で本体外に排出される。
【００３５】
両面印字の動作について説明する。プリンタ本体は、両面印字の信号を受け取ると、転写材Ｓが定着ローラ対21を抜けたことを排出センサ（不図示）にて検知する。その検出信号により、排出ローラ対23は逆回転を行い、両面パスに転写材Ｓを導いていく。両面パスに入った転写材Ｓは搬送ローラ25，26により、Ｕターンパス27を通り、レジストローラ対19まで搬送されていく。その後、表面印字と同様の画像形成プロセスで印字が完了し、転写材Ｓは排出部24より装置本体外に排出される。
【００３６】
｛帯電装置｝
次に本発明の特徴部分である帯電装置としてのコロナ帯電器31に関わる構成について図２により詳細に説明する。
【００３７】
コロナ帯電器31は、主に鋸歯状の放電電極部材32とその上下に配置された絶縁部材33，34、及び金属製のシールド板35（35ａ，35ｂ）とで構成されている。放電電極部材32は、鋸歯形状部以外の箇所において、絶縁部材33，34によって挟みこまれ、その位置を決定している。放電電極部材32は、厚さ0.1mmのステンレス鋼で構成され、鋸歯先端部36がシャープなエッジとなるよう打ち抜き加工が施されている。放電電極部材32にＤＣ：＋4000Ｖ程度の高電圧バイアスを印加することによりプラスイオンを発生させ、転写材Ｓの除電を行う。放電電極部材32は、その端部に高圧を印加するための電気的接点部（不図示）が設けられている。
【００３８】
絶縁部材33，34は、鋸歯先端部36（放電部となる突起部）とシールド板35（35ａ，35ｂ）との位置関係を精度良く決定するとともに、印加される高圧がシールド板35（35ａ，35ｂ）に直接漏電しないよう、沿面距離を確保する役割を担っている。絶縁部材33，34は絶縁性能が高いガラス入りの樹脂で作られている。鋸歯先端部36とシールド板35（35ａ，35ｂ）との距離は、非常に重要なものであり、距離のバラツキや変化によって放電電流が変化し、除電分離性能を不安定にさせてしまう。そのため、絶縁部材33，34の厚み寸法は厳しく管理されている。
【００３９】
（シールド部材の形状）
図３にシールド板35の形状について説明する。なお、図３はシールド板の形状をわかりやすくするため、絶縁部材33，34は省略して表示している。
【００４０】
シールド板35（35ａ，35ｂ）は上下の面とも一体化されており、厚さ１mmのステンレス鋼で作られている。シールド板35（35ａ，35ｂ）に放電電極部材32をはさみ込んだ絶縁部材33，34を位置決めし、ビス37で固定することでコロナ帯電器31が完成する。シールド板35（35ａ，35ｂ）の上下面の位置は、部品状態で寸法が管理されているとともに、絶縁部材33，34の厚みによっても規制されていることになる。
【００４１】
図２に示すように、シールド板35の上部には、アルミ板でつくられた伝熱板38がコロナ帯電器31を覆う形で配置されている。この伝熱板38は定着ローラ21ａ近傍部（高温部）において、スペーサ40によってシールド板35と約１mmの隙間を空けた形で位置しており、定着ローラ21ａから離れた位置（低温部）では、シールド板35と絶縁部材33との間に挟まるような形でビス37により固定されており、ユニットを形成している。
【００４２】
（絶縁部材の形状）
次に、図４及び図５に前記絶縁部材の形状について説明する。下部に位置する絶縁部材64には放電電極部材32の先端よりも突出するようにカギ状のガード部65が形成されている。このガード部65の位置は、放電電極部材32の先端部から、放電に影響のない位置に配置されていて、針先から最短距離で2.5mm離れるように、針相互の間に位置するように配置されている。
【００４３】
また、ガード部外壁間ピッチを５mm、ガード部外壁から針先までの距離を２mmとし、針先からユーザの指を保護及びシートがコロナ放電器に飛び込むのを防止して放電極部材先端部に接触することを防止している。そして、ガード部65はシールド板35ａから所定の距離を離れていて、放電を妨げない距離になっている。
【００４４】
また、ガード部65の先端側である上部に位置する絶縁部材33には凹部33ａが形成されている。これにより、万一、シートがシールド板35ａと絶縁部材33のガード部65の間に投入した場合においても、該シート先端は凹部33ａに入り込むようになり、放電電極部材32に接触することがないようになっている。
【００４５】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態ではガード部６５をカギ状にした例を示したが、必ずしもカギ状である必要はなく、ユーザの指等が針先に触れない形状であればよい。
【００４６】
また、前述した実施形態ではベルト部材によってシートを静電吸着して搬送してカラー画像を形成するカラー画像形成装置を例示したが、前述した帯電装置はモノクロ画像装置において、シートへの帯電、或いは除電を行うため帯電装置として有効に用いることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極間にガード部を設けることで安定した性能を満足しながら、除電針の針先からユーザを守ることができ、また、電極にシートが突入することでの弊害を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多色画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す縦断面説明図である。
【図２】帯電装置の部分の断面説明図である。
【図３】帯電装置の斜視説明図である。
【図４】絶縁部材の形状を示す斜視説明図である。
【図５】絶縁部材の形状を示す断面説明図である。
【図６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
Ｓ …転写材
１ …感光体ドラム
２ …帯電装置
３ …スキャナユニット
４ …現像装置
５ …静電転写ユニット
６ …クリーニング装置
９ …ポリゴンミラー
10 …結像レンズ
11 …静電転写ベルト
12 …転写ローラ
13 …駆動ローラ
14ａ，14ｂ …従動ローラ
15 …テンションローラ
16 …給送部
17 …給送カセット
18 …給送ローラ
19 …レジストローラ対
20 …定着部
21ａ …定着ローラ
21ｂ …加圧ローラ
22 …静電吸着ローラ
23 …排出ローラ対
24 …排出部
25，26 …搬送ローラ
27 …ターンパス
31 …コロナ帯電器
32 …放電電極部材
33，34 …絶縁部材
33ａ …凹部
35 …シールド板
36 …鋸歯先端部
37 …ビス
38 …伝熱板
40 …スペーサ
65 …ガード部
100 …多色画像形成装置

Claims (3)

1. 先端部に複数の突起を有する電極と、前記電極の前記突起の配列方向と直交する方向の両側に前記電極と間隔をもって配置される金属部材と、前記電極と一方の前記金属部材との間に配置される第１の絶縁部材と、前記電極と他方の前記金属部材との間に配置される第２の絶縁部材と、を有し、移動する被帯電体をコロナ放電により帯電させる帯電装置において、
   前記電極の複数の突起は、被帯電体の移動方向と直交する方向に一列になっており、前記第１の絶縁部材は、前記電極の先端よりも前記被帯電体の方向に突出した複数のガード部を有し、前記複数のガード部の先端は、前記電極の前記突起と前記突起の全ての間を、被帯電体の移動方向において前記電極より前記第２の絶縁部材側に突出していることを特徴とする帯電装置。
2. シートを搬送するための搬送手段と、搬送されるシートにトナー像を転写して画像形成する画像形成手段と、搬送されるシートに放電してシートを帯電する請求項１記載の帯電装置を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記搬送手段はシートを静電吸着して搬送するベルト部材を有し、前記帯電装置は前記ベルト部材から分離されたシートを帯電することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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