JP4956914B2 - コロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、コロナ放電装置、特に、電子写真感光体などに所定の電荷を付与するためのコロナ放電装置、該コロナ放電装置を備えたプロセスカートリッジ、及び、該コロナ放電装置又は該プロセスカートリッジを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、電子写真感光体を帯電装置によって所定の電荷を有するように一様に帯電し、該感光体上に画像データを露光して静電潜像を形成し、該潜像を現像、転写する工程を経て画像を得ている。

従来、帯電装置としてはコロナ放電装置が用いられており、ワイヤタイプのものよりも、複数の尖突起状放電電極を一列に配列した電極板を備えたものが、オゾン発生量が少ない利点を有するとして実用化されている。

しかしながら、この種の電極板は放電を繰り返し行うと、珪素酸化物などが尖突起状放電電極に付着して成長し、いわゆるニードルと称する放電生成物が尖突起状放電電極の先端に形成されるため、放電むらによる帯電不良に起因する画像ノイズが発生するという問題点を有していた。

そこで、特許文献１には、回転自在な一対の清掃ローラにより電極板を両側から挟み込んで電極板に沿って移動させることにより、尖突起状放電電極を清掃するようにしたコロナ放電器が開示されている。しかしながら、このコロナ放電器では、清掃ローラの表面が電極板に対して周速差を持つことはなく、電極板を押圧するだけであるので、放電生成物に対する除去効果が十分ではなく、構成が複雑であるという問題点を有していた。

また、特許文献２には、一対のブラシ又は植毛状部材により電極板を両側から挟み込んで電極板に沿って移動させることにより、尖突起状放電電極を清掃するようにしたコロナ放電器が開示されている。しかしながら、このコロナ放電器では、一定の清掃効果を発揮するものの、尖突起状放電電極の先端部分に曲がりが発生しやすく、やはり放電むらによる画像ノイズが発生してしまうという問題点を有していた。尖突起状放電電極の先端部分の曲がりは、先端部分にブラシ毛又は植毛が絡みつくことが原因である。

特に、清掃性を重視して、ブラシ又は植毛状部材を電極板に強く圧接した場合、ニップ部分で清掃部材（ブラシ又は植毛部材）が変形して平面性を保つことが困難である。その結果、尖突起状放電電極が左右いずれかのブラシ又は植毛中に入り込み、電極先端部分がブラシ又は植毛に絡みつく、さらには、基布部分に刺さるなどして曲がり発生が助長されるのである。
特開平７−４３９９０号公報 特開平９−１９００５１号公報

そこで、本発明の目的は、放電生成物の除去効果が高く、しかも、尖突起状放電電極を曲げてしまうおそれのないコロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、複数の尖突起状放電電極を一列に配列した電極板を有するコロナ放電装置において、電極板の一面に圧接した状態で設けられた起毛ブラシ又は植毛部材からなる面状の清掃部材と、電極板の他面に清掃部材と対向する位置で圧接した状態で設けられた、樹脂製の板材又は回転自在なローラ部材からなる清掃補助部材と、清掃部材及び清掃補助部材を一体的に電極板に沿って移動させる移動手段と、を備え、一対の清掃部材及び清掃補助部材にて第１の清掃手段及び第２の清掃手段を構成し、第１の清掃手段はその清掃部材が電極板の第１の面に圧接し、第２の清掃手段はその清掃部材が電極板の第２の面に圧接していること、を特徴とする。

本発明に係るコロナ放電装置においては、一対の清掃部材と清掃補助部材とで電極板を挟み込み、該清掃部材と清掃補助部材を一体的に電極板に沿って移動させることにより、尖突起状放電電極に付着した放電生成物を除去する。この場合、清掃部材と電極板とには相対的な速度差が生じ、放電生成物を確実に除去することができる。しかも、清掃部材と清掃補助部材とは互いに対向しているため、電極板に対する圧接力を高めても、清掃部材が尖突起状放電電極に絡まることはほとんどなく、尖突起状放電電極の曲がりを効果的に防止することができる。その結果、放電むら（画像ノイズ）のない高品質の画像を得ることができる。

本発明に係るコロナ放電装置において、清掃部材は起毛ブラシ又は植毛部材を好適に用いることができる。起毛ブラシ又は植毛部材は樹脂製などの板状部材で平面性をバックアップされていることが好ましい。

また、清掃補助部材は樹脂製の板材であることが好ましい。清掃部材及び／又は清掃補助部材は研磨微粒子を包含していてもよい。さらに、清掃部材又は清掃補助部材は弾性材によって電極板に圧接されていてもよい。さらに、清掃補助部材は回転自在なローラ部材であってもよい。

また、一対の清掃部材及び清掃補助部材からなる第１の清掃手段及び第２の清掃手段を備え、第１の清掃手段はその清掃部材が電極板の第１の面に圧接し、第２の清掃手段はその清掃部材が電極板の第２の面に圧接するように構成しているため、電極板の両面を効率よく清掃することができる。

本発明に係るプロセスカートリッジは前記コロナ放電装置を備えたことを特徴とする。また、本発明に係る画像形成装置は前記コロナ放電装置又は前記プロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。

以下、本発明に係るコロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に画像形成装置として電子写真プリンタの概略構成を示し、感光体ドラム１の周囲には、矢印Ａで示す回転方向に沿って、コロナ放電装置１０、レーザ走査装置３１、現像装置３２、転写ローラ３３、クリーニング装置３４、イレーサランプ３５が配置されている。

感光体ドラム１に対して、まず、コロナ放電装置１０によって所定の電荷を均一に付与し、レーザ走査装置３１から画像データに基づいて変調されたレーザを走査して静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置３２によってトナーで現像（可視像化）され、感光体ドラム１と転写ローラ３３との間を搬送される用紙Ｓ上に転写される。その後、用紙Ｓは定着装置３６に搬送され、トナーの加熱定着が施される。

感光体ドラム１は転写後も矢印Ａ方向に回転を継続し、クリーニング装置３４によって残留トナーが除去されるとともに、イレーサランプ３５によって残留電荷が除去される。

なお、これらの画像形成用エレメントの詳細な構成や作用、画像形成のプロセスは周知であり、その詳細な説明は省略する。

（コロナ放電装置、図２及び図３参照）
コロナ放電装置１０は、図２に示すように、開口部にメッシュ１２を設けた安定板１１内に電極板１３を設けたものである。電極板１３には、図３に示すように、多数の尖突起状放電電極１３ａが一列に配列されている。電極板１３の厚さは３０〜８０μｍ、放電電極１３ａの尖突起状角度θは５〜３０°、高さＨは１〜３ｍｍ、ピッチＰは１〜３ｍｍである。

電極板１３には−６〜−７ｋＶ（９００μＡ）の電圧が印加され、尖突起状放電電極１３ａから感光体ドラム１に向かってコロナ放電が発生する。また、メッシュ１２には−３００〜−９００Ｖの電圧が印加され、感光体ドラム１の帯電電位を所望の値に調整する。

（清掃ユニットの構成、作用、図４〜図６参照）
図４は前記コロナ放電装置１０を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）底面図である。電極板１３の両端部はホルダ１４，１４を介して安定板１１に保持されている。第１及び第２清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂは、筐体２１の下面に設けたナット部材２２が安定板１１の底面部に設けたねじシャフト１５に螺着している。従って、第１及び第２清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂはねじシャフト１５をモータ１６にて正逆に回転させることにより、電極板１３に沿って往復移動し、以下に説明するように電極板１３を清掃し、尖突起状放電電極１３ａに付着した放電生成物を除去する。

また、第１及び第２清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂは、それぞれの筐体２１の下部両側に形成した溝部２３が安定板１１のレール部１１ａ（図２参照）に係合することにより、移動をガイドされている。

図５は第１及び第２清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂを示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は第１清掃ユニット２０Ａの断面図、（Ｃ）は第２清掃ユニット２０Ｂの断面図である。それぞれの清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂの筐体２１内には、樹脂板２５に貼着された清掃部材としての植毛布２６と清掃補助部材としての樹脂板２７が電極板１３を平面状に挟み込んだ状態で内蔵されている。そして、植毛布２６と樹脂板２７はスポンジなどの押圧部材３０によって電極板１３の両面を所定の圧力で押圧している。

清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂは、電極板１３の一端から他端にわたって往復移動することにより、植毛布２６と樹脂板２７とが一体的に電極板１３を挟み込んだ状態でスライドし、放電電極１３ａに付着した放電生成物を除去する。この場合、植毛布２６と電極板１３との間に相対的な速度差を生じ、かつ、植毛布２６と樹脂板２７が互いに面状に対面しているため、電極板１３に対する圧接力を高めても植毛布２６が尖突起状放電電極１３ａに絡まることはほとんどなく、尖突起状放電電極１３ａの曲がりを効果的に防止することができ、放電むら（画像ノイズ）のない品質の高い画像を得ることができる。

本第１例においては、第１清掃ユニット２０Ａの植毛布２６が電極板１３の右面に圧接し（図５（Ｂ）参照）、第２清掃ユニット２０Ｂの植毛布２６が電極板１３の左面に圧接し（図５（Ｃ）参照）、電極板１３の両面を清掃する。なお、画像形成装置内における風の流れによっては、風の当たりが強い電極板１３の一方の面のみに放電生成物が付着する場合があり、この場合には清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂのいずれかのみを設けて、一方の面のみを清掃するようにしてもよい。また、清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂを一つの筐体に内蔵してもよいことは勿論である。

前記清掃動作は所定の放電時間が経過するごとに（プリント枚数に換算して所定のプリント枚数に達するごとに）自動的に実行するように画像形成装置の制御プログラムに組み込まれている。なお、必要時に清掃動作を実行するように制御してもよい。

ところで、押圧部材３０は、弾性を有するものであれば種々の材料を使用することができ、オゾンなどによる分解が進行することがなく、永久歪みの小さい発泡部材、例えば、ウレタンフォームなどを使用することが好ましい。押圧部材３０としては、清掃部材である植毛布２６の面積Ａ１×Ａ２（６×１０ｍｍ）を考慮し、その面積に対して均一な圧力分布や平面性を発現できる部材であることが好ましい。実験から、具体的には、密度１５〜６０ｋｇ／ｍ³のウレタンフォームを高さＡ２内に１０個以上のセルに分割して設けることが望ましい。

清掃部材としては、ビロードやテフロン（登録商標）パイルなどの植毛布２６以外に、起毛ブラシ、パイル織物、不織布、発泡プラスチックなどを使用できる。それ以外に、酸化アルミニウムやシリコンカーバイドなどの研磨微粒子を含むフィルムであってもよい。

また、実際の使用上、往復移動の際に摩擦力や圧力分布のばらつきにより、電極板１３に圧接する植毛布２６が変形し、尖突起状放電電極１３ａに絡みつくなどの不具合を防止するため、厚さ０．１〜０．５ｍｍ程度のポリエチレンテレフタレートやポリアセタールなどの固い樹脂板２５をバックアップ部材として用いることが好ましい。

樹脂板２５を植毛布２６などの清掃部材の平面性を保持するというバックアップ部材としての効果を十分に発揮させるために、清掃部材の硬さ、変形しやすさ、織り方などにもよるが、ビロードなどの植毛布２６の場合は、樹脂板２５は厚さ１ｍｍ以下が適当であり、０．５ｍｍ程度が望ましい。

清掃部材と清掃補助部材とで形成されるニップ部の圧力や摩擦力によってニップ部が平面性を保てないことが、尖突起状放電電極１３ａの曲がりにつながる。そこで、清掃補助部材にはこのような不具合を防止し、尖突起状放電電極１３ａを保持するために０．１〜１ｍｍ程度のポリエチレンテレフタレートやポリアセタールなどの樹脂板２７を用いることが好ましい。

また、清掃補助部材としては、硬くて、平面性を保持できる部材であれば種々の材料を使用することができ、ガラス板などであってもよい。このような硬い平板は尖突起状放電電極１３ａの先端部分に放射状に成長した放電生成物（珪素化合物）を折って清掃する能力も合わせて備えている。

さらに、図６に第２例として示すように、研磨微粒子を含むラッピングフィルム２８などを樹脂板２７に貼着してもよい。これにて、電極板１３に対する清掃能力が向上する。一方、植毛布２６などの清掃部材に研磨微粒子を含ませてもよい。

また、放電性能をよくするために、尖突起状放電電極１３ａが薄く（３０μｍ程度）形成されている場合や、尖突起状角度θが小さい（１０°以下）場合には、図７に第３例として示すように、清掃補助部材としてローラ部材２９を回転可能に設けてもよい。ローラ部材２９はポリアセタールなどの樹脂製が好ましく、清掃部材とによる電極板１３に対する摩擦力を低減し、尖突起状放電電極１３ａの破損を未然に防止することができる。

（清掃能力、図８参照）
ここで、図５に示した第１例の清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂによる清掃能力について、本発明者らの実験に基づいて説明する。本発明例である清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂにおいては、清掃部材としてビロードの植毛布を用い、清掃補助部材としてポリエチレンテレフタレートの樹脂板を用いた。また、比較例として前記特許文献２に記載の清掃装置を用いてその清掃能力を同じ条件のもとで実験した。

図８中曲線Ｃ１は本発明例である清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂを用いて電極板１３を清掃した場合を示し、曲線Ｃ２は比較例である清掃装置を用いて電極板１３を清掃した場合を示す。いずれの場合も、１００時間放電させた後に電極板１３を清掃し、画像ノイズを目視で５段階に評価した。縦軸に示した５段階の数値が大きいほど評価は高くなっている。横軸は往復移動回数である。図８から明らかなように、本発明例では比較例よりも画像ノイズの評価において好ましい効果が確認された。

また、清掃部材と清掃補助部材との圧接力がどの程度で尖突起状放電電極１３ａに曲がりが生じるかを実験したところ、本発明例である清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂにおいては約４８０Ｎ／ｍ²で曲がりが生じ、比較例である清掃装置では約１２０Ｎ／ｍ²で曲がりが生じた。この点からも、本発明例では比較例よりも大きな圧接力を付与したとしても尖突起状放電電極１３ａの曲がりを効果的に防止することができた。

（他の実施例）
なお、本発明に係るコロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。

例えば、電極板１３の尖突起状放電電極１３ａは三角形形状に限定するものではなく、例えば、ピン形状であってもよい。また、コロナ放電装置１０はそれ自体で画像形成装置に着脱可能な形態であってもよく、あるいは、感光体ドラム１や現像装置３２などを含むプロセスカートリッジとして画像形成装置に着脱可能な形態に構成されていてもよい。また、コロナ放電装置１０による被帯電体としては必ずしも感光体ドラム１である必要はない。

また、清掃ユニット２０Ａ，２０Ｂの移動手段は、ねじシャフト１５やモータ１６以外の手段を使用してもよく、清掃タイミングも任意である。さらに、清掃部材や清掃補助部材の構成、形状の細部は任意である。

本発明に係るコロナ放電装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 前記コロナ放電装置を示す断面図である。 前記コロナ放電装置に設けた電極板を示す正面図である。 前記コロナ放電装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。 前記コロナ放電装置に設けた清掃ユニットの第１例を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は第１清掃ユニットの断面図、（Ｃ）は第２清掃ユニットの断面図である。 清掃ユニットの第２例を示し、（Ａ）は第１清掃ユニットの断面図、（Ｂ）は第２清掃ユニットの断面図である。 清掃ユニットの第３例を示し、（Ａ）は第１清掃ユニットの断面図、（Ｂ）は第２清掃ユニットの断面図である。 前記清掃ユニットの清掃能力を示すグラフである。

符号の説明

１…感光体ドラム
１０…コロナ放電装置
１１…安定板
１３…電極板
１３ａ…尖突起状放電電極
１５…ねじシャフト
１６…モータ
２０Ａ，２０Ｂ…清掃ユニット
２１…筐体
２２…ナット部材
２５…樹脂板（バックアップ部材）
２６…植毛布（清掃部材）
２７…樹脂板（清掃補助部材）
２８…ラッピングフィルム
２９…ローラ部材（清掃補助部材）
３０…押圧部材

Claims (6)

1. 複数の尖突起状放電電極を一列に配列した電極板を有するコロナ放電装置において、
   前記電極板の一面に圧接した状態で設けられた起毛ブラシ又は植毛部材からなる面状の清掃部材と、
   前記電極板の他面に前記清掃部材と対向する位置で圧接した状態で設けられた、樹脂製の板材又は回転自在なローラ部材からなる清掃補助部材と、
   前記清掃部材及び前記清掃補助部材を一体的に前記電極板に沿って移動させる移動手段と、
   を備え、
   一対の前記清掃部材及び前記清掃補助部材にて第１の清掃手段及び第２の清掃手段を構成し、第１の清掃手段はその清掃部材が前記電極板の第１の面に圧接し、第２の清掃手段はその清掃部材が前記電極板の第２の面に圧接していること、
   を特徴とするコロナ放電装置。
2. 前記清掃部材は板状部材に貼着された起毛ブラシ又は植毛部材であることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
3. 前記清掃部材又は前記清掃補助部材は弾性材によって前記電極板に圧接されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコロナ放電装置。
4. 前記清掃部材及び／又は前記清掃補助部材は研磨微粒子を包含していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコロナ放電装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のコロナ放電装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のコロナ放電装置又は請求項５に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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