JP4522172B2

JP4522172B2 - コロナ放電装置およびそれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP4522172B2
Application number: JP2004199483A
Authority: JP
Inventors: 達哉久保; 幸雄乙▲め▼; 明夫辻田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-07-06
Also published as: JP2006023381A

Description

本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリなど電子写真方式の画像形成装置に用いられる帯電装置などのコロナ放電装置に係り、特に鋸歯電極を使用するコロナ放電装置に関するものである。

電子写真方式は、乾式トナーを使用する機器が主流を占め、ページコストが比較的安価であるため、多くの複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に広く使用されている。

従来の画像形成装置に用いる帯電装置は、電極にワイヤを用いるスコロトロン方式の帯電装置が一般的であった。図１２はその帯電装置を示す図であり、図中の２は感光体、１２は感光体２側に向けて開口したシールドケース、１３はシールドケース１２の開口部付近に設けられたグリッド、１４はそのシールドケース１２内に架設されたワイヤ電極である。

このワイヤ電極１４は表面に数μｍの金メッキを施した直径５０〜１００μｍのタングステンワイヤで構成され、−５ｋＶ程度の高電圧を印加することでコロナ放電が生じ、発生したイオンで感光体２の表面を一様に帯電する。

しかし、ワイヤ電極はオゾンの発生量が多く、感光体の電気特性の劣化を招き、生体にも悪影響を与えるといった問題があった。更に、カラー画像形成装置で高印刷速度を得るためには各色毎に印写ユニットをもつタンデム方式が有効であるため、モノクロ画像形成装置に比べてオゾンの発生量が増加して、オゾンの排気機構の強化が必要でコストが高くなり、騒音も大きくなるといった問題があった。

そこで、近年ではワイヤ電極の帯電装置に比べてオゾンの発生量を約１／４に低減できる鋸歯電極を用いた帯電装置が提案され(特開昭６３−１５２７２号公報記載)、実用化されている。この鋸歯電極は板部と、その板部の一方の端部から所定のピッチで一列に配列された多数の鋸歯部とから構成されている。

この鋸歯電極もワイヤ電極と同様に長時間使用すると鋸歯部の先端に異物が付着・堆積してコロナ放電の発生を妨げ、トナー画像上に黒すじとなる画像欠陥が生じる。なお、鋸歯部の先端に付着する異物は、主に飛散トナーや紙粉や雰囲気中の塵などである。

画像欠陥を防止するために、ワイヤ電極では例えば起毛状の清掃部材をワイヤ電極の長手方向に往復移動させて清掃を行なっている。鋸歯電極においても、コロナ放電を特定して発生させるため、耐久性がワイヤ電極に比べて短くなることから、清掃機構が必要である。

起毛状の清掃部材で鋸歯電極を清掃した場合、起毛が鋸歯電極に引掛かり、鋸歯電極が損傷したり、毛が鋸歯電極に付着することがある。この欠点を解消するため、特開平８−２０３６５５号公報には、鋸歯電極を一対の清掃ローラで挟み、清掃ローラを回転させる清掃機構が記載されている。
特開昭６３−１５２７２号公報特開平８−２０３６５５号公報

しかし、鋸歯電極を一対の清掃ローラで挟み、清掃ローラを回転させる清掃機構を備えた帯電装置は、ワイヤ電極を用いた帯電装置に比べて装置全体が複雑になり、大型化ならびにコスト高を招くという欠点を有している。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、簡易な清掃機構で鋸歯電極に付着した異物を有効に取り除くことができるコロナ放電装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、多数の鋸歯部を有する鋸歯電極と、
弾性を有する清掃部材と、前記清掃部材の先端部が突出するように清掃部材を保持する保持部材と、前記保持部材を前記鋸歯電極の長手方向に沿って移動する移動手段とを備えた清掃機構を有するコロナ放電装置において、
前記清掃部材の先端部を前記鋸歯部と鋸歯部の間に前記鋸歯電極の側面から挿入して、前記移動手段により前記保持部材を移動することにより、前記清掃部材の先端部が前記鋸歯部の傾斜部から鋸歯電極の側面にかけて接触する構成になっており、
かつ、前記清掃部材が弾性を有する薄板からなり、前記清掃部材の先端部に前記鋸歯部の傾斜部と交差する傾斜部を有していることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記鋸歯電極の長手方向に沿って所定の間隔をおいて前記清掃部材が少なくとも２つ配置され、その清掃部材の先端部が１枚の前記鋸歯電極に対してその両側から挿入されていることを特徴とするものである。
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記多数の鋸歯部を有する鋸歯電極は、平行に架設された第１鋸歯電極と第２鋸歯電極であり、
前記清掃部材は、前記第１鋸歯電極および第２鋸歯電極を清掃する第１清掃部材と、前記第１鋸歯電極を清掃する第２清掃部材と、前記第２鋸歯電極を清掃する第３清掃部材であり、
前記保持部材は、前記鋸歯電極の長手方向に対して直交する面である第１面と第２面とを有した３つの脚部を設けており、前記３つ脚部は、中央に配置される第１脚部と、前記第１脚部の両側に所定の間隔をおいて配置される第２脚部ならびに第３脚部であり、
前記第１脚部の第１面に前記第１清掃部材が、前記第２脚部の第２面に前記第２清掃部材が、前記第３脚部の第２面に前記第３清掃部材が、それぞれ保持されていて、
前記第１清掃部材の一方の先端部と第２清掃部材の先端部が、前記第１清掃部材の他方の先端部と第３清掃部材の先端部が、それぞれ前記鋸歯電極の長手方向に沿って所定の間隔をおいて対向し、
前記保持部材の第１脚部を前記第１鋸歯電極と第２鋸歯電極の間に挿入するとともに、前記第１〜３清掃部材の各先端部を前記鋸歯部と鋸歯部の間に前記鋸歯電極の側面から挿入することにより、
前記第１鋸歯電極に対して前記第１鋸歯電極の両側から前記第１清掃部材の一方の先端部と第２清掃部材の先端部が挿入され、前記第２鋸歯電極に対して前記第２鋸歯電極の両側から前記第１清掃部材の他方の先端部と第３清掃部材の先端部が挿入されて、
前記移動手段により前記保持部材を第１ならびに第２鋸歯電極の長手方向に沿って移動する構成になっていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記１の手段において、前記清掃部材の側面形状が、三角形の尖端部を有する形状になっていることを特徴とするものである。
本発明の第５の手段は前記１の手段において、前記清掃部材の側面形状が、台形の形状である第１の領域と長方形の形状である第２の領域とを有する五角形の形状になっていることを特徴とするものである。
本発明の第６の手段は前記１の手段において、前記清掃部材の先端部の側面形状が、円弧状の傾斜部を有する形状になっていることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記第２または第３の手段において、前記鋸歯電極の長手方向に沿って配置された前記清掃部材の間隔が、前記移動手段による移動で上流側の清掃部材の先端部が湾曲しても後流側の清掃部材と接触しない間隔であることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は、感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、画像情報に基づいて感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、その静電潜像にトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置と、そのトナー画像を転写材上に転写する転写装置と、感光体に残留している電荷を除去する除電装置とを備えた画像形成装置において、
前記帯電装置、転写装置ならびに除電装置のうちの少なくとも１つが前記第１ないし第７の手段のコロナ放電装置であることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、簡易な清掃機構の構成で鋸歯電極の側面および傾斜部に付着した異物を有効に取り除くことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は実施形態に係る帯電装置の一部を切除した斜視図、図２はその帯電装置に用いる鋸歯電極の拡大正面図、図３は帯電装置に清掃機構を装着した状態を示す斜視図、図４は清掃機構の斜視図、図５は帯電装置に清掃機構を装着した状態での一部断面図、図６は鋸歯電極と清掃部材との係合状態を示す一部斜視図、図７は鋸歯電極と清掃部材との係合状態を示す一部拡大側面図、図８ないし図１０は清掃部材の変形例を示す一部拡大側面図、図１１はその帯電装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。

図１１に示すドラム状の感光体２は表面が有機材料からなり、速度４０ｃｍ／ｓで回転し、本発明の実施形態に係る帯電装置１により感光体２は−６００Ｖ程度に帯電される。

１２００ｄｐｉのＬＥＤからなる露光装置３は画像情報に基づき、感光体２表面の電荷を消去し静電潜像を形成する。この静電潜像に現像装置４からトナーが供給され、感光体２上にトナー画像が形成され、そのトナー画像は転写装置５により用紙などの転写材７上に転写され、そのトナー画像は定着装置８によって転写材７上に定着される。感光体２に残留しているトナーはブラシ状の感光体清掃装置６で清掃されて、次の画像形成に備えられる。図示していないが前記帯電装置１の感光体回転方向上流側には、感光体２上の電荷を除去する除電装置が設けられている。

前記帯電装置１は、感光体２側に向けて開口部を有するシールドケース１２と、そのシールドケース１２内に平行に架設されてコロナ放電を発生させる２枚の鋸歯電極１１ａ，１１ｂと、鋸歯電極１１ａ，１１ｂから一定の間隔をおいてシールドケース１２の開口部付近に張架された多数本のグリッド線を有するグリッド１３とを備えたスコロトロン方式の帯電装置である。

前記シールドケース１２はアース電位に保たれており、鋸歯電極１１に電源から直流の高電圧(約−５ｋＶ)を印加することで、コロナ放電により発生した電荷が感光体２に供給される。グリッド１３には電源から直流の電圧が印加され、これによりグリッド１３は感光体２に流れる電荷量を調整する役割を果す。

前記鋸歯電極１１は板厚が０．１ｍｍ程度のステンレス鋼板をエッチング加工して作られたものであり、図２に示すように板部１１２と、その板部１１２の一方の端部から所定の間隔を持って一列に配列された多数の三角形をした鋸歯部１１１とから構成されている。

鋸歯電極１１（鋸歯部１１１）を清掃する清掃機構９は、清掃部材９１と、これを保持する保持部材９２と、後述する往復移動手段とを備えている。

清掃部材９１は例えばエポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、硬質ポリウレタンなどの適度のこしと弾性を有する薄板状のものから構成されている。本実施形態の場合は図４に示すように、両側に三角形の尖端部１６を有する清掃部材９１ａと、片側に三角形の尖端部１６を有する清掃部材９１ｂ,９１ｃとの３枚が用いられている。

保持部材９２は合成樹脂の成形体からなり、図４に示すように側面形状がＥ字型をしており、中央脚部１０と、その両側に所定の間隔をおいて側脚部15ａ，15ｂとを有している。

図４ならびに図５に示すように、中央脚部１０の手前の前面に前記清掃部材９１ａが、一方の側脚部15ａの後面に前記清掃部材９１ｂが、他方の側脚部15ｂの後面に前記清掃部材９１ｃが、それぞれ固定されている。清掃部材９１の固定には、例えば両面粘着テープ、接着剤、超音波溶着などの適宜な手段が採られる。

このように清掃部材９１を保持部材９２に固定することにより、清掃部材９１ａの一方の尖端部１６と清掃部材９１ｂの尖端部１６が、清掃部材９１ａの他方の尖端部１６と清掃部材９１ｃの尖端部１６が、それぞれ鋸歯電極１１の長手方向に沿って所定の間隔Ｌ（図５参照）をおいて互いに対向し、各清掃部材９１の尖端部１６が保持部材９２から突出している。

また図３に示すように保持部材９２の下端部には、グリッド１３に摺接してそれをクリーニングするスポンジやフェルトなどからなるクリーニング部材１７が枢支されている。このクリーニング部材１７は、全てのグリッド１３を横切るのに十分な長さを有している。

図１に示すように保持部材９２の上端部には送りネジ９３が螺挿されており、送りネジ９３は正逆転可能なモータ（図示せず）に連結されている。このモータの回転駆動力により送りネジ９３を介して清掃機構９は矢印Ａ方向に往復移動可能になっている。なお、図１では清掃機構９などが簡略化して描かれている。

本実施形態に係る清掃機構9を帯電装置１に組み込むと、図３に示すように保持部材９２の中央脚部１０が２枚の鋸歯電極１１ａ,１１ｂの間に挿入され、図６に示すように各清掃部材９１の尖端部１６は、鋸歯電極１１の鋸歯部１１１と鋸歯部１１１の間に挿入される。

前述のように清掃部材９１ａと清掃部材９１ｂ，９１ｃは保持部材９２の前面と後面とに分けて固定されているから、清掃部材９１ａの尖端部１６と清掃部材９１ｂ（９１ｃ）の尖端部１６とは所定の間隔Ｌ（図５参照）をおいて配置されている。

図６ならびに図７は鋸歯電極１１の鋸歯部１１１と清掃部材９１の尖端部１６との対応関係を示す図で、これらの図に示されているように清掃部材９１の尖端部１６が鋸歯部１１１の間に入り込み、尖端部１６の傾斜部１８と鋸歯部１１１の傾斜部１９とが交差した状態になっている。

この状態で清掃機構９を一方向に移動すると、尖端部１６の傾斜部１８が鋸歯部１１１の傾斜部１９と接触し、さらに清掃機構９を移動すると清掃部材９１は移動方向後流側に向けて弾性的に湾曲しなが、尖端部１６の傾斜部１８と鋸歯部１１１の傾斜部１９との接触位置が徐々に鋸歯部１１１の下端（先端）部側に移動し、鋸歯部１１１に付着している異物を掻き落とす。本実施形態では図６に示すように、１枚の鋸歯電極１１に対してその両側から清掃部材９１ａ,９１ｂ（９１ｃ）で異物を掻き落とす構造になっているため、特に高い清掃効果が得られる。鋸歯部１１１の傾斜部１９のみの清掃だけでなく、清掃部材９１が湾曲することによって鋸歯電極１１の側面も清掃することができる。

鋸歯電極１１を使用して連続でコロナ放電を行ったところ、鋸歯部１１１の先端約５０μｍ付近に集中して異物が付着していることが判明した。従って尖端部１６の傾斜部１８が鋸歯部１１１の傾斜部１９と最初に接触する位置が、鋸歯部１１１の先端から約５０μｍ以上（例えば２倍の約１００μｍ）付近になるように、鋸歯電極１１に対する清掃部材９１の位置、傾斜部１８の傾斜角度θなどが設定される。傾斜部１８の傾斜角度θは、約３０〜６０度の範囲が好ましい。

前述のように清掃機構９の移動に伴い清掃部材９１が湾曲しながら鋸歯電極１１を清掃する際、前後の清掃部材９１が接触（干渉）しないように、清掃部材９１ａの尖端部１６と清掃部材９１ｂ（９１ｃ）の尖端部１６との間隔Ｌ（すなわち保持部材９２の長さ）が設定されている。

前述のように清掃機構９にクリーニング部材１７が付設されているから、清掃機構９の移動に伴ってグリッド１３のクリーニングも同時に行うことができる。

図８は清掃部材９１の第１の変形例を示す図で、この例の場合は清掃部材９１の側面形状が台形をしている。

図９は清掃部材９１の第２の変形例を示す図で、この例の場合は図８の清掃部材９１の下端部に長方形部分２０を追加して側面形状が五角形をしている。この長方形部分２０の追加により、清掃部材９１の弾性を高めて清掃効果をさらに上げることができる。

図１０は清掃部材９１の第３の変形例を示す図で、この例の場合は清掃部材９１に円弧状の傾斜部１８が設けられている。

この清掃機構９は、例えば画像形成装置による印刷枚数のカウント値が一定値を超えた場合、あるいは毎朝の画像形成装置を使用する前などに稼動することができる。

前記実施形態では清掃部材として薄板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。

前記実施形態では送りネジの正逆転により保持部材を往復移動する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばワイヤとプーリーを用いるなど他の機構で保持部材を往復移動させることもできる。

前記実施形態では本発明のコロナ放電装置を帯電装置に使用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像形成装置の場合は例えば転写装置や除電装置などに本発明のコロナ放電装置を適用することもできる。また画像形成装置以外に、例えばイオン発生装置などに本発明のコロナ放電装置を適用することもできる。

本発明の実施形態に係る帯電装置の一部を切除した斜視図である。その帯電装置に用いる鋸歯電極の拡大正面図である。帯電装置に清掃機構を装着した状態を示す斜視図である。清掃機構の斜視図である。帯電装置に清掃機構を装着した状態での一部断面図である。鋸歯電極と清掃部材との係合状態を示す一部斜視図である。鋸歯電極と清掃部材との係合状態を示す一部拡大側面図である。清掃部材の変形例を示す一部拡大側面図である。清掃部材の変形例を示す一部拡大側面図である。清掃部材の変形例を示す一部拡大側面図である。画像形成装置の概略構成図である。従来の帯電装置の概略構成図である。

符号の説明

１：帯電装置、２：感光体、３：露光装置、４：現像装置、５：転写装置、６：感光体清掃装置、７:転写材、８：定着装置、９：清掃機構、１０：中央脚部、１１，１１ａ，１１ｂ：鋸歯電極、１２：シールドケース、１３：グリッド、１５ａ，１５ｂ：側脚部、１６：尖端部、１７:クリーニング部材、１８，１９：傾斜部、２０：長方形部分、９１：清掃部材、９２：保持部材、９３：送りネジ、１１１：鋸歯部、１１２：板部。

Claims

多数の鋸歯部を有する鋸歯電極と、
弾性を有する清掃部材と、前記清掃部材の先端部が突出するように清掃部材を保持する保持部材と、前記保持部材を前記鋸歯電極の長手方向に沿って移動する移動手段とを備えた清掃機構を有するコロナ放電装置において、
前記清掃部材の先端部を前記鋸歯部と鋸歯部の間に前記鋸歯電極の側面から挿入して、前記移動手段により前記保持部材を移動することにより、前記清掃部材の先端部が前記鋸歯部の傾斜部から鋸歯電極の側面にかけて接触する構成になっており、
かつ、前記清掃部材が弾性を有する薄板からなり、前記清掃部材の先端部に前記鋸歯部の傾斜部と交差する傾斜部を有していることを特徴とするコロナ放電装置。
請求項１記載のコロナ放電装置において、
前記鋸歯電極の長手方向に沿って所定の間隔をおいて前記清掃部材が少なくとも２つ配置され、その清掃部材の先端部が１枚の前記鋸歯電極に対してその両側から挿入されていることを特徴とするコロナ放電装置。
請求項２記載のコロナ放電装置において、
前記多数の鋸歯部を有する鋸歯電極は、平行に架設された第１鋸歯電極と第２鋸歯電極であり、
前記清掃部材は、前記第１鋸歯電極および第２鋸歯電極を清掃する第１清掃部材と、前記第１鋸歯電極を清掃する第２清掃部材と、前記第２鋸歯電極を清掃する第３清掃部材であり、
前記保持部材は、前記鋸歯電極の長手方向に対して直交する面である第１面と第２面とを有した３つの脚部を設けており、前記３つの脚部は、中央に配置された第１脚部と、前記第１脚部の両側に所定の間隔をおいて配置される第２脚部ならびに第３脚部であり、
前記第１脚部の第１面に前記第１清掃部材が、前記第２脚部の第２面に前記第２清掃部材が、前記第３脚部の第２面に前記第３清掃部材が、それぞれ保持されていて、
前記第１清掃部材の一方の先端部と第２清掃部材の先端部が、前記第１清掃部材の他方の先端部と第３清掃部材の先端部が、それぞれ前記鋸歯電極の長手方向に沿って所定の間隔をおいて対向し、
前記保持部材の第１脚部を前記第１鋸歯電極と第２鋸歯電極の間に挿入するとともに、前記第１〜３清掃部材の各先端部を前記鋸歯部と鋸歯部の間に前記鋸歯電極の側面から挿入することにより、
前記第１鋸歯電極に対して前記第１鋸歯電極の両側から前記第１清掃部材の一方の先端部と第２清掃部材の先端部が挿入され、前記第２鋸歯電極に対して前記第２鋸歯電極の両側から前記第１清掃部材の他方の先端部と第３清掃部材の先端部が挿入されて、
前記移動手段により前記保持部材を第１ならびに第２鋸歯電極の長手方向に沿って移動する構成になっていることを特徴とするコロナ放電装置。
請求項１記載のコロナ放電装置において、
前記清掃部材の側面形状が、三角形の尖端部を有する形状になっていることを特徴とするコロナ放電装置。
請求項１記載のコロナ放電装置において、
前記清掃部材の側面形状が、台形の形状である第１の領域と長方形の形状である第２の領域とを有する五角形の形状になっていることを特徴とするコロナ放電装置。
請求項１記載のコロナ放電装置において、
前記清掃部材の先端部の側面形状が、円弧状の傾斜部を有する形状になっていることを特徴とするコロナ放電装置。
請求項２または３記載のコロナ放電装置において、
前記鋸歯電極の長手方向に沿って配置された前記清掃部材の間隔が、前記移動手段による移動で上流側の清掃部材の先端部が湾曲しても後流側の清掃部材と接触しない間隔であることを特徴とするコロナ放電装置。
感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、画像情報に基づいて感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、その静電潜像にトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置と、そのトナー画像を転写材上に転写する転写装置と、感光体に残留している電荷を除去する除電装置とを備えた画像形成装置において、
前記帯電装置、転写装置ならびに除電装置のうちの少なくとも１つが請求項１ないし７のいずれか１項記載のコロナ放電装置であることを特徴とする画像形成装置。