JP5299081B2 - 帯電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機などの画像形成装置において、像担持体の表面を帯電させるのに使用する帯電装置に関するものである。特に、コロナ放電によって像担持体を帯電させる放電電極をシールドケース内に配置してなる帯電装置において、このシールドケース内にコロナ放電によって生じた放電生成物などが滞留して、画像形成に悪影響を及ぼすのを防止する点に特徴を有するものである。

複写機，プリンタ，ファクシミリ及びこれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、回転駆動される像担持体の表面を、この像担持体と対向する放電電極によりコロナ放電を行う帯電装置によって帯電させ、このように帯電された像担持体の表面に対して露光装置により画像データに従った露光を行って、像担持体の表面に静電潜像を形成するようにしている。

そして、このように静電潜像が形成された像担持体に現像装置からトナーを供給して、像担持体の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成し、このトナー像を記録紙や中間転写体等に転写させた後、転写後の像担持体の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置によって除去し、その後、再度、上記のように帯電装置によって像担持体の表面を帯電させるようにしている。

ここで、上記のようにコロナ放電によって像担持体の表面を帯電させる場合、この放電によってオゾンや窒素酸化物などの放電生成物が生成され、この放電生成物が像担持体の表面に付着して画像形成に悪影響を与えるという問題があった。

例えば、窒素酸化物である二酸化窒素の場合、これが空気中の水分と反応すると硝酸に変化し、更に空気中のアンモニアと反応して水溶性の物質となって像担持体に付着する。そして、これが高湿度下において空気中の水分を吸収して、像担持体表面の抵抗値が低下され、帯電装置によって像担持体の表面を均一に帯電させることができなくなり、像担持体における画像部と非画像部との境界がぼけたて、形成される画像がぼけた状態や白く抜けた状態になって像流れが生じるという問題があった。

また、オゾンの場合には、このオゾンにより像担持体の表面が酸化されて、露光時における像担持体表面の電位低下が劣化し、この劣化箇所と他の正常箇所とにおけるトナーの付着に差異が生じ、形成される画像に濃度ムラが発生するという問題があった。

そして、従来においては、像担持体の表面に付着した放電生成物を除去するため、この像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を除去するクリーニングブレードを像担持体の表面に強く押し当てて、放電生成物を像担持体の表面から削り落とすことが行われている。

しかし、このようにした場合、像担持体の表面も削られて、像担持体の寿命が短くなると共に、像担持体を回転させるトルクが高くなるなどの問題があった。

また、従来においては、特許文献１に示されるように、放電電極に付着した異物を清掃部材により除去すると共に、放電電極が収容されたシールドケース内における異物を、像担持体に向けて吹き付ける気流によったシールドケース内を排出するようにしたものが提案されている。

しかし、このように像担持体に向けて吹き付ける気流によって異物を排出させた場合、この異物が像担持体に付着するという問題があった。

また、従来においては、図１に示している帯電装置１０２のように、シールドケース１２１内の放電生成物などを除去するために、排気ファン１２５によってシールドケース１２１内の空気を吸引するようにしたものも提案されている。

ここで、この帯電装置１０２においては、シールドケース１２１内に像担持体１を帯電させるための放電電極１２２を収容しており、像担持体１０１と対面する側に帯電用開口１２１ａを有すると共に、この帯電用開口１２１ａとは反対側の箇所に排気用開口１２１ｂを有する。また、この排気用開口１２１ｂにダクト１２４が接続されており、このダクト１２４の排気口に前記の排気ファン１２５が配置されている。

そして、この排気ファン１２５により、ダクト１２４を介してシールドケース１２１内の空気を吸引し、前記の帯電用開口１２１ａと像担持体１０１との間の隙間から空気を取り込んで、シールドケース１２１内に下向きの気流を発生させ、この気流に乗せて放電生成物などを前記の排気用開口１２１ｂから排出させるようになっている。

しかし、このような帯電装置１０２を小型化させるために、図２に示すように、上記のダクト１２４を薄くすると、シールドケース１２１内の気流は、下向きの気流ではなく、排気ファン１２５が設けられている側とは反対の側からこの排気ファン１２５が設けられている側に向かって流れていく気流となる。そして、この気流により放電生成物Ｘが、シールドケース１２１内の排気ファン１２５側における像担持体１０１の表面近傍に放電生成物Ｘが滞留して、シールドケース１２１内から適切に排出されなくなり、放電生成物Ｘによる上記のような問題を解決することが困難であった。

なお、滞留する放電生成物Ｘをシールドケース１２１内から除去するために、排気ファン１２５の回転数を上げることが考えられるが、この場合、消費電力が増大するなどの別の問題が生じた。

特許第４１２６１４５号

本発明は、電子写真方式を利用した複写機などの画像形成装置において、像担持体の表面を帯電させるのに使用する帯電装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。

特に、本発明においては、コロナ放電によって像担持体を帯電させる放電電極をシールドケース内に配置してなる帯電装置において、コロナ放電によって生じた放電生成物などがシールドケース内から適切に排出されるようにし、画像形成に悪影響を及ぼすのを防止することを課題とするものである。

本発明における帯電装置においては、上記のような課題を解決するため、コロナ放電によって像担持体を帯電させる放電電極と、この放電電極を収容し、前記の像担持体と対面する側に帯電用開口を有すると共にこの帯電用開口よりも前記の像担持体から遠い位置に排気用開口を有したシールドケースと、このシールドケース内の空気を吸引して前記の排気用開口を通して排出させる排気装置と、前記のシールドケース内に設けられて、前記のシールドケース内の空気を前記の排気装置に案内する気流制御板とを備え、前記の気流制御板を、前記の帯電用開口の端面から所定距離だけ離れて配置させるようにした。

また、上記の帯電装置において、前記の気流制御板を前記の排気装置に向けて配置するのが望ましい。

また、上記の帯電装置において、前記の帯電用開口に対向するように前記の排気用開口を形成し、この排気用開口に連通して設けたダクトの排気口に前記の排気装置を配置させるようにすることができる。

本発明における帯電装置においては、上記のようにシールドケース内に気流制御板を設け、このシールドケース内の空気を排気装置に案内させるようにしため、コロナ放電によって生成された放電生成物などが、排気装置によりシールドケース内から適切に排出されるようになる。

この結果、この帯電装置を備える画像形成装置においては、前記の放電生成物に起因する像流れなどが防止され、良好な画像形成が安定して行えるようになる。

従来の帯電装置を像担持体と対向するように配置させた状態を示した概略説明図である。 図１の帯電装置において薄型のダクトを用いた場合を示した概略説明図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置を使用した画像形成装置の一例を示した概略説明図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置を像担持体と対向するように配置させた状態を示した概略説明図である。 上記の実施形態に係る帯電装置の内部を示した概略斜視図である。 帯電装置内に配置した絶縁物による帯電への影響を調べる実験装置の概略説明図である。 上記の実験装置において、シールドケースの帯電用開口の端面から絶縁物の上縁面までの距離を変化させたときの帯電電流値の変化を示したグラフである。 （Ａ）は気流制御板を有しない条件１の帯電装置を示した概略説明図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）はそれぞれ本発明の実施形態に係る帯電装置において、気流制御板の配置状態を変更された条件２〜条件５の帯電装置を示した概略説明図である。 上記の図８（Ａ）に示した条件１の帯電装置と図８（Ｅ）に示した条件５の帯電装置とを比較した実験結果を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る帯電装置を示した図でありて、シールドケース自体にダクト機能部を形成した形態を示した概略説明図である。

次に、この発明の実施形態に係る帯電装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る帯電装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

先ず、この発明の実施形態に係る帯電装置を使用した画像形成装置について説明する。

この画像形成装置においては、図３に示しているように、回転する像担持体１の表面をスコロトロン型の帯電装置２により帯電させ、このように帯電された像担持体１の表面に露光装置３により画像情報に応じて露光を行って静電潜像を形成する。

そして、このように像担持体１の表面に形成された静電潜像の部分に現像装置４によりトナーを供給してトナー像を形成し、このトナー像を転写装置７によって記録シートや中間転写ベルト等の転写媒体５に転写させる。次いで、記録シートに転写されたトナー像を定着装置（図示せず）によって定着させる。また、上記の転写媒体５に転写されずに像担持体１の表面に残ったトナーを、クリーニング装置６により像担持体１の表面から除去し、その後は、上記のようにして画像形成を繰り返して行うようにしている。

次に、上記のような画像形成装置に用いるこの実施形態の帯電装置２について具体的に説明する。

この実施形態の帯電装置２は、図３〜図５に示すように、コロナ放電によって像担持体１を帯電させる放電電極２２を備えている。この放電電極２２は、先端部が鋸歯形状を有しており、この鋸歯形状の先端部が像担持体１と対向するようにして設けられている。

また、この放電電極２２を収容するシールドケース２１は直方体形状を有しており、前記の像担持体１の軸方向に沿って配置されている。

そして、像担持体１に対面するシールドケース２１の上面には帯電用開口２１ａが形成されており、シールドケース２１の下面には排気用開口２１ｂが形成されている。この排気用開口２１ｂは、この実施形態ではシールドケース２１の長手方向のほぼ全長に渡って形成されている。また、シールドケース２１の帯電用開口２１ａにはグリッド電極２３が設けられている。

そして、シールドケース２１の下面側には、前記の排気用開口２１ｂとほぼ同じ大きさの開口を有してこれに連通する厚みの薄いダクト２４が取り付けられている。また、このダクト２４の排気口には軸流ファンやシロッコファンなどからなる排気装置２５が取り付けられている。

ここで、この排気装置２５がダクト２４を介してシールドケース２１内の空気を吸引して排気すると、前記の帯電用開口２１ａと像担持体１との間の隙間から空気がシールドケース２１内に取り込まれてシールドケース２１内に気流が発生する。

また、このシールドケース２１内には、上記のように発生された気流を排気装置２５へと案内する複数の気流制御板２６が配置されている。そして、各気流制御板２６は、前記の排気装置２５が位置している方向に向けて配置されており、シールドケース２１の長手方向の辺に対して角度θだけ傾斜されている。

各気流制御板２６は、電気絶縁性材料で構成されており、薄くて変形し難く、軽量で難燃であるなどの性質を備えていることが好ましい。

また、この実施形態では、気流制御板２６とシールドケース２１の内側の壁面との間に隙間を生じさせないようにしている。また、気流制御板２６には、放電電極２２が入り込む箇所に切欠き部２６ａが形成されている。この切欠き部２６ａの形成箇所においては、放電電極２２との間に隙間が生じても構わないが、この隙間は適切な気流が得られるような程度にしている。

さらに、この気流制御板２６の上縁は、シールドケース２１の帯電用開口２１ａの端面から距離ｄだけ離れている。すなわち、各気流制御板２６が上記のように距離ｄをおいて配置されることにより、シールドケース２１内には帯電用開口２１ａの端面から前記の距離ｄの範囲で障害物の無い空間を確保し、前記の気流制御板２６の近くの像担持体１の箇所でも適切に帯電が行われるようにしている。

図６は、上記の気流制御板２６の上縁とシールドケース２１の帯電用開口２１ａの端面との間の距離ｄの適正範囲を調べるのに用いた実験装置５０を示している。

この実験装置５０においては、シールドケース２１から気流制御板２６を取り外し、絶縁物Ｙをシールドケース２１内の両壁面に貼り付けたものである。

そして、この実験装置５０において、絶縁物Ｙの上縁とシールドケース２１の帯電用開口２１ａの端面と間の距離Ｂ（ｍｍ）を変化させて、帯電電流Ｉｓ（μＡ）がどのように変化するかを調べ、その結果を図７に示した。

図７に示すように、帯電電流Ｉｓは、前記の距離Ｂが一定の距離に満たない間は上昇し、一定の距離に達した後は、上昇せずに平衡状態となるということが分かる。すなわち、この図７の結果から、上記の距離Ｂとして上記一定の距離が確保されるならば、シールドケース２１内に絶縁物Ｙが配置されても、適切に帯電が行われるということが分かる。

上記の図７からすれば、上記の一定の距離は６ｍｍということになるが、この６ｍｍという数値自体が意味を持つわけではない。すなわち、シールドケース２１の大きさや形状、帯電用開口２１ａの端面と放電電極２２の先端までの距離、放電電極２２としてワイヤ電極を用いる場合など、様々な要因で上記の距離は変化する。

そして、前記のシールドケース２１内に気流制御板２６を配置するにあたっては、上記の図７の結果に鑑みて、気流制御板２６の上縁とシールドケース２１の帯電用開口２１ａの端面との間に距離ｄを確保し、適切な帯電が行われるようにする。

図８（Ａ）は気流制御板を有しない帯電装置を示しており、図８（Ｂ）〜（Ｅ）はそれぞれシールドケース内に気流制御板を有するこの実施形態の帯電装置を示している。また、これらの帯電装置において、シールドケース２１の長手方向の全長は２５０ｍｍとし、図８（Ｂ）〜（Ｅ）に示している気流制御板２６の傾斜角度θは全て４５°とした。

ここで、図８（Ａ）に示した構成を条件１とする。また、図８（Ｂ）は排気装置２５が設けられている側のシールドケース２１の端部（以下、排気側端部という）から４０ｍｍの位置に１枚の気流制御板２６を配置した例を示しており、この配置例を条件２とする。図８（Ｃ）は排気側端部から４０ｍｍの位置と８０ｍｍの位置に合計２枚の気流制御板２６を配置した例を示しており、この配置例を条件３とする。図８（Ｄ）は排気側端部から４０ｍｍの位置と８０ｍｍの位置と１２０ｍｍの位置に合計３枚の気流制御板２６を配置した例を示しており、この配置例を条件４とする。図８（Ｅ）は排気側端部から４０ｍｍの位置と８０ｍｍの位置と１２０ｍｍと２００ｍｍの位置に合計４枚の気流制御板２６を配置した例を示しており、この配置例を条件５とする。

そして、市販のＡ４プリンタ（コニカミノルタ社製：Ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５５７０）を改造したものに、上記の条件１〜５の各帯電装置をそれぞれに搭載して画像形成を行い、形成された画像における像流れ及び濃度ムラの評価を行い、その結果を下記の表１に示した。

ここで、像流れについては、温度３０℃、相対湿度８５％の高温・高湿度の環境下において、それぞれ黒字部分と白地部分の比が５％であるハーフトーン画像の画像形成を１００００枚／日を行った後、翌朝に黒字部分と白地部分の比が５％であるハーフトーン画像の画像形成を行い、所定枚数ごとに像流れの発生を調べ、像流れが発生していない場合を○、よく見ると確認できた場合を△、明らかに発生している場合を×で示した。

また、濃度ムラについては、相対湿度１５％の低音・低湿度の環境下において、黒字部分と白地部分の比が５％であるハーフトーン画像の画像形成を連続して１０００枚行い、１０分間放置した後、黒字部分と白地部分の比が５％であるハーフトーン画像の画像形成を行って濃度ムラ発生を調べ、濃度ムラが発生していない場合を○、よく見ると確認できた場合を△、明らかに発生している場合を×で示した。

この結果、気流制御板２６を設けた条件２〜５の各帯電装置を用いた場合、気流制御板２６を設けない条件１の帯電装置を用いた場合に比べて、像流れや濃度ムラの発生が抑制されていた。特に、条件４，５の各帯電装置を用いた場合には、画像形成枚数が７万枚に達しても、像流れの明らかな発生はみられなかった。

次に、前記の条件１と条件５の各帯電装置を用い、温度２５℃、相対湿度６５％の環境条件で、それぞれコロナ放電を１分半行った後、シールドケース２１の長手方向の所定位置におけるオゾン濃度を調べ、その結果を図９に示した。

この結果、気流制御板２６を設けない条件１の帯電装置においては、排気側、すなわち、排気装置２５が設けられる側のシールドケース２１の端部側で特にオゾン濃度が高くなっていた。これに対して、シールドケース２１内に気流制御板２６を設けた条件５の帯電装置においては、排気側におけるオゾン濃度が、条件１の帯電装置に比べて大きく低下していた。

このように、前記のシールドケース２１内に、気流を排気装置２５へと導く気流制御板２６を設けた実施形態の帯電装置２においては、シールドケース２１内の気流は気流制御板２６によって下向きに案内されて排気用開口２１ｂから排気装置２５に適切に導かれるようになった。

この結果、前記のように薄型のダクト２４を用いた場合においても、コロナ放電によって生成された放電生成物などが、シールドケース２１内の排気側の付近であって像担持体１の表面近傍に滞留するすることなく、シールドケース２１内から効率的に排気装置２５に導かれて排出されるようになった。

なお、上記の気流制御板２６をシールドケース２１内に複数枚設ける場合、その各々の傾斜角度θを全て同じにする必要はなく、例えば、排気側の近づくにつれて、気流制御板２６の傾斜角度θを大きくさせるようにしてもよい。

また、気流制御板２６を１枚だけ設ける場合、この１枚の気流制御板２６を、吸気側に設けるよりも、前記の図８（Ｂ）に示したように、排気側に近い位置に設けることが好ましい。また、気流制御板２６を複数枚設ける構造を採用する場合にも、排気側に近い位置に多くの気流制御板２６を設けるようにすることが好ましい。

なお、この実施形態においては、気流制御板２６をシールドケース２１内に設けるようにしただけであるが、この気流制御板２６を上記の排気装置２５に向けてダクト２４内に延出させ、ダクト２４内に導かれた排気装置２５に案内させるようにすることも可能である。

また、上記の実施形態においては、シールドケース２１の帯電用開口２１ａに対向させて排気用開口２１ｂを形成すると共に、この排気用開口２１ｂにダクト２４を取り付けるようにしたが、排気用開口２１ｂの位置はこのような位置に限定されるものではなく、またダクト２４を必ずしも設ける必要はない。

例えば、図１０に示しているように、シールドケース２１の内底面から距離をおいて気流制御板２６を配置し、この気流制御板２６の下辺とシールドケース２１の内底面との間にダクト空間２７として利用することも可能である。なお、この場合には、上記の排気用開口２１ｂをシールドケース２１の一方の端面に設け、この排気用開口２１ｂと連通するようにして排気装置２５を設けるようにことができ、帯電装置を一層小型化させることが可能になる。

１ 像担持体
２ 帯電装置
３ 潜像形成装置
４ 現像装置
５ 記録媒体
６ クリーニング装置
２１ シールドケース
２１ａ 帯電用開口
２１ｂ 排気用開口
２２ 放電電極
２４ ダクト
２５ 排気装置
２６ 気流制御板
２７ ダクト空間

Claims (4)

1. コロナ放電によって像担持体を帯電させる放電電極と、この放電電極を収容し、前記の像担持体と対面する側に帯電用開口を有すると共にこの帯電用開口よりも前記の像担持体から遠い位置に排気用開口を有したシールドケースと、このシールドケース内の空気を吸引して前記の排気用開口を通して排出させる排気装置と、前記のシールドケース内に設けられて、前記のシールドケース内の空気を前記の排気装置に案内する気流制御板とを備え、前記の気流制御板は、前記の帯電用開口の端面から所定距離だけ離れて配置されていることを特徴とする帯電装置。
2. 請求項１に記載の帯電装置において、前記の気流制御板は電気絶縁性材料で構成されていることを特徴とする帯電装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の帯電装置において、前記の気流制御板が前記の排気装置に向けて配置されていることを特徴とする帯電装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の帯電装置において、前記の帯電用開口に対向するように前記の排気用開口が形成されており、この排気用開口に連通して設けられたダクトの排気口に前記の排気装置が配置されていることを特徴とする帯電装置。

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