JP4733878B2

JP4733878B2 - コロナ放電器

Info

Publication number: JP4733878B2
Application number: JP2001264389A
Authority: JP
Inventors: 和史石田; 啓小橋川
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP2003076114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に設けられるコロナ放電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を一定電位に均一に帯電する帯電器と、感光体の表面に形成された静電潜像を記録紙に転写する転写器に、コロナ放電器がコロナ帯電器およびコロナ転写器として用いられており、さらに機種によっては記録紙をコロナ転写器から剥離する剥離器として用いられている。
【０００３】
このコロナ放電器は、シールドケースと、このシールドケースの内側に配置されたコロナワイヤとを具備したもので、コロナワイヤに電圧を印加するとコロナワイヤにコロナ放電が形成され、この放電により発生したコロナイオンがシールドケースの開放部から外部へ放出される。そして、このコロナ放電器ではコロナ放電により空気中に存在する異物がコロナワイヤに付着して汚れて画像形成に悪影響を与えることがある。特に帯電工程では、画像形成装置の使用条件が変動しても安定した電荷を感光体に付与するためにコロナ放電器に高電圧が印加されており、他の２工程に用いるコロナ放電器に比してコロナ放電器におけるコロナワイヤの汚れが大きい。
【０００４】
すなわち、コロナ放電器におけるコロナワイヤは線径が細い程低電圧で安定なコロナ放電を生じるので、引張り強度が大きいタングステン線が主として用いられている。このタングステン線はコロナ放電により生成されるオゾンに晒されており、低級酸化物からＷＯ_３と変化した酸化物が表面に成長する。タングステン線の表面に最も多く成長するのはシリコン化合物である。特に負コロナ放電であった場合は正コロナ放電よりオゾンの発生が多くなっている。
【０００５】
このように帯電工程に用いるコロナ放電器におけるコロナワイヤの表面に異物が付着していると、感光体に対する帯電が不均一になり、帯電が充分でない個所では正規現像の場合には白く抜け、反転現像の場合には黒すじが発生する。この現象は放電ムラ（帯電ムラ）と呼ばれ、総じて画像ムラとなって画質低下を招いている。
【０００６】
従来、このようなコロナ放電器のコロナワイヤにおける汚れを抑えるために、コロナワイヤの表面に金、白金、カーボン、酸化膜などによるコーティングを施して異物の付着を低減することが行われている。しかし、このようなコーティングではコロナワイヤにおける異物の付着を充分抑えることができない。そこで、クリーナを用いてコロナワイヤの表面に付着した異物を除去する方法が採用されている。この方法で用いるクリーナは、弾性部材で支持された一対のクリーナ部材でコロナワイヤを挟むとともに、一対のクリーナ部材をワイヤ軸方向に関してやや位置をずらしてコロナワイヤに接触させるもので、一対のクリーナ部材をワイヤ軸方向に沿って移動させることにより、一対のクリーナ部材がコロナワイヤの表面に摺接してワイヤ表面から付着した異物を拭取って除去するものである。
【０００７】
この場合、一対のクリーナ部材はワイヤ軸方向に関して位置がずれているために、移動に伴い傾いてコロナワイヤに食い込むに接触して異物を拭取る作用を強めている。一対クリーナ部材の移動は能率向上のために移動機構を用いて自動的に行なっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
クリーナを用いてコロナワイヤの表面に付着した異物を除去する方法は次に述べる問題がある。
【０００９】
すなわち、コロナワイヤの表面に成長したシリコン化合物は結合力が強いために、このシリコン化合物を充分に除去するために一対のクリーナ部材を移動させてコロナワイヤの表面を摺接するに必要な回数が、飛散トナーの汚れの除去に要する摺接回数に比べて大幅に増加してしまう。この結果、一対のクリーナ部材におけるコロナワイヤと接触する面の削れ量が徐々に増大して清掃性能（拭取り性能）が低下して行く。また、一対のクリーナ部材において移動する際にして傾く動作の支点となる部分に摩耗がみられ、場合によっては変形を来して一対のクリーナ部材がコロナワイヤの表面に適確に機能しなくなり、この結果期待した清掃性能が得られないことがある。
【００１０】
一対のクリーナ部材が摺接してコロナワイヤの表面に付着した異物が拭取られるが、ワイヤ表面が摩耗して摩耗損失物が発生する。これら付着物および摩耗損失物のうちクリーン部材により充分除去できなかったものがあった場合、帯電器の位置や画像形成装置本体内部における気流の流れなどの条件によって帯電器であるコロナ放電器のシールドケースやグリット電極（スコロトロン型）に落下してコロナ放電器への悪影響が懸念される。
【００１１】
一対のクリーナ部材は直方体をなすものであり、その平面で断面円形をなすコロナワイヤの表面に接触するので、コロナワイヤの周方向全体にわたり均一に接触することができない。このため、コロナワイヤの表面における清掃にムラが生じて、付着物を良好に拭取ることができる個所とできない個所とが発生して均一な清掃が行なえない。
【００１２】
これらのことから、コロナ放電器におけるコロナワイヤは異物が付着し易い厳しい条件下に置かれている。コロナワイヤ自身による放電でオゾンが発生するが、放電後も自身が発生したオゾン雰囲気にされされる時間が長いほど、コロナ表面はシリコン化合物が成長する機会が増加する。このため、画像形成装置が画像形成を行なってコロナワイヤが放電を行なっている時を除いて、画像形成装置の電源投入前や投入後、また画像形成前の予備動作前という放電に寄与されない時、また画像形成装置の動作中であっても放電に寄与されないタイミングには、コロナワイヤの表面がオゾン雰囲気と遮断されていることが要望される。また、トナー飛散は通常画像形成中に発生していると考えられるが、エイジング、ウォームアップおよびトナー補給時などにおいてもトナーがシールドケース内に飛散することが予想される。これによって引き起こされるトナー固着（カーボンなどの付着積層）の観点からもコロナワイヤの表面は異物から保護されている状態とすることが要望される。
【００１３】
本発明は、コロナワイヤがコロナ放電を形成しない時にコロナワイヤ表面に異物が付着していない状態を保持でき画像形成装置に好適なコロナ放電器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のコロナ放電器は、シールドケースと、このシールドケースの内側に配置されたコロナワイヤと、前記コロナワイヤの軸方向に沿って伸縮可能であり、前記コロナワイヤの外側周囲全体を囲むとともにコロナワイヤ軸方向全体に亘って配置され、且つ先端部には前記コロナワイヤが挿通されてその外周面に接触するクリーニング体が取付けられているワイヤ保護体とを具備することを特徴とする。
【００１５】
この発明の構成によれば、コロナワイヤがコロナ放電を形成しない時にワイヤ保護体でコロナワイヤを包囲してワイヤ表面に異物が付着しない状態を保持している。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコロナ放電器において、前記ワイヤ保護体は前記コロナワイヤを中心として回転可能に設けられ、且つ前記クリーニング体は前記ワイヤ保護体と一体に回転可能に取付けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１あるいは請求項２に記載のコロナ放電器において、前記ワイヤ保護体を、コロナ放電を行わない時に前記コロナワイヤの軸方向に沿って伸長させ、コロナ放電を行う時に前記コロナワイヤの軸方向に沿って短縮させる制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１ないし図４を参照して説明する。
図１は画像形成装置の構成を模式的に示す図である。図１において１は画像形成装置本体、２は感光体ドラム、３は感光体ドラム１の表面を帯電する帯電器、４は感光体ドラム１の表面を露光する露光器である。５は現像器で、これは供給ローラ６がトナーＴを現像ローラ７へ供給し、現像ローラ７のトナーをトナー規制部材８により薄層にして感光体ドラム２の表面にトナー像を形成する。９は感光体ドラム２の表面のトナー像を記録紙Ｐに転写する転写器、１０は感光体ドラム２の表面に残留するトナーを回収するクリーニング器、１１は記録紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着器である。１２は画像形成装置本体１の底部に積層された記録紙Pを繰出すピックアップローラ、１３ないし１６は繰出された記録紙Pを搬送して排出する搬送ローラである。
【００１９】
この画像形成装置では帯電器３と転写器９にコロナ放電器が用いられており、この実施の形態では帯電器３に用いるコロナ放電器にワイヤ保護体およびクリーニング体を設けている。コロナ放電器について図２ないし図４を参照して説明する。図２（ａ）はこの画像形成装置に設けるコロナ放電器を模式的に示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿ってクリーニング体を示す断面図である。このコロナ放電器はコロトロン型のものであるが、スコロトロン型のものも対象にできる。
【００２０】
図中２１は金属からなるシールドケースで、これは断面が四角形をなすとともに感光体ドラム２の長さに対応する長さを有するもので、感光体ドラム２に面した四角形の一辺部分が開放されている。２２はコロナワイヤで、これは断面円形をなすタングステン線により形成されて感光体ドラム２の長さに対応する長さを有している。このコロナワイヤ２２はシールドケース２１の内側にその長さ方向に沿って配置され、両端部がシールドケース２１の両端部に設けられたワイヤ受け体２３でシールドケース２１から浮かして支持されワイヤ止め体２４に緊張して張った状態で固定されている。そして、コロナワイヤ２１に電圧を印加するとコロナワイヤ２２にコロナ放電が形成され、この放電により発生したコロナイオンがシールドケース２１の開放部から感光体ドラム２の表面へ向けて放出されて感光体ドラム２の表面を帯電する。
【００２１】
さらに、このコロナ放電器にはコロナワイヤ２２を覆うワイヤ保護体３１と、コロナワイヤ２２を掃除するワイヤクリーニング体３３が設けられている。ワイヤ保護体３１は、直径の大きさが異なるとともに長さの大きさが等しい両端が開放され円筒をなす複数個の筐体３２を内外側に同心円状に重ねて配置し、その軸線方向に移動可能すなわち伸縮可能に組合されて構成されたもので、各筐体３２を最大に伸長した状態ではワイヤ保護体３１全体でコロナワイヤ２２のほぼ全長を覆う長さになっている。各筐体３２は軽量でコロナ放電に悪影響を与えることがない金属や合成樹脂により形成されている。各筐体３２の外周面には夫々軸方向に沿ってキー溝（図示せず）が形成され、各筐体３２の先端開口の内部には組合される小さい直径の筐体３２のキー溝に係合されるキー（図示せず）が形成されている。このキー溝をキーとの組合せにより、各筐体３２が軸方向に円滑に移動し、且つ各筐体３２を最大に伸長した時に組合される筐体３２から抜け出ることを阻止することが可能である。
【００２２】
このワイヤ保護体３１は各筒体３２に共通にコロナワイヤ２２を挿通した状態でシールドケース２１の内部に配置され、最大直径を有する筒体３２の基端がシールドケース２１の一方の端壁にねじ止め（図示せず）やろう付けなどの手段により固定されている。これにより最大直径を有する筒体３２を除く他の筒体３２がシールドケース２１の軸方向に沿って移動して伸縮動作し、各筒体３２がシールドケース２１の他方の端壁に向けて最長に伸長した状態でコロナワイヤ２２の最大長さ部分を覆い、一方の端壁に最短に短縮した状態でコロナワイヤ２２の最大長さ部分を露出する。なお、最大直径を有する筒体３２は受け体２５により支持されている。
【００２３】
ワイヤクリーニング体３３は軽量で拭取り能力に優れた材質、例えば窒化けい素により形成されたもので、ワイヤ保護体３１における先端に位置する最小直径の筒体３２の先端開口に接着などの手段により取付けられている。このワイヤクリーニング体３３は例えば筒体２２の中心軸線を中心として描かれる円形をなし、その中心には孔３３ａが筒体２２の中心軸線上で形成されている。この孔３３ａはワイヤ保護体３１に挿通されたコロナワイヤ２２が挿通されるもので、孔３２ａの内周面全体がコロナワイヤ２２の外周面全体に接触するようになっている。これによりワイヤクリーニング体３３は先端の筒体３２を介してワイヤ保護体３１を構成する各筒体３２を支えて各筒体３２がコロナワイヤ２２に触れないようにしている。そして、このワイヤクリーニング体３３はワイヤ保護体３１の先端の筒体３２の移動に伴いコロナワイヤ２２上を摺動し、筒体３２の移動によるワイヤ保護体３１の伸縮動作を安定して行なえるようにしている。ワイヤクリーニング体３３の移動に伴い孔３３ａの内周面がコロナワイヤ２２の外周面に摺接する。
【００２４】
ワイヤクリーニング体３３には支持体３４が取付けられ、この支持体３４には駆動ワイヤ３５と駆動ばね３６とが連結されている。シールドケース２１の一方の端壁にはワイヤ巻取り機３７が取付けられており、これは電動機と巻取り体を備えて、巻取り体には駆動ワイヤ３５が連結されている。すなわち、電動機により巻取り体を巻取り方向へ回転させると、駆動ワイヤ３５が巻取られて支持体３４に対してシールドケース２１の一方の端壁に向けて、すなわちワイヤ保護体３１を収縮させる向きに力が加わりワイヤ保護体３１を短縮動作させるようになっている。駆動ばね３６は引張りコイルばねが用いられており、一端がシールドケース２１の他方の端壁に支持されている。これにより駆動ばね３６は駆動ワイヤ３５が引く力に抗して、支持体３４に対してシールドケース２１の他方の端壁に向けて、すなわちワイヤ保護体３１を伸長させる向きに力が加わりワイヤ保護体３１を伸長動作させるようになっている。なお、ワイヤクリーニング体３３には円弧状をなす切込み３３ｂを形成し、コロナワイヤ２２をこの切込み３３ｂを通して孔３３ａに挿入する。これはコロナワイヤ２２に挿入が容易で後述するようにワイヤクリーニング体３３が回転してもコロナワイヤ２２が抜けにくいためである。また、ワイヤ巻取り機３７の電動機は画像形成装置に設けた制御回路（図示せず）からの指示によりにより駆動、停止される。
【００２５】
このように構成されたコロナ放電器、すなわちコロナ帯電器の作用について述べる。
【００２６】
画像形成装置の電源投入前や投入後、また画像形成前の予備動作前という放電に寄与されない時、また画像形成装置の動作中であっても放電に寄与されないタイミングには、異物の付着を阻止するためにワイヤ保護体３１によりコロナワイヤ２２を覆う。また、画像形成装置のエイジング、ウォームアップおよびトナー補給時にも、飛散するトナーの付着を防止するためにワイヤ保護体３１によりコロナワイヤ２２を覆う。
【００２７】
この場合、ワイヤ巻取り機３７の巻取り体が駆動ワイヤ３５を最大に繰出した状態に設定される。駆動ばね３６のばね力によりコロナワイヤ２２の軸方向に沿って支持体３４およびワイヤクリーニング体３３がワイヤ保護体伸長方向へ引かれて移動し、支持体３４とともに各筒体３２がコロナワイヤ２２の軸方向に沿って伸長方向へ向けてワイヤ保護体３１が伸長する。各筒体３２は最大に移動してワイヤ保護体３１が最大に伸長した状態で夫々のキー溝とキーとが係合して停止する。この時、ワイヤ保護体３１は連続した各筒体３２でコロナワイヤ２２の軸方向におけるコロナの発生に必要とする部分を包囲する。これによりコロナワイヤ２２に空気中に飛散する異物やトナーが付着することを防止できる。
【００２８】
このコロナ放電器すなわちコロナ帯電器がコロナ放電を行なう時には、制御回路Ｐからの指令によりワイヤ巻取り機３７の電動機を駆動して巻取り体を巻取り方向へ回転して駆動ワイヤ３５を巻取る。駆動ワイヤ３５が巻取り方向へ移動して巻取られてゆくと、支持体３４およびワイヤクリーニング体３３がコロナワイヤ２２の軸方向に沿ってワイヤ保護体短縮方向へ引かれて移動し、支持体３４およびワイヤクリーニング体３３とともに各筒体３２がコロナワイヤ２２の軸方向に沿って短縮方向へ向けてワイヤ保護体３１が短縮する。各筒体３２は最大に移動してワイヤ保護体３１が最小に短縮した状態で停止する。そうするとコロナワイヤ２２の軸方向におけるコロナの発生に必要とする部分を包囲する。長さの大部分が露出してコロナ放電が可能な状態となる。
【００２９】
そして、ワイヤ保護体３１が伸長する時および短縮する時に、ワイヤクリーニング体３３が支持体３４によってワイヤ保護体３１の筐体３２とともにコロナワイヤ２２の軸方向に沿って移動する。この場合、ワイヤクリーニング体３３の孔３２ａの内周面がコロナワイヤ２２の外周面に摺接する。このため、ワイヤクリーニング体３３は移動しながらコロナワイヤ２２の外周面に付着している異物があれば拭取る。そして、ワイヤクリーニング体３３がコロナワイヤ２２の軸方向におけるコロナの発生に必要とする部分を移動して、この部分に付着している異物があればこれを拭取って除去する。
【００３０】
このコロナ放電器では、ワイヤ保護体３１はコロナワイヤ２２の軸方向に沿って伸縮可能な構成であるために、コロナ放電を行なわない時でコロナワイヤ２２を保護する必要がある場合にワイヤ保護体３１を伸長してコロナワイヤ２２を包囲する操作と、コロナ放電を行なう時にワイヤ保護体３１を短縮してコロナワイヤ２２の包囲を解放してこれを露出する操作とを迅速に切換えるとともに、各操作を確実に行なうことができる。
【００３１】
また、ワイヤクリーニング体３３を伸縮可能なワイヤ保護体３１に取付けることにより、ワイヤ保護体３１を伸縮してコロナワイヤ２２を包囲する操作と露出する操作を行なう毎にコロナワイヤ２２の長さ方向全体にわたり移動してコロナワイヤ２２の周面を自動的に且つ確実に掃除することができる。
【００３２】
他の実施の形態について図３を参照して説明する。図３はこの実施の形態におけるコロナ放電器を示す断面図で、図２と同じ部分は同じ符号を付して示している。
【００３３】
この実施の形態は、ワイヤ保護体３１を回転させるようにしたものである。このため、ワイヤ保護体３１における最大直径である基端に位置する筒体３２をシールドケース２１に設けた軸受４１を介して回転自在に支持し、ワイヤクリーニング体３３を軸受４２を介して支持体３４に回転自在に支持している。また、シールドケース２１または画像形成装置本体１に設けた電動機４３の回転を歯車４４，４５を介して伝達して基端の筒体３２を回転させる回転駆動機構が設けてある。基端の筒体３２を回転することによりワイヤ保護体３１を構成する各筒体３２全体がキー溝およびキーの組合せにより回転される。これにより先端の筒体３２に取付けられたワイヤクリーニング体３３も一体に回転される。そして、各筒体３２を回転しながらコロナワイヤ２２の軸方向に沿い移動させてワイヤ保護体３１を伸縮すると、ワイヤクリーニング体３３を回転しながらコロナワイヤ２２と摺接してコロナワイヤ３３の周面を周方向に均一に清掃することができる。なお、電動機４３と一方のワイヤ受け体２３およびワイヤ止め体２４をシールドケース２１で支持する構成は図示を省略している。
【００３４】
図４は、ワイヤ保護体３１の内部に搬送オーガ４６を設けた形態を模式的に示す図で、図３と同じ部分は同じ符号を付して示している。この搬送オーガ４６はスクリュー型をなすもので、弾性材料、例えば蛇腹状に形成されたゴムチューブにより形成されている。この搬送オーガ４６はワイヤ保護体３１の内部に軸方向に沿って配置され、ワイヤ保護体３１の伸縮および回転に連動して伸縮および回転するようになっている。コロナワイヤ２２はコロナワイヤ３３の中心部を挿通する。
【００３５】
そして、ワイヤ保護体３１とワイヤクリーニング体３３が回転すると搬送オーガ４６も一体に回転する。ワイヤクリーニング体３３がコロナワイヤ２２から拭取った異物Ｈはワイヤ保護体３１の筒体３２の内部に入り、回転する搬送オーガ４６によりワイヤ保護体３１の先端から基端まで搬送されて基端外部に設けられた回収体４７に送り出される。
【００３６】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して実施することができる。例えば伸縮可能なワイヤ保護体の構成は前述した実施の形態に限定されず、またワイヤ保護体は例えば手動により回転することができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明のコロナ放電器によれば、コロナワイヤがコロナ放電を形成しない時にコロナワイヤ表面に異物が付着しない状態を保持でき画像形成装置に好適であり、且つワイヤ保護体はコロナワイヤの軸方向に沿って伸縮可能な構成であるために、コロナ放電を行なわない時でコロナワイヤを保護する必要がある場合にワイヤ保護体を伸長してコロナワイヤを包囲する操作と、コロナ放電を行なう時にワイヤ保護体を短縮してコロナワイヤの包囲を解放してこれを露出する操作とを迅速に切換えるとともに、各操作を確実に行なうことができる。
【００３８】
請求項２の発明によれば、ワイヤクリーニング体を伸縮可能なワイヤ保護体に取付けることにより、ワイヤ保護体を伸縮してコロナワイヤを包囲する操作と露出する操作を行なう毎にコロナワイヤの長さ方向全体にわたり移動してコロナワイヤの周面を自動的に且つ確実に掃除することができる。
【００３９】
請求項３の発明によれば、各筒体を回転しながらコロナワイヤの軸方向に沿い移動させてワイヤ保護体を伸縮すると、ワイヤクリーニング体を回転しながらコロナワイヤと摺接してコロナワイヤの周面を周方向に均一に清掃することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の構成を模式的に示す図。
【図２】本発明の一実施の形態におけるコロナ放電装置を示す断面図。
【図３】他の実施の形態におけるコロナ放電装置を示す断面図。
【図４】異なる他の実施の形態におけるコロナ放電装置を示す断面図。
【符号の説明】
１…画像形成装置本体
３…帯電器
２１…シールドケース
２２…コロナワイヤ
３１…ワイヤ保護体
３２…筒体
３３…ワイヤクリーニング体
３４…支持体
３５…駆動ワイヤ
３６…駆動ばね
３７…巻取り機、
４３…電動機
４４…歯車
４５…歯車

Claims

シールドケースと、このシールドケースの内側に配置されたコロナワイヤと、前記コロナワイヤの軸方向に沿って伸縮可能であり、前記コロナワイヤの外側周囲全体を囲むとともに前記コロナワイヤの軸方向全体に亘って配置され、且つ先端部には前記コロナワイヤが挿通されてその外周面に接触するクリーニング体が取付けられているワイヤ保護体とを具備することを特徴とするコロナ放電器。
前記ワイヤ保護体は前記コロナワイヤを中心として回転可能に設けられ、且つ前記クリーニング体は前記ワイヤ保護体と一体に回転可能に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電器。
前記ワイヤ保護体を、コロナ放電を行わない時に前記コロナワイヤの軸方向に沿って伸長させ、コロナ放電を行う時に前記コロナワイヤの軸方向に沿って短縮させる制御を行うことを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のコロナ放電器。