JP4436815B2 - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置の感光体の表面を均一の電位に帯電させる帯電装置、及び、この帯電装置を備えた画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成処理では、感光体の表面に対して帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程が順次行われる。帯電工程では、帯電装置を用いて感光体の表面を均一の電位に帯電させる。帯電装置として、感光体の表面に接触しない非接触式の帯電装置がある。非接触式の帯電装置は、高圧電源が印加された電極からの放電により感光帯の表面を帯電させる。
電極として直径数10〜150μmのチャージャ線を用いた帯電装置では、高圧電源の印加による放電時にチャージャ線からオゾンが発生し、環境を汚染する。
このため、帯電装置として、高圧電源の印加時に発生するオゾンの量が少ない針電極を用いたものがある。針電極は、感光体の表面に向かって延出した複数の針を感光体の移動方向に直交する方向に沿って配列している。針電極の針には、高圧電界を発生する部分に周囲の塵埃が吸着する。これを放置すると、針電極から適正な放電を行うことができなくなる。
そこで、従来の帯電装置では、針電極の針を挟んで対向する一対のパッド部材を、複数の針の配列方向に沿って移動自在に備えたものがある(例えば、特許文献1参照。)。パッド部材を複数の針の配列方向に沿って移動させることにより、パッド部材を複数の針の表面に順次接触させ、針に付着した塵埃を除去する。
特開平11−338265号公報
しかしながら、従来の帯電装置に備えられるパッド部材は、例えばフェルト等を素材としている。このため、パッド部材に充分な弾性力を与えることができず、針電極の針の先端が変形を生じ易い。針との接触によって切断されたフェルトの繊維が、針の表面に付着して針電極を汚損する。また、パッド部材は、針の配列方向に平行な側面に接触するため、高圧電界の発生によって最も塵埃が付着し易い針の先端部の全面を確実に清掃することができない。
この発明の目的は、針電極の針の先端が埋没する弾性体を針の先端側で複数の針の配列方向に沿って移動させることにより、針の変形や繊維の付着を生じることなく、針の先端部の全面を確実に清掃することができる帯電装置、及び、この帯電装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
(1)この発明の帯電装置は、薄い帯状の金属材料における感光体の表面に対向する端部から延出した複数の針を一方向に等間隔で配列した針電極と、前記感光体の表面と前記針電極との間で前記複数の針の配列方向に沿って移動自在に配置された清掃ローラと、前記針電極を保持するホルダであって前記配列方向に直交する断面形状が前記配列方向の少なくとも前記複数の針の配列範囲内で一定であるホルダと、前記ホルダに前記配列方向に直交する方向への移動を規制されて保持された支持体であって前記清掃ローラを回転自在に支持する支持体と、を備え、前記清掃ローラの移動時に前記複数の針のそれぞれの先端部が順に前記清掃ローラの表面から内部に埋没した後に前記清掃ローラの内部から露出し、前記複数の針のうちの最大2つで少なくとも1つの針が前記清掃ローラに常時埋没するように前記複数の針の間隔と前記清掃ローラの直径との関係を設定したことを特徴とする。
この構成では、清掃部材が移動することで、針電極の複数の針の先端部が、順に清掃部材の内部に没入及び抜脱される。各針の先端部が清掃部材の内部に没入する時、及び、清掃部材の内部から抜脱される時に、各針の先端部の全面が清掃部材に接触し、清掃部材によって各針の先端部の全面が清掃される。
また、清掃ローラが、支持体に回転自在に支持されている。支持体は、針電極の複数の針の配列方向に直交する面内での移動を規制されてホルダに保持されており、ホルダの配列方向に直交する断面形状は複数の針の配列範囲内で一定にされている。したがって、支持体は、複数の針の配列範囲内でホルダに沿って複数の針の配列方向に移動自在である。支持体が複数の針の配列方向に沿って移動すると、清掃ローラは内部に没入する針からの抵抗によって回転し、清掃ローラから針に対して配列方向に作用する抵抗が緩和される。
さらに、ホルダに沿って複数の針の配列方向に移動する支持体に回転自在に支持された清掃ローラに、最大2つで少なくとも1つの針が常時埋没する。したがって、支持体の移動にともなって清掃ローラが確実に回転し、針に作用する抵抗が確実に軽減される。
)この発明の帯電装置は、上記(2)又は(3)の構成に、軸体をさらに備えたものとすることができる。軸体は、支持体に第1の端部が固定されるとともに第2の端部がホルダの前端部に露出し、配列方向におけるホルダの2個所で配列方向に移動自在に支持される。
この構成では、軸体が、支持体を含むホルダの3個所で、複数の針の配列方向に沿って移動自在に支持される。軸体は、安定してホルダの前面側から引出され、押し込まれる。支持体は、配列方向に沿って円滑に移動する。
)この発明の帯電装置は、上記(2)又は(3)の構成に、スクリューネジ、ネジ体及び駆動源をさらに備えたものとすることができる。スクリューネジは、ホルダにおいて配列方向に平行な軸周りに回転自在に支持されており、ネジ部の長さが少なくとも配列範囲に等しい。ネジ体は、支持体に固定されており、スクリューネジに螺合する。駆動源は、スクリューネジに正逆両方向の回転を供給する。
この構成では、支持体に固定されたネジ体が、駆動源から回転を供給されるスクリューネジに螺合している。支持体は、ホルダに対して配列方向に直交する面内での移動を規制されており、配列方向の軸周りに回転しない。スクリューネジの回転は、スクリューネジの軸方向への移動力に変換されてネジ体及び支持体に伝達される。駆動源からスクリューネジに正逆両方向の回転を供給することで、支持体が複数の針の配列方向に沿って往復移動する。
(4)この発明の帯電装置は、上記(1)乃至()の何れかの構成の配列方向における感光体の表面の画像形成領域を除く範囲内に清掃ローラの待機位置が設定されているものとすることができる。
この構成では、清掃処理を行っていない清掃部材は、複数の針の配列方向における感光体の表面の画像形成領域を除く範囲で停止する。停止中の清掃部材が、感光体を使用した画像形成処理に支障を来たすことがない。
(5)この発明の帯電装置は、上記(1)乃至(4)の何れかの構成の清掃ローラが、針の素材よりも低い硬度の研磨剤を含有した弾性体であるものとすることができる。
この構成では、針電極の複数の針が、針の素材よりも低い硬度の研磨剤を含有した弾性体によって清掃される。したがって、清掃部材に対して没入及び抜脱される際の針の磨耗が抑制される。
)この発明の画像形成装置は、感光体を介して電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置であって、上記(1)乃至()の何れかの帯電装置を備えている。
この構成では、清掃部材が移動することで、画像形成装置に備えられた針電極の複数の針の先端部が、順に清掃部材の内部に没入及び抜脱される。各針の先端部が清掃部材の内部に没入する時、及び、清掃部材の内部から抜脱される時に、各針の先端部の全面が清掃部材に接触し、清掃部材によって各針の先端部の全面が清掃される。
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)針電極の複数の針の先端部を順に清掃部材の内部に没入及び抜脱させ、各針の先端部の全面が清掃部材に接触させて、針の変形や繊維の付着を生じることなく、針の先端部の全面を確実に清掃することができる。
(2)支持体を複数の針の配列範囲内でホルダに沿って複数の針の配列方向に移動自在にすることで、清掃部材を内部に没入する針からの抵抗によって回転させることができ、清掃部材から針に対して配列方向に作用する抵抗を緩和して針の変形を確実に防止できる。
(3)支持体に回転自在に支持された清掃部材に、少なくとも1つの針を常時埋没させることで、支持体の移動にともなって清掃部材を確実に回転させることができ、針に作用する抵抗を確実に軽減することができる。
(4)支持体を含むホルダの3個所で、複数の針の配列方向に沿って移動自在に支持することで、軸体を安定してホルダの前面側から挿脱することができ、支持体とともに清掃部材を配列方向に沿って円滑に移動させることができる。
(5)支持体に固定されたネジ体を駆動源から回転を供給されるスクリューネジに螺合させることにより、スクリューネジの回転をスクリューネジの軸方向への移動力に変換してネジ体及び支持体に伝達することができる。駆動源からスクリューネジに正逆両方向の回転を供給して、支持体を複数の針の配列方向に沿って往復移動させることができる。
(6)清掃処理を行っていない清掃部材を複数の針の配列方向における感光体の表面の画像形成領域を除く範囲で停止させることで、停止中の清掃部材が感光体を使用した画像形成処理に支障を来たすことを防止できる。
(7)針電極の複数の針を針の素材よりも低い硬度の研磨剤を含有した弾性体によって清掃することで、清掃部材に対して没入及び抜脱される際の針の磨耗を抑制しつつ、針の先端部の全面を確実に清掃することができる。
以下に、この発明の最良の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、この発明の実施形態に係る帯電装置1を適用した画像形成装置100の構成を示す断面図である。画像形成装置100は、用紙(OHP等の記録媒体を含む。)に画像を形成する画像形成モードとしてコピアモード、プリンタモード、FAXモードを有し、各モードはユーザによって選択され、また両面印刷が可能である。
画像形成装置100は、原稿読取部10、給紙部20、画像形成部30、排紙部40及び図示しない操作パネル部等から構成される。原稿読取部10は、装置本体の上部に配置され、プラテンガラス11、原稿載置トレイ12及びスキャナ光学系13等から構成される。スキャナ光学系13は、光源14、反射ミラー15A〜15C、光学レンズ16及びCCD(Charge Coupled Device)17を有する。光源14は、プラテンガラス11に載置された原稿又は原稿載置トレイ12から原稿搬送路R上を搬送される原稿に光を照射する。反射ミラー15A〜15Cは、原稿からの反射光を反射させて光学レンズ16に導く。光学レンズ16は、反射ミラー15A〜15Cによって導かれた反射光をCCD17に結像する。CCD17は、反射光に応じた電気信号を出力する。
給紙部20は、装置本体の下部に配置され、給紙トレイ21及びピックアップローラ22を備えている。給紙トレイ21は、画像形成時に用紙搬送路S1に給紙すべき用紙を収納する。ピックアップローラ22は、回転して給紙トレイ21に載置された用紙を用紙搬送路S1に給紙する。
画像形成部30は、原稿読取部10の下方の手差トレイ22側に配置され、レーザスキャニングユニット(以下、LSUと言う。)37、感光体ドラム31及び定着装置36を有している。感光体ドラム31の周囲には、帯電装置1、現像装置33、転写装置34及びクリーナユニット35が感光体ドラム31の回転方向である図1に示す矢印の方向に沿ってこの順に配置されている。
排紙部40は、給紙トレイ21の上方に配置され、排紙ローラ41、排紙トレイ4を備えている。排紙ローラ41は、用紙搬送路S1上を搬送されてきた用紙を排紙トレイ42に排出する。排紙ローラ41は、可逆回転が可能であり、用紙の両面に画像形成を行う際、用紙搬送路S1上を搬送されてきた表面の画像形成が終了した用紙を挟持した状態で、上記用紙を用紙を排出する回転方向とは逆方向に回転して用紙搬送路S2に搬送する。これにより、用紙の表裏面を反転させて裏面が感光体ドラム31に対向し、裏面にトナー画像の転写が行われる。排紙トレイ42は、排紙ローラ41から排出された用紙を積層して収納する。
操作パネル部に設けられたスタートキーが押下されると、画像形成装置100は、ピックアップローラ22を回転させて用紙搬送路S1に用紙を給紙する。給紙された用紙は、用紙搬送路S1上に設けられたレジストローラ51に搬送される。
レジストローラ51は、用紙の先端部が到達した時には回転を停止している。レジストローラ51は、用紙の先端部が感光体ドラム31と転写装置34との間で感光体ドラム31上に形成されるトナー画像の先端部に一致するタイミングで回転を開始する。
原稿読取部10によって読み取られた画像データは、操作パネル部から入力された条件で画像処理が施された後、LSU37にプリントデータとして送信される。LSU37は、帯電器32によって所定の電位に帯電された感光体ドラム31の表面に、図示しないポリゴンミラー及び各種レンズを介して上記画像データに基づいたレーザ光を照射して静電潜像を形成する。その後、現像装置33に設けられたMGローラ33Aの表面に付着しているトナーが、感光体ドラム31の表面上の電位ギャップに応じて感光体ドラム31の表面に引き寄せられて付着し、静電潜像がトナー像に顕像化される。
感光体ドラム31の表面のトナー像は、転写装置34によって用紙の表面に転写される。この転写工程後に感光体ドラム31の表面に残留したトナーは、クリーナユニット35によって回収される。
転写工程を終了した用紙は、定着装置36を通過することで熱と圧力が加えられるとともにトナー画像が溶融・固着され、排紙ローラ41によって排紙トレイ42に排出される。
図2(A)及び(B)は、帯電装置1の正面断面図及び要部の側面図である。帯電装置1は、針電極2、ホルダ3、支持体4、清掃ローラ5、操作軸6、ケース7を備えている。帯電装置1は、感光体ドラム31の上方に配置される。
針電極2は、薄い帯状の金属材料からなり、下端部から全長にわたって一定の間隔で複数の針2Aが下向きに延出している。複数の針2Aは、針電極2の長さ方向に平行な配列方向Xに沿って配列している。帯電装置1は、針電極2の長手方向を感光体ドラム31の軸方向に平行にして配置される。したがって、配列方向Xは、感光体ドラム31の回転軸に平行である。針電極2の長さは、感光体ドラム31の周面の軸方向の長さよりも長い。
ホルダ3は、樹脂等の絶縁性材料によって構成されており、保持部3A及び端子部3Bを備えている。保持部3Aは、針電極2を保持する。保持部3Aの長さは、針電極2における複数の針2Aの配列範囲よりも長い。保持部3Aは、配列方向Xに直交する面内で、図2(A)中にハッチングで示す一定の断面形状を呈する。端子部3Bは、図示しない端子を収納する。端子は、図示しない高圧電源と針電極2とを接続する。
支持体4は、下面が開放しており、保持部3Aの外側に上方から装着される。支持体4の内側面には、突起4A,4Bが形成されている。支持体4は、内側の上面と突起4A,4Bとの間に保持部3Aを上下方向に挟み、内側の側面で保持部3Aを左右方向に挟む。したがって、支持体4は、配列方向Xに直交する面内での回転を含む移動を規制されている。
清掃ローラ5は、この発明の清掃部材であり、支持体4の下端部に回転自在に支持されている。清掃ローラ5は、一例として、10wt%程度のアルミニウム粉末等の研磨剤を含有したEPDM系ゴム材料又はオレフィン系ゴム材料等の弾性体である。研磨剤の硬度は、例えばSUSである針電極2の素材よりも低く、トナー等の塵埃よりも高く設定されている。清掃ローラ5の周面から内部に針2Aの先端部が埋没する。
清掃ローラ5を構成する弾性体としては、針2Aの没入及び抜脱によって容易に切断されることなく弾性変形することを条件に、公知のゴム材料や樹脂材料のなかから好適な材料を実験的に選択することができる。研磨剤は、針2Aの表面に損傷を与えることなく針2Aの表面からトナーや塵埃を除去できることを条件に、公知の材料から適宜選択して使用することができ、公知の方法で弾性体に含有させることができる。
操作軸6は、この発明の軸体であり、背面側の端部が支持体4の孔部4Cの内部に固定されてる。操作軸6は、図示しない前面側の端部がホルダ3の前面から突出している。
ケース7は、ホルダ3の全長にわたって、支持体4の外側に装着される。ケース7は、針電極2をシールドする。
端子部3Bに収納された端子を介して針電極2に高圧電源が印加されると、針電極2の複数の針2Aのそれぞれの先端部に印加電界が集中し、この部分に放電を発生し易くなる。これによって、複数の針2Aのそれぞれから感光体ドラム31の表面に放電を生じる。この放電によって、感光体ドラム31の表面が、所定の電位に帯電する。
保持部3Aは、配列方向Xに直交する断面形状が、少なくとも複数の針2Aの配列範囲内で一定である。支持体4は、保持部3Aの外側に装着されて配列方向Xに直交する面内での回転を含む移動を規制されている。したがって、支持体4は、保持部3Aに案内されて、少なくとも複数の針2Aの配列範囲内で、配列方向Xに往復移動自在にされている。
図3は、清掃ローラ5の清掃動作を示す図である。支持体4に回転自在に支持された清掃ローラ5の周面には、針2Aの先端部が埋没する。支持体4が配列方向Xに沿って移動すると、清掃ローラ5も支持体4とともに移動する。このとき、清掃ローラ5の周面に複数の針2Aのそれぞれが順次埋没する。清掃ローラ5は、複数の針2Aから周面に作用する抵抗により、回転しつつ配列方向Xに沿って移動する。
清掃ローラ5は、針電極2と感光体ドラム31の周面との間に配置される。清掃ローラ5の直径は、感光体ドラム31の周面に接触しない範囲でできるだけ大きくされている。清掃ローラ5が配列方向Xに移動する際に、少なくとも1つの針2Aの先端部が常に清掃ローラ5の周面から内部に埋没する。このため、清掃ローラ2は、配列方向Xに移動する際に確実に回転し、針2Aの先端部による清掃ローラ5の周面の損傷、及び、清掃ローラ5の周面による針2Aの変形が、最小限に抑えられる。
支持体4における清掃ローラ5の支持位置は、清掃ローラ5の周面に針2Aの先端から所定長さの先端部が埋没するように設定されている。詳細には、図4に示すように、長さL1=1.5mmの針2Aでは、放電領域L2=0.1〜0.2mmであり、清掃ローラ5内に埋没する際に放電領域L2から長さL3=0.3〜0.4mmの範囲で弾性変形を生じるように、埋没距離L4=0.6〜1.0mmに設定している。
清掃ローラ5が支持体4とともに配列方向Xに沿って移動すると、針2Aの先端部が先端から徐々に清掃ローラ5の内部に没入した後、徐々に抜脱されていく。この間に、針2Aの先端部の全面が清掃ローラ5を構成する弾性体に接触し、弾性体が含有する研磨剤によって研磨される。清掃ローラ5は複数の針2Aが順に没入及び抜脱される間に回転するため、少なくとも隣接する針2Aは、清掃ローラ5の周面の異なる位置に埋没する。これによって、針2Aの先端部の全面が、確実に清掃される。
図5は、帯電装置1の側面図である。帯電装置1は、上面側に操作軸6を備えている。操作軸6は、ホルダ3の略全長に匹敵する長さにされている。操作軸6の背面側の端部は、支持体4の孔部4Cに固定されている。ホルダ3の前端部には、装着部9が形成されている。装着部9は、端子部3Bと略同一の外形を呈する。装着部9の背面側には、軸受体8が固定されている。軸受体8は、支持体4と同一の部材が使用されており、上部に孔部4Cを備えている。装着部9の上面には軸受9Aが形成されている。
操作軸6は、軸受体8の孔部4C及び装着部9の軸受9を貫通している。操作軸6の前面側の端部には、把手6Aが装着されている。帯電装置1が、画像形成装置100内に装着されている状態で、端支部3A、軸受体8及び装着部9は、感光体ドラム31の表面における画像形成領域Wの外側の範囲に位置している。また、支持体4は、清掃を行っていない状態では、感光体ドラム31の表面における画像形成領域Wの外側の範囲内に設定された待機位置に位置している。このため、支持体4、端支部3A、軸受体8及び装着部9が感光体ドラム31の表面における画像形成の障害となることがない。
作業者は、帯電装置1の針電極2の清掃時に、把手6Aを摘んで操作軸6を配列方向Xに沿って往復移動させる。これによって、支持体4がホルダ3の支持部3Aに案内されて配列方向Xに沿って往復移動し、支持体4に支持された清掃ローラ5が回転しつつ表面に針電極2の複数の針2Aを順に表面に埋没させていく。
針電極2の複数の針2Aの先端部が順に清掃ローラ5の内部に没入及び抜脱する時に、各針2Aの先端部の全面が清掃ローラ5に接触し、針2Aの変形や繊維の付着を生じることなく、針2Aの先端部の全面が確実に清掃される。
また、操作軸6は、支持体4、軸受体8及び軸受9Aの3点で支持されている。操作軸6を配列方向Xに沿って円滑に往復動作させることができる。
清掃部材として必ずしも清掃ローラ5を用いる必要はなく、支持体4に回転自在に支持される回転体であればよい。
図6は、この発明の別の実施形態に係る帯電装置1の側面図である。この実施形態に係る帯電装置1では、図2〜4に示した帯電装置1の操作軸6に代えてスクリューネジ61及びモータ62を備え、支持体4の孔部4Cに雌ねじ部を形成している。スクリューネジ61には、モータ62の回転が伝達される。モータ62は、この発明の駆動源であり、正逆両方向に回転する。雌ねじ部は、スクリューネジ61に螺合する。
支持体4は、ホルダ3に対して配列方向Xに直交する面内での移動を規制されており、配列方向Xの軸周りに回転しない。スクリューネジ61の回転は、スクリューネジ61の軸方向への移動力に変換されて支持体4に伝達される。モータ62からスクリューネジ61に正逆両方向の回転を供給することで、支持体4を配列方向Xに沿って往復移動させることができる。所定のタイミングでモータ62を駆動することで、針電極2の清掃を自動的に行うことができる。
小型のモータ62を帯電装置1に装着し、帯電装置1を画像形成装置100に装着した時にモータ62が、画像形成装置100に設けられた電源に電気的に接続されるようにすることができる。また、モータ62を画像形成装置100に取り付け、帯電装置1を画像形成装置100に装着した時に、スクリューネジ61の背面側の端部をモータ62の回転軸に機械的に接続する構成とすることもできる。
この発明の実施形態に係る帯電装置1を適用した画像形成装置100の構成を示す断面図である。 帯電装置1の正面断面図及び要部の側面図である。 清掃ローラ5の清掃動作を示す図である。 針電極2の針2Aの清掃ローラ5に対する埋没長さを示す図である。 帯電装置1の側面図である。 この発明の別の実施形態に係る帯電装置1の側面図である。
符号の説明
1 帯電装置
2 針電極
2A 針
3 ホルダ
3A 保持部
4 支持体
5 清掃ローラ
6 操作軸
31 感光体ドラム
100 画像形成装置

Claims (6)

  1. い帯状の金属材料における感光体の表面に対向する端部から延出した複数の針を一方向に等間隔で配列した針電極と、前記感光体の表面と前記針電極との間で前記複数の針の配列方向に沿って移動自在に配置された清掃ローラと、前記針電極を保持するホルダであって前記配列方向に直交する断面形状が前記配列方向の少なくとも前記複数の針の配列範囲内で一定であるホルダと、前記ホルダに前記配列方向に直交する方向への移動を規制されて保持された支持体であって前記清掃ローラを回転自在に支持する支持体と、を備え、前記清掃ローラの移動時に前記複数の針のそれぞれの先端部が順に前記清掃ローラの表面から内部に埋没した後に前記清掃ローラの内部から露出し、前記複数の針のうちの最大2つで少なくとも1つの針が前記清掃ローラに常時埋没するように前記複数の針の間隔と前記清掃ローラの直径との関係を設定したことを特徴とする帯電装置。
  2. 前記支持体に第1の端部が固定されるとともに第2の端部が前記ホルダの前端部に露出した軸体であって前記配列方向における前記ホルダの2個所で前記配列方向に移動自在に支持された軸体をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。
  3. 前記ホルダに前記配列方向に平行な軸周りに回転自在に支持されるとともにネジ部の長さが少なくとも前記配列範囲に等しいスクリューネジと、前記支持体に固定されているとともに前記スクリューネジに螺合するネジ体と、前記スクリューネジに正逆両方向の回転を供給する駆動源と、をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の帯電装置。
  4. 前記清掃ローラは、前記配列方向の前記感光体の表面の画像形成領域を除く範囲内に待機位置が設定されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の帯電装置。
  5. 前記清掃ローラは、前記針の素材よりも低い硬度の研磨剤を含有した弾性体であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の帯電装置。
  6. 感光体を介して電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置であって、請求項1乃至5の何れかに記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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