JP4752358B2 - 帯電装置 - Google Patents

Description

本発明は，電子写真方式の画像形成装置に用いられる帯電装置に関する。さらに詳細には，コロナ放電部材を利用して像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置に関するものである。

従来から，画像形成装置の像担持体（例えば，感光体ドラム）を一様に帯電するための帯電装置として，コロナ放電部材を利用したものがある。コロナ放電部材を利用する一般的な帯電装置は，図６に示すように，感光体ドラム１の軸方向に平行配置されたコロナ放電電極２１と，そのコロナ放電電極２１を感光体ドラム１と対向する面を除く３方を囲むシールドケース２２と，シールドケース２２の開口面上に配設されたグリッド電極２３とを有している。

このようなコロナ放電を利用する帯電装置２０は，感光体ドラム１と非接触であることから，隣接する現像装置４の噴煙トナーを吸い込んでしまうことがある。この噴煙トナーが帯電装置２０のグリッド電極２３上に蓄積すると，その蓄積した個所で感光体ドラム１を十分に帯電することができず，帯電不良の一因となる。

そのため，この噴煙トナーを除去するため，例えば特許文献１に，帯電装置の周囲に噴煙トナーを吸引するためのダクトを配置し，ファン等によって適切な空気流を形成して噴煙トナーを除去する画像形成装置が開示されている。
特許第３０６７４０６号公報

しかしながら，前記した従来の帯電装置には，次のような問題があった。すなわち，ダクトを配置したとしても，ダクトと感光体ドラムとの間に隙間があるため，噴煙トナーを十分に回収するには至らない。また，帯電装置の軸長全体からの空気流を形成できるだけの大型のファンが必要となる。そのため，画像形成装置全体が大型化する。

そこで，図７に示すように，シールドケース２２の現像装置４側の側面にシール部材２４を付設し，噴煙トナーの流入を防止することが考えられる。このように帯電装置２０のシールドケース２２と感光体ドラム１との隙間を塞いでしまうことで，コンパクトな構成で噴煙トナーの流入を抑制することができる。

しかし，シール部材２４を付設することで新たな問題が生じる。すなわち，帯電装置２０の上流側に位置するクリーニング部材６を通過したトナーや外添剤がシール部材２４によって塞き止められて蓄積する。特に，微小径である外添剤がクリーニング部材６を通過し易く，シール部材２４によって帯電装置２０の内側に蓄積し易い。そして，その外添剤等がグリッド電極２３上に落下すると，コロナ放電によってその外添剤等がチャージアップされる。そのため，感光体ドラム１の表面電位が局所的に上がり，白帯等の画像ノイズが生じてしまう。

本発明は，前記した従来の帯電装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，シンプルな構成で，噴煙トナーの流入と外添剤等のグリッド電極上での蓄積とを抑制し，良好な画像を得ることができる帯電装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた帯電装置は，コロナ放電により像担持体を帯電させる帯電装置であって，放電電極と，放電電極と像担持体との間に位置するグリッド電極と，放電電極を収容し，グリッド電極を挟んで像担持体と対向し，像担持体との対向部が開口し，放電電極の軸方向の一方の端部から他方の端部に向かう排気流路が形成されるシールドケースと，シールドケースの，像担持体の回転方向の下流側側面に位置し，シールドケースの下流側側面との間で像担持体との対向部が開口する空所を形成し，当該空所にダクトが形成されるケーシング部と，ケーシング部に付設され，像担持体と接触し，像担持体と前記ケーシング部との隙間をシールするシール部と，シールドケースのケーシング部に覆われた側面に付設され，像担持体と非接触であり，像担持体と前記シールドケースとの隙間の一部をシールする第２シール部と，シールドケースのケーシング部に覆われた側面に位置し，シールドケース内の領域とケーシング部によってなるダクトとを通じる通気口とを有することを特徴としている。

本発明の帯電装置は，コロナ放電により像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置であり，放電電極，グリッド電極，およびシールドケースを有している。さらに，帯電装置は，シールドケースの下流側側面にケーシング部を有し，そのケーシング部とシールドケースの下流側側面との間で像担持体との対向部が開口する空所を形成している。すなわち，帯電装置には，シールドケースに囲まれた第１領域（帯電領域）と，その第１領域よりも下流側に位置する第２領域（空所）とを有している。さらに，ケーシング部には，像担持体との隙間をシールするシール部が付設されており，噴煙トナーの進入を防止することができる。

また，本発明の帯電装置では，ケーシング部に付設されたシール部によって帯電装置の内側に外添剤等が蓄積する。そして，蓄積した外添剤等は，シールドケースよりも下流側に位置し，ケーシング部によって形成された空所に落下する。すなわち，外添剤等はケーシング部によってなる空所に収容され，グリッド電極上には落下しない。そのため，白帯等の画像ノイズの発生が抑制される。

また，本発明の帯電装置のケーシング部は，その内部の空所にダクトを形成する。すなわち空所内に，収容した外添剤等を装置外に搬送するための回収ダクトが形成可能である。これにより，空所内に蓄積される外添剤等を適切に装置外に排出することができる。

また，本発明の帯電装置は，シールドケースの壁面に，ケーシング部によってなるダクトと通じる通気口が設けられている。すなわち，シールドケース内には，オゾン等の放電生成物を除去するためのダクトが形成されている。そのため，シールドケースにケーシング部によってなるダクトと通じる通気口を設けることにより，シールドケース内の空気流を利用して空所内に空気流を形成することができる。これにより，空所内に蓄積される外添剤等を適切に装置外に排出することができる。また，外添剤を排出するための排気手段をシールドケース内に空気流を形成する排気手段と兼用することができることから，装置の小型化および部品点数の削減を図ることができる。

また，帯電装置は，シールドケースのケーシング部に覆われた側面に付設され，像担持体と非接触であるとともに像担持体とシールドケースとの隙間の一部をシールする第２シール部を有する。すなわち，ケーシング部による空所内に空気流が形成されることにより，シール部によって塞き止められた外添剤等が空所内を飛散することがある。そこで，第２シール部を設けることでその飛散する外添剤等の侵入を防ぐことができる。よって，より確実に白帯等の画像ノイズの発生を抑制することができる。なお，第２シール部は感光体と非接触であるため，外添剤等の蓄積は生じない。

本発明によれば，グリッド電極よりも像担持体の回転方向の下流側の位置に外添剤等を収容する空所を配設している。そして，その先にシール部を配置することで，外添剤等のグリッド電極上への落下を防止している。よって，シンプルな構成で，噴煙トナーの流入と外添剤等のグリッド電極上での蓄積とを抑制し，良好な画像を得ることができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，感光体ドラムを一様に帯電させるためのものであって，コロナ放電部材を利用した帯電装置に本発明を適用したものである。

［第１の形態］
図１は，第１の形態の帯電装置２を含む画像形成装置１００の全体概略構成を示している。すなわち，画像形成装置１００は，図１に示すようにトナー像を担持する感光体ドラム１を有している。感光体ドラム１は，負帯電極性のＯＰＣ感光体であり，図１中の矢印方向に一定の速度で回転するようになっている。また，感光体ドラム１の周囲には，その回転方向に沿って，帯電装置２，現像装置４，転写装置５，クリーニング部材６が順次配置されている。なお，帯電装置２と現像装置４との間には，露光装置３からのレーザ光により静電潜像が形成される。

帯電装置２は，コロナ放電電極２１を備えた非接触方式の帯電装置であり，回転する感光体ドラム１の表面を−４５０Ｖ〜−５００Ｖの範囲内に一様に帯電する。また，本形態では，帯電装置２のコロナ放電電極２１に対して直流電圧をスイッチングした矩形波電圧が印加される。なお，本形態では，帯電装置２に矩形波電圧が供給されるが，印加バイアスの波形はこれに限るものではない。すなわち，印加バイアスは，感光体ドラム１の表面電位を所定の値に設定できるものであれば，どのような波形のものであってもよい。例えば，直流電圧や交流電圧であってもよいし，直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧であってもよい。また，パルス電圧，その他の波形の電圧でもよい。帯電装置２の詳細については後述する。

現像装置４は，潜像上にトナーを付与するものである。現像装置４としては，接触型であっても非接触型であってもよい。また，現像方式は，トナーとキャリアとからなる２成分現像方式であっても，キャリアを含まない１成分現像方式であってもよい。また，本形態では，マイナス帯電トナーを使用するが，トナー像の現像が可能であれば，プラス帯電トナーであってもよい。

このように構成された画像形成装置１００では，まず，帯電装置２への負極性バイアスにより，感光体ドラム１の表面が所定の電位に帯電される。次に，露光装置３にてパーソナルコンピュータ等のホスト装置から入力される信号に呼応するレーザ光を感光体ドラム１上の露光部に射出し，感光体ドラム１の表面を走査露光することにより，１ページ目の潜像が形成される。

次に，現像装置４により，負極性のトナーによる現像が行われ，感光体ドラム１上に１ページ目のトナー像が形成される。次に，転写装置５により，転写材の裏面からトナーとは逆極性のバイアス（例えば，本形態では８００Ｖ〜１０００Ｖ）が印加され，１ページ目のトナー像が転写材上に転写される。すなわち，感光体ドラム１上のトナーは，転写装置５の正極性バイアスにより転写体に転写される。

転写材に転写されなかったトナーは感光体ドラム１上に残留し，クリーニング装置６に至る。クリーニング装置６は，転写装置５と帯電装置２との間に位置し，感光体ドラム１に当接して配置され，感光体ドラム１上に残留するトナーの回収を行う。このとき，トナーに付着した外添剤（例えば，チタン酸ストロンチウム）がクリーニング装置６のエッジの磨耗を防ぐための滑剤として作用する。

続いて，帯電装置２について詳説する。本形態の帯電装置２は，図１に示したように，コロナ放電電極２１と，コロナ放電電極２１を感光体ドラム１との対向面を除く３方から囲むシールドケース２２と，コロナ放電電極２１と感光体ドラム１との間であって，シールドケース２２の開口部上に位置するグリッド電極２３とを備えている。さらに，コロナ放電電極２１およびシールドケース２２は，それぞれ異なる電源に接続され，適宜電圧が印加される。

コロナ放電電極２１は，鋸歯形状の放電電極板であり，感光体ドラム１の軸方向に沿って配置される。なお，コロナ放電電極２１としては，鋸歯形状の放電電極板に限らず，例えば，放電ワイヤや，ピン電極であってもよい。

また，シールドケース２２の軸方向の両端部は開放端になっている。また，帯電装置２は，図２に示すように，一方の端部に吸気ダクト２７が，他方の端部に排気ダクト２８が接続され，排気ダクト２８の下流にはファン２９が設置されている。そのため，シールドケース２２内には，図２の矢印に示すようにシールドケース２２の長手方向に流れる空気流が生じる。すなわち，帯電装置２内には，オゾン等の放電生成物を除去するための排気流路が形成されている。なお，排気流路中のファン２９の手前には，放電生成物を適切に処理するためのフィルタが配置されている。

また，帯電装置２の現像装置４側の側面には，図１に示したように，シールドケース２２の側面を覆うように所定の隙間をもって配置されたケーシング部材２５と，ケーシング部材２５と感光体ドラム１との隙間を塞ぐためのシール部材２４とが設けられている。

帯電装置２は，シールドケース２２の現像装置４側の側面がケーシング部材２５に覆われているため，シールドケース２２とケーシング部材２５との間に空所（以下，この空所を「外添剤回収ダクト２６」とする）が形成されている。すなわち，グリッド電極２３よりも感光体ドラム１の回転方向の下流側に外添剤回収ダクト２６が設けられている。

また，ケーシング部材２５に覆われているシールドケース２２の壁面には，シールドケース２２内の帯電領域と外添剤回収ダクト２６とを通気する通気口２２１が設けられている。すなわち，外添剤回収ダクト２６は，通気口２２１を介して放電生成物を排気するための排気流路と繋がっている。この通気口２２１は，シールドケース２２の長手方向に連続して開口するものであってもよいし，吸気ダクト２７の近傍と排気ダクト２８の近傍との２箇所に開口するものであってもよい。この通気口２２１により，外添剤回収ダクト２６内には，放電生成物を排気するための排気流路と同様に感光体ドラム１の軸方向に流れる空気流が生じる。

また，ケーシング部材２５の側面には，図３に示すように，ケーシング部材２５の軸方向に沿ってシール部材２４が貼り付けられている。シール部材２４は，一方の辺がケーシング部材２５に固定され，他辺が感光体ドラム２に接触した状態で保持されている。これにより，ケーシング部材２５と感光体ドラム１との隙間がシールされ，現像部４からの噴煙トナーの流入が抑制される。シール部材２４は，例えばポリウレタンを厚さ１００〜２００μｍ程度のシート状に形成したものである。なお，ポリウレタンに限らず，適度な弾性を有するものであればよい。また，シール部材２４は，発泡体によって形成してもよい。

また，シール部材２４が感光体ドラム２に接触した状態で保持されていることから，感光体ドラム１上に付着する外添剤やトナー（以下，「外添剤等」とする）がケーシング部材２５の内側に塞き止められる。そして，シール部材２４によって塞き止められた外添剤等は，自由落下や空気流によって外添剤回収ダクト２６内に取り込まれる。つまり，グリッド電極２３上への落下が回避される。そして，外添剤回収ダクト２６内に取り込まれた外添剤等は，空気流によって長手方向の排気ダクト２８側に向けて搬送され，排気ダクト２８を通じて帯電装置２外に排出される。これにより，グリッド電極２３上での外添剤の蓄積が回避され，外添剤のチャージアップによる帯電ムラが抑制される。

なお，吸気ダクト２７および排気ダクト２８は，図２に示したように，画像形成領域と対向する領域外の領域に繋げる。これにより，画像形成中に帯電装置２内に形成される空気流による外添剤の落下を抑制することができる。

続いて，実施の形態にかかる帯電装置の評価結果について説明する。本評価では，フルカラー４サイクル方式のコピー機であるコニカミノルタ社製の「magicolor2340DL」（以下，「評価機」とする）を利用し，その評価機の帯電装置として本形態の帯電装置（図１）と従来の形態の帯電装置（図７）とをそれぞれ適用して評価を行った。結果を図４に示す。なお，図４中，回収ダクト「有」が本形態の帯電装置であり，「無」が従来の形態の帯電装置である。

本評価では，気温１０℃の環境で印字率１５％のテスト画像を印字し，５００枚ごとに白帯の発生の有無を確認した。そして，白帯が未発生であれば良好（○），白帯が発生したときには不良（×）と判断した。

本評価の結果，本形態の帯電装置では，４５００枚の印字を行った後でも白帯は発生しなかった。一方，従来の形態の帯電装置では，１５００枚の印字を行った後に白帯が発生した。この評価結果により，外添剤回収ダクトを配設することで外添剤等のチャージアップによる白帯画像の発生が抑制され，長期間の高画質化が図られていることがわかった。

以上詳細に説明したように本形態の帯電装置１００では，コロナ放電電極２１を収容し，グリッド電極２３を挟んで感光体ドラム１と対向するシールドケース２２の下流側側面に，その側面を覆うケーシング部材２５を設けることとしている。このケーシング部材２５によってグリッド電極２３よりも下流側に感光体ドラム１との対向部が開口する空所（外添剤回収ダクト２６）が形成される。そして，このケーシング部材２５に噴煙トナーの進入を防ぐためのシール部材２４を固定することとしている。このシール部材２４によって帯電装置１００の内側に蓄積する外添剤等は，外添剤回収ダクト２６内に落下して収容される。つまり，グリッド電極２３上には落下しない。そのため，本形態の帯電装置１００では，噴煙トナーの進入の抑制とともに白帯等の画像ノイズの発生が抑制される。従って，噴煙トナーの流入と外添剤のグリッド電極上での蓄積とを抑制し，良好な画像を得ることができる帯電装置が実現している。

また，本形態の帯電装置１００は，シールドケース２２の側面に外添剤回収ダクト２６への通気口を設けることとしている。この通気口により外添剤回収ダクト２６内に空気流を生じさせ，外添剤回収ダクト２６内に蓄積する外添剤等を適切に排出することができる。さらに，空気流を発生させるための手段をオゾン等の放電生成物を除去するための排気手段（排気ダクト２８等）と兼用していることから，装置の小型化および部品点数の削減が図られる。

［第２の形態］
図５は，第２の形態の帯電装置２２０を含む画像形成装置２００の全体概略構成を示している。すなわち，画像形成装置２００は，感光体ドラム１の周囲に，その回転方向に沿って，帯電装置２２０，現像装置４，転写装置５，クリーニング部材６が順次配置されている。本形態の帯電装置２２０は，コロナ放電電極２１と，シールドケース２２と，グリッド電極２３と，ケーシング部材２５とを備えている。

さらに，帯電装置２２０は，ケーシング部材２５と感光体ドラム１との隙間をシールする外側シール部材２４１に加え，現像装置４側のシールドケース２２と感光体ドラム１との隙間をシールする内側シール部材２４２を備えている。また，ケーシング部材２５に付設される外側シール部材２４１は感光体ドラム１と接触するように配設されるが，シールドケース２２に付設される内側シール部材２４２は感光体ドラム１と接触しないように配設される。そのため，感光体ドラム１上に付着するトナーや外添剤は，内側シール部材２４２上を通過し，外側シール部材２４１によって塞き止められる。

このように内側シート部材２４２をグリッド電極２３と外側シート部材２４１との間に配置することで，外側シート部材２４１によって塞き止められた外添剤が空気流や振動などでグリッド電極２３上に落下することを防止する。これにより，白帯等の画像ノイズの発生をより確実に抑制することができる。さらに，外添剤回収ダクト２６による外添剤の回収をよりスムーズに行うことができる。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，像担持体としては，感光体ドラムに限らず，例えば，中間転写体（ベルト，ドラム，ローラ等）や，用紙搬送体（ベルト等）であってもよい。また，本実施の形態の帯電装置を使用する画像形成装置としては，複写機，プリンタ，ＦＡＸ，これらの複合機等，コロナ放電帯電器を使用するものであればよい。

また，像担持体としてローラ形状の感光体ドラムを用いているが，ベルト状の感光体ベルトを使用してもよい。また，露光装置は，レーザによるものでもＬＥＤによるものでもよい。また，転写装置は，転写ローラのほか，転写チャージャを使用してもよい。あるいは，感光体から用紙へ直接トナー像を転写する方式のほか，中間転写体を備え，２段階以上の転写を行う方式であってもよい。また，クリーニング装置は，クリーニングブレードのほか，クリーニングブラシ，クリーニングローラでもよい。

また，実施の形態の帯電装置では，シールドケース２２の外側のケーシング部材２５はシールドケース２２と一体であっても別体であってもよい。すなわち，本発明の帯電装置は，シールドケース２２の下流側の領域に外添剤を収容するスペースが形成されていればよい。そのため，外添剤回収ダクト２６を形成するためのケーシング部材２５がシールドケース２２と一体であるか否かは問題ではない

なお，上述した本発明の実施形態には，特許請求の範囲に記載した発明以外にも，以下の付記に示すような発明が含まれる。

［付記１］コロナ放電により像担持体を帯電させる帯電装置において，
放電電極と，
前記放電電極と像担持体との間に位置するグリッド電極と，
前記放電電極を収容し，像担持体との対向部が開口するハウジング部材と，
前記ハウジング部材の，像担持体の回転方向の下流側側面に付設され，像担持体と前記ハウジング部材との隙間をシールするシール部材とを有し，
前記ハウジング部材は，その内部空間を，前記放電電極を収容するとともに前記グリッド電極を挟んで像担持体と対向する第１領域と，その第１領域よりも像担持体の回転方向の下流側に位置する第２領域とに区画する内壁を有することを特徴とする帯電装置。

［付記２］付記１に記載する帯電装置において，
前記ハウジング部材は，前記第２領域内に空気流を形成する排気手段が接続可能であることを特徴とする帯電装置。

［付記３］付記１に記載する帯電装置において，
前記ハウジング部材の内壁には，前記第１領域と前記第２領域との間を通気する通気口が設けられていることを特徴とする帯電装置。

［付記４］付記１から付記３のいずれか１つに記載する帯電装置において，
前記ハウジング部材の内壁に付設され，像担持体と非接触であるとともに像担持体と内壁との隙間の一部をシールする第２シール部材を有することを特徴とする帯電装置。

第１の形態にかかる帯電装置を含む画像形成装置の概略構成を示す図である。 第１の形態にかかる帯電装置を側面から見た断面図である。 第１の形態にかかる帯電装置を側面から見た概略図である。 第１の形態にかかる帯電装置の試験結果を示す図である。 第２の形態にかかる帯電装置を含む画像形成装置の概略構成を示す図である。 従来の形態にかかる帯電装置を含む画像形成装置の概略構成を示す図（その１）である。 従来の形態にかかる帯電装置を含む画像形成装置の概略構成を示す図（その２）である。

符号の説明

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電装置（帯電装置）
２１ コロナ放電電極（放電電極）
２２ シールドケース（シールドケース）
２３ グリッド電極（グリッド電極）
２４ シール部材（シール部）
２４１ 外側シール部材（シール部）
２４２ 内側シール部材（第２シール部）
２５ ケーシング部材（ケーシング部）
２６ 外添剤回収ダクト（空所）
２７ 吸気ダクト
２８ 排気ダクト（排気手段）
２９ ファン（排気手段）
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置
６ クリーニング装置
１００ 画像形成装置

Claims (1)

1. コロナ放電により像担持体を帯電させる帯電装置において，
   放電電極と，
   前記放電電極と前記像担持体との間に位置するグリッド電極と，
   前記放電電極を収容し，前記グリッド電極を挟んで前記像担持体と対向し，前記像担持体との対向部が開口し，前記放電電極の軸方向の一方の端部から他方の端部に向かう排気流路が形成されるシールドケースと，
   前記シールドケースの，前記像担持体の回転方向の下流側側面に位置し，前記シールドケースの下流側側面との間で前記像担持体との対向部が開口する空所を形成し，当該空所にダクトが形成されるケーシング部と，
   前記ケーシング部に付設され，前記像担持体と接触し，前記像担持体と前記ケーシング部との隙間をシールするシール部と，
   前記シールドケースの前記ケーシング部に覆われた側面に付設され，前記像担持体と非接触であり，前記像担持体と前記シールドケースとの隙間の一部をシールする第２シール部と，
   前記シールドケースの前記ケーシング部に覆われた側面に位置し，前記シールドケース内の領域と前記ケーシング部によってなる前記ダクトとを通じる通気口と，
   を有することを特徴とする帯電装置。

Images