JP5392004B2 - 除電装置、及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
電子写真方式の画像形成装置に用いられる像担持体又は記録媒体担持体上の電荷を除去する除電装置、及びそれを備えた画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる像担持体又は記録媒体担持体上の電荷を除去する除電装置としては、ワイヤ電極に高圧を付与する方式が一般的であるが、オゾン発生の低減や省スペース化のため針状（鋸歯状）電極を用いた方式も用いられている。
然るに、針状電極を用いた方式では、針状電極の放電点である先端部における電界と、隣接する先端部との中間地点における電界との間には電界強さに差があり、放電ムラが発生し易い。また、針状電極を用いた除電装置では鋭利な先端部への接触を防ぐため、針状電極の先端部に樹脂等の絶縁材料で形成するリブ状の隔壁を用いることが多く、隔壁があることにより放電ムラが一層発生し易くなっている。放電ムラによる除電不良を防止するために全体の電界を強くし過ぎると針状電極の先端部での放電が強くなり過ぎ、除電する像担持体又は記録媒体担持体の表面を放電劣化させ、クリーニング不良や転写不良が生じ易くなるという問題がある。
具体的には、像担持体又は記録媒体担持体として樹脂製の中間転写ベルト又は転写ベルトを用いる構成を有する除電装置においては、針状電極による放電ムラにより樹脂材のポリマー鎖が切れて表面に白化したスジ状の傷を生じさせる場合がある。また、中間転写ベルト又は転写ベルトを巻回するローラに導電性の樹脂コート層を有するローラを用いている場合には、針状電極による放電ムラにより樹脂コート層が剥がれてベルト裏面に付着するという問題もある。このローラの樹脂コート層の剥がれは、ローラの導電性及びベルトの性能を悪化させ、中間転写ベルト又は転写ベルトの放電劣化を一層悪化させる要因となる。
これらの放電ムラを防ぐために像担持体又は記録媒体担持体と針状電極との間に絶縁部材を設けて空間距離を稼いで像担持体又は記録媒体担持体の放電劣化を防止しようとする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、針状電極の先端部材を絶縁部材で覆うと、放電効果の低下により除電能力が低下し、薄紙の分離不良や、記録媒体分離時の剥離放電によるトナー飛び散りに伴う画像不良等が発生してしまう。更に、放電ムラを防止するために、電極先端と像担持体又は記録媒体担持体との距離を長くしようとすると、更に大きな容量の高圧電源が必要となり、消費電力や省スペース上での新たな問題が発生する。
本発明の目的は、上記のような問題を解決し、電源の容量や大きさを増大させることなく、像担持体又は記録媒体担持体上の電荷を適切に除去し、クリーニング不良や画像不良が発生しない除電装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
前記目的は下記の発明により達成される。
１．画像形成装置が有する像担持体又は記録媒体担持体を除電するための除電装置であって、
複数の不連続な放電点としての突起部を有する針状電極、
前記針状電極を保持する絶縁性ホルダ、
前記針状電極に電圧を印加する針状電極用電源、及び、
前記針状電極と、前記像担持体又は前記記録媒体担持体との間に配設される導電性を有する遮蔽部材、を有し、
前記遮蔽部材は、前記針状電極により形成される電界内に露出される領域としての露出部と、前記絶縁性ホルダにより覆われる領域としての非露出部と、を有し、前記像担持体又は前記記録媒体担持体としての転写ベルト又は記録媒体搬送ベルトを懸架する複数の懸架ローラのいずれか１つの懸架ローラに対向する位置に前記転写ベルト又は前記記録媒体搬送ベルトを介して対峙し、
前記絶縁性ホルダは、前記非露出部を覆うカバー部を有し、前記針状電極を該針状電極の突起部の先端が前記カバー部の先端より突出しない位置に配設されるように保持するとともに、
前記針状電極と、前記絶縁性ホルダの前記カバー部と、前記遮蔽部材とは、厚み方向において、互いに間隙をもって対峙しており、
前記針状電極の突起部の先端と前記カバー部の先端とを結ぶ線の延長線が、前記遮蔽部材の前記露出部の領域内に当接するように、前記針状電極、前記絶縁性ホルダ、及び前記遮蔽部材の位置と長さが設定されていることを特徴とする除電装置。
複数の不連続な放電点としての突起部を有する針状電極、
前記針状電極を保持する絶縁性ホルダ、
前記針状電極に電圧を印加する針状電極用電源、及び、
前記針状電極と、前記像担持体又は前記記録媒体担持体との間に配設される導電性を有する遮蔽部材、を有し、
前記遮蔽部材は、前記針状電極により形成される電界内に露出される領域としての露出部と、前記絶縁性ホルダにより覆われる領域としての非露出部と、を有し、前記像担持体又は前記記録媒体担持体としての転写ベルト又は記録媒体搬送ベルトを懸架する複数の懸架ローラのいずれか１つの懸架ローラに対向する位置に前記転写ベルト又は前記記録媒体搬送ベルトを介して対峙し、
前記絶縁性ホルダは、前記非露出部を覆うカバー部を有し、前記針状電極を該針状電極の突起部の先端が前記カバー部の先端より突出しない位置に配設されるように保持するとともに、
前記針状電極と、前記絶縁性ホルダの前記カバー部と、前記遮蔽部材とは、厚み方向において、互いに間隙をもって対峙しており、
前記針状電極の突起部の先端と前記カバー部の先端とを結ぶ線の延長線が、前記遮蔽部材の前記露出部の領域内に当接するように、前記針状電極、前記絶縁性ホルダ、及び前記遮蔽部材の位置と長さが設定されていることを特徴とする除電装置。
２．前記遮蔽部材が接地されていることを特徴とする前記１に記載の除電装置。
３．前記遮蔽部材には該遮蔽部材に電位を付与する遮蔽部材用電源が接続されていることを特徴とする前記１に記載の除電装置。
４．前記遮蔽部材には該遮蔽部材に流れる電流を制御する電子部品が接続されていることを特徴とする前記１に記載の除電装置。
５．前記電子部品は、抵抗、可変抵抗、バリスタ、又はツェナーダイオードであることを特徴とする前記４に記載の除電装置。
６．前記針状電極の先端から前記遮蔽部材の表面までの最短空間距離が１．５〜５．５ｍｍ、
前記カバー部と前記遮蔽部材の表面との間隔としてのホルダ・遮蔽板間隔が０．３〜２．０ｍｍに設定されていることを特徴とする前記１から５のいずれか１項に記載の除電装置。
前記カバー部と前記遮蔽部材の表面との間隔としてのホルダ・遮蔽板間隔が０．３〜２．０ｍｍに設定されていることを特徴とする前記１から５のいずれか１項に記載の除電装置。
７．前記遮蔽部材の先端を通り前記像担持体又は記録媒体担持体の表面に接する接線に対し、
前記針状電極の突起部の先端と前記絶縁性ホルダの前記カバー部の先端とは、ともに前記接線より前記像担持体又は記録媒体担持体が配設されている側の領域に位置するように構成されていることを特徴とする前記１から６のいずれか１項に記載の除電装置。
前記針状電極の突起部の先端と前記絶縁性ホルダの前記カバー部の先端とは、ともに前記接線より前記像担持体又は記録媒体担持体が配設されている側の領域に位置するように構成されていることを特徴とする前記１から６のいずれか１項に記載の除電装置。
８．前記遮蔽部材は先端が連続する凹凸曲面を有する波状板材からなり、前記波状板材の凸部又は凹部のピッチは前記針状電極の突起部のピッチに一致し、前記波状板材の凹部が前記針状電極の突起部に対向するように配設されていることを特徴とする前記７に記載の除電装置。
９．前記遮蔽部材は、前記針状電極の突起部に対向する位置から前記遮蔽部材の先端部の領域に、前記遮蔽部材より高抵抗の材料の塗布又は貼り付けを行い、前記高抵抗の材料は、前記針状電極の突起部に対向する側の端部が連続する波状の曲線を形成し、前記波状の曲線の凸部又は凹部のピッチは前記針状電極の突起部のピッチに一致し、前記波状曲線の凹部が前記針状電極の突起部に対向するように形成されていることを特徴とする前記７に記載の除電装置。
１０．前記像担持体又は記録媒体担持体が、単層の樹脂製ベルト、又は表面を樹脂材料で被覆された樹脂コートベルトからなる転写ベルト又は記録媒体搬送ベルトであることを特徴とする前記１から９のいずれか１項に記載の除電装置。
１１．前記転写ベルト又は前記記録媒体搬送ベルトは複数の懸架ローラにより懸架され、前記複数の懸架ローラの内の少なくとも１つは、導電性の芯金を有し、前記芯金に直接又は弾性層を挟んで、最外層部に導電性を有する樹脂コート層が形成されていることを特徴とする前記１０に記載の除電装置。
１２．前記１から１１のいずれか１項に記載の除電装置と、像担持体又は記録媒体担持体とを有していることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、電源の容量や大きさを増大させることなく、像担持体又は記録媒体担持体の電荷をムラなく除去し、クリーニング不良や画像不良が発生することのない針状電極からなる除電装置及び画像形成装置を提供することができる。
図１は、本発明に係る除電装置１１０と、除電対象の記録媒体担持体としての転写ベルト６とを備えた画像形成装置の実施形態についての要部断面図である。なお本図では、画像形成装置としてモノクロ画像形成装置１００の実施形態について説明している。
図１において、１は像形成体としての感光体ドラムであり、この感光体ドラム１の回転方向に沿って、帯電チャージャ２、ＬＥＤ光源の画像書込み装置３、二成分現像方式の現像装置４、記録媒体としての記録紙Ｐを転写領域に導く記録紙ガイド５を有している。更に、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐに転写する像担持体としての転写ベルト６、ブラシとブレードにより感光体ドラム１を清掃するクリーニング装置７、及び感光体ドラム１にイレース光を照射して電荷を除去する光イレーサ８を有している。そして、転写ベルト６とクリーニング装置７の間に、プレクリーニングチャージャ９が設けられている。また、転写ベルト６の下流には、定着装置１０が設けられ、記録紙Ｐにトナー像を定着する。
現像装置４は、そのハウジング４０の開口部に現像スリーブ４１を有し、現像スリーブ４１の後方（図中右方向）には、現像スリーブ４１に現像剤（トナーとキャリア）を搬送する現像剤搬送部材４２、トナーとキャリアを攪拌する攪拌部材４３が配置される。
転写ベルト６は、２つの支持ローラ６１、６２の間に張架され、支持ローラ６１、６２の間で、転写ベルト６の内側に設けられるバックアップローラ６３により感光体ドラム１に圧接されている。転写ベルト６は、半導電性のベルト基材と、表層として設けられた体積抵抗率が１×１０７Ωｃｍ以上の絶縁樹脂層の２層からなる構造であり、表層の絶縁樹脂層は塗布又は貼り付け等により形成される。ベルト基材は、例えば、クロロプレンなどのゴム基材を、絶縁層は、例えば、４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）などを用いることができる。
本実施の形態では転写ベルト６を２層からなる構造としたが、ベルト基材のみの単層の樹脂製ベルトとしても良い。
本発明に係る除電装置１１０は、転写ベルト６を巻回する２つの支持ローラ６１、６２の内の支持ローラ６２の側に対向して配設され、転写後における転写ベルト６上の残留電位を除去する。
バックアップローラ６３には、定電流電源６４が接続され、制御手段１１により印加タイミング及び電流量を制御される。
プレクリーニングチャージャ９は、コロトロン形式のチャージャであり、その電極に定電流電源９０が接続されて、制御手段１１により印加タイミング及び電流量を制御される。なお、制御手段１１は、転写ベルト６、プレクリーニングチャージャ９への電流印加以外に、各プロセス手段を制御して画像形成を行うものである。
図２は、本発明に係る除電装置１１０と、除電対象の像担持体としての中間転写ベルト４０１とを有する画像形成装置の実施形態についての要部断面図である。なお本図では、画像形成装置としてタンデム方式のカラー画像形成装置４００の実施形態について説明している。
カラー画像形成装置４００は、複数の像形成体を並列配置し、その構成と機能は次に記す通りである。中間転写体である中間転写ベルト４０１の周縁部にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）からなる４組のプロセスユニット４０２Ｙ、４０２Ｍ、４０２Ｃ、４０２Ｋが設けられている。各プロセスユニット４０２Ｙ、４０２Ｍ、４０２Ｃ、４０２Ｋによって形成された単色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像は中間転写ベルト４０１上で重ね合わせて転写され、転写されたカラートナー像は、記録紙Ｐ上に一括転写され、定着されて機外に排出される。
４０３は像形成体である感光体ドラムを示し、各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に配設されている。感光体ドラム４０３の周囲には、帯電手段であるスコロトロン帯電器４０４、画像書込手段である露光光学系４０５、現像器４０６、感光体ドラム４０３のクリーニング手段であるクリーニング装置４０７が配設されている。これらは各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に配設されている感光体ドラム４０３の周囲に配設されている。
各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の像形成体である感光体ドラム４０３は、例えばアルミニウムによって形成される円筒状の金属基体の外周に、表面にオーバーコート層（保護層）を設けた有機感光体層（ＯＰＣ）を、金属基体の外周に形成したものである。また、感光体ドラム４０３は、当接状態とされる像担持体としての中間転写ベルト４０１の移動により中間転写ベルト４０１からの駆動力を受けて従動回転され、接地した状態で図の矢印で示す方向に各色毎の感光体ドラム４０３が回転される。
各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電器４０４は、それぞれ所定の電位に保持された制御グリッドとコロナ放電電極によるトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）のコロナ放電とによって帯電作用（本実施形態においてはマイナス帯電）を行う。この帯電作用により、感光体ドラム４０３に対し一様な電位を与える。スコロトロン帯電器４０４のコロナ放電電極としては、その他鋸歯状電極や針状電極を用いることも可能である。
各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の画像書込手段である露光光学系４０５は、感光体ドラム４０３上での露光位置が、各色毎のスコロトロン帯電器４０４に対して感光体ドラム４０３の回転方向下流側に位置するようにして感光体ドラム４０３の周辺に配置される。露光光学系４０５は、別体の画像読取り装置によって読み取られメモリに記憶された各Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の色の画像データに従って感光体ドラム４０３の感光体層を像露光し、各色毎の感光体ドラム４０３上に静電潜像を形成する。
各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の現像手段である現像器４０６は、図１で説明したように感光体ドラム４０３の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体ドラム４０３の回転方向と順方向に回転する現像スリーブ４０６ａを有している。現像スリーブ４０６ａは、例えば厚み０．５から１ｍｍ、外径１５から２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレス或いはアルミニウムで形成されている。また、現像器４０６は、内部に各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の現像色に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）の２成分現像剤を収容している。現像器４０６は不図示の突き当てコロにより感光体ドラム４０３と所定の間隙、例えば１００から５００μｍに保たれており、現像スリーブ４０６ａに対して直流電圧又は直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する。これにより現像器４０６は、周面に担持する現像剤を穂立状態として接触の反転現像を行い、感光体ドラム４０３上にトナー像を形成する。
また、現像器４０６は、２成分現像剤を補給するホッパー４０６ｂと、現像器４０６から排出された２成分現像剤の回収容器４０６ｃとを有しており、ホッパー及び回収容器は各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の現像器に設けられている。図１で説明した如く、２成分現像剤は現像が進むに従って減少する現像器中の２成分現像剤のトナー濃度を現像器内のトナー濃度検知センサー１０１ｃ（図１参照）で検知され、その情報に基づいてトナーがホッパーから補給管４０６ｂ１を介して補給される。
補給される２成分現像剤を構成しているトナーとキャリアとの比率は、定常状態の現像器中のトナーとキャリアとの比率になるように混合されており、通常はトナーがキャリアに比べ多くなっている。
補給された２成分現像剤は現像器中で古い２成分現像剤と混合攪拌され、２成分現像剤の過剰部分は現像器内に配設された不図示の界面レベル検知手段によって２成分現像剤が増量状態にあることを検知し系外にスクリューポンプ等の排出手段で排出する。この様に補給、排出を繰り返すことで現像器中の２成分現像剤の性能を安定することが可能となっている。
スコロトロン帯電器４０４によって一様帯電した感光体ドラム４０３上には、露光光学系４０５によって像露光が行われて静電潜像を形成し、現像器４０６によって現像がなされてトナー像が形成される。このトナー像は転写位置において中間転写ベルト４０１上に転写がなされる。転写を終えてドラム上に残留した転写残トナーは、静電的に回収を行うクリーニング装置４０７によって清掃が行われる。
各プロセスユニット４０２Ｙ、４０２Ｍ、４０２Ｃ、４０２Ｋが並列して対向する中間転写ベルト４０１は体積抵抗率１０１２Ω・ｃｍから１０１５Ω・ｃｍの無端ベルトである。中間転写ベルト４０１は、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散して製造される。中間転写ベルト４０１は、厚さ０．１ｍｍから１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５から５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトである。中間転写ベルト４０１の基体としては、この他に、シリコーンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５ｍｍから２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。中間転写ベルト４０１は、駆動ローラ４０１ａ、従動ローラ４０１ｂ、テンションローラ４０１ｃ及びバックアップローラ４０１ｄに外接して張架される。また、中間転写ベルト４０１は、画像形成時には不図示の駆動モータにより駆動ローラ４０１ａが回転され、各色毎の転写位置の上流側に配設される押圧弾性板４０１ｅにより感光体ドラム４０３に中間転写ベルト４０１が押圧されて図の矢印方向に回転される。この際、中間転写ベルト４０１の移動に従動して中間転写ベルト４０１の駆動力を受けて感光体ドラム４０３が従動回転される。
各色毎の転写手段である１次転写器４０１ｆは、コロナ放電器からなり、中間転写ベルト４０１を挟んで各色毎の感光体ドラム４０３に対向して設けられ、中間転写ベルト４０１と各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の感光体ドラム４０３との間に各色毎の転写域を形成する。各色毎の１次転写器４０１ｆにはトナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧を印加し、転写域に転写電界を形成することにより、各色毎の感光体ドラム４０３上のトナー像を中間転写ベルト４０１上に転写する。
各色毎の除電手段である除電器４０１ｇは、コロナ放電器により構成され、１次転写器４０１ｆにより帯電された中間転写ベルト４０１を除電する。
転写ベルトを押圧する押圧弾性板４０１ｅは、ウレタン等のゴムブレードにより形成されている。また、押圧弾性板４０１ｅは、各色毎の転写位置の上流側に位置しており、画像形成時には中間転写ベルト４０１を感光体ドラム４０３に押圧し、中間転写ベルト４０１の移動に従動して感光体ドラム４０３を回転させる。
画像記録のスタートにより不図示の感光体駆動モータの始動により、各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の感光体ドラム４０３上に形成されたトナー像が順次中間転写ベルト４０１上に転写されＫ、Ｃ、Ｍ及びＹの重ね合わせカラートナー像が形成される。
記録紙Ｐは、中間転写ベルト４０１上の重ね合わせカラートナー像形成と同期して、転写材収納手段である給紙カセット４０８から転写材給送手段としてのタイミングローラ４０９を経て第２の転写手段である２次転写器４０１ｈの転写域（符号なし）へと搬送される。更に記録紙Ｐは、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧が印加される２次転写器４０１ｈにより、中間転写ベルト４０１上の重ね合わせカラートナー像を一括して転写される。
転写後の各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の感光体ドラム４０３の周面上に残った転写残トナーは、各色毎の像形成体のクリーニング手段であるクリーニング装置４０７によりクリーニングされる。
カラートナー像が転写された記録紙Ｐは、分離手段でもある除電電極４１０により除電され、定着装置４１１へと搬送される。定着装置４１１にて定着ローラ４１１ａと圧着ローラ４１１ｂとの間で熱と圧力とを加えられ、記録紙Ｐ上のトナー像が定着された後、記録紙Ｐは装置外部のトレイへ排出される。
本発明に係る除電装置１１０は、中間転写ベルト４０１を巻回する複数のローラの内の従動ローラ４０１ｂに対向する位置に配設され、中間転写ベルト４０１上の残留電位を除去する。
カラートナー像を転写された後、中間転写ベルト４０１上に残った転写残トナーは、中間転写ベルト４０１を挟んで従動ローラ４０１ｂに対向して設けられるクリーニング手段であるクリーニング装置４１２によりクリーニングされる。
図３は、本発明に係る除電装置１１０の第１の実施形態の構成を説明するための概略構成図であり、図４（ａ）は図３の斜視図、図４（ｂ）は図３のＡ矢視図である。除電装置１１０は、前述したモノクロ画像形成装置１００（図１参照）における支持ローラ６２に巻回される転写ベルト６、又は、カラー画像形成装置４００（図２参照）における従動ローラ４０１ｂに巻回される中間転写ベルト４０１上の残留電位を除去する。
第１の実施形態の除電装置１１０は、ＡＣにＤＣを重畳した針状電極用電源Ｄ１に接続された針状電極１１１、それを保持する絶縁性ホルダ１１２、転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１と針状電極１１１との間に配設される遮蔽部材としての導電性遮蔽板１１３からなる。第１の実施形態においては、導電性遮蔽板１１３は接地されている。
本発明の針状電極１１１は、図４に示すように複数の連続する鋸歯状（又は針状）の突起部１１１ａを有する板状の導電性部材により形成されており、複数の不連続な放電点としての突起部１１１ａを有している。また、針状電極１１１には電極放電用電源として、針状電極用電源Ｄ１が接続されている。針状電極１１１を保持する絶縁性ホルダ１１２には、針状電極１１１の突起部１１１ａ近傍に、カバー部１１２ａ、先端部１１２ｂ、及び複数の隔壁部１１２ｃが形成されている。カバー部１１２ａは、針状電極１１１の突起部１１１ａと導電性遮蔽板１１３との間に位置し、針状電極１１１から導電性遮蔽板１１３への過度の放電電流の流出を防止している。針状電極１１１の突起部１１１ａの先端はカバー部１１２ａの先端より突出しない位置に配設されている。複数の隔壁部１１２ｃは針状電極１１１の突起部１１１ａを挟む位置に形成され、高電圧が印加される針状電極１１１の突起部１１１ａにオペレータの手が接触することを防止している。
本発明に係る導電性を有する遮蔽部材としての導電性遮蔽板１１３は、支持ローラ６２又は従動ローラ４０１ｂに巻回される転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に対峙する位置に配設されている。
支持ローラ６２又は従動ローラ４０１ｂは、導電性の芯金を有し、その芯金に弾性層が形成され、最外層部に導電性を有する樹脂コート層が形成されている。本実施の形態では支持ローラ６２又は従動ローラ４０１ｂの構成を、芯金、弾性層、及び樹脂コート層の３層の構成としたが、弾性層の無い２層の構成としても良い。
図３に示す符号のｓは、導電性遮蔽板１１３の先端を通り、支持ローラ６２又は従動ローラ４０１ｂに巻回された転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１の表面に接する接線である。針状電極１１１の突起部１１１ａの先端及び絶縁性ホルダ１１２のカバー部１１２ａは接線ｓより内側（転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１が配設されている側）の領域に位置するように配設されている。
針状電極用電源Ｄ１から付与される電圧により針状電極１１１の突起部１１１ａからの放電が開始されると、突起部１１１ａから発生する過度の放電電流の一部が導電性遮蔽板１１３を介して接地に流れ、放電ムラが緩和される。
本発明に係る除電装置１１０の第１の実施形態によれば、導電性遮蔽板１１３を接地するという簡単な構成により、針状電極１１１の突起部１１１ａから発生する過度の放電電流を導電性遮蔽板１１３に流すことができ、低コストの放電ムラ防止対策が可能となる。
図５は、本発明に係る除電装置１１０の第２の実施形態の構成を説明するための概略構成図である。第２の実施形態は第１の実施形態に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、導電性遮蔽板１１３に接続される部材の違いである。即ち、導電性遮蔽板１１３に接続される部材は、第１の実施形態では接地されているだけであったが、第２の実施形態では遮蔽部材用電源としての遮蔽板用電源Ｄ２が接続されている。本実施の形態においては、遮蔽板用電源Ｄ２に−３００Ｖの電位を付与し、針状電極１１１からの放電によるマイナスの電流の一部を、導電性遮蔽板１１３を介して接地へと逃がし、過度の電流が転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に流れることを防止している。
本発明に係る除電装置１１０の第２の実施形態によれば、付与する電位の極性や電圧の値を制御できるため、環境条件や装置使用時間等の諸条件に合わせて針状電極１１１による放電ムラを細かく調整することができる。
以下、本発明に係る除電装置１１０の第３〜第６の実施形態の構成について説明するが、第３〜第６の実施形態は第２の実施形態に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。第３〜第６の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、導電性遮蔽板１１３に接続される部材の違いである。導電性遮蔽板１１３に接続される部材は、第２の実施形態では遮蔽板用電源Ｄ２が接続されていたが、第３〜第６の実施形態では導電性遮蔽板１１３に流れる電流を制御する部材として、それぞれ異なる電子部品が接続されている。即ち、第３の実施形態では抵抗Ｔが、第４の実施形態では可変抵抗ＫＴが、第５の実施形態ではバリスタＶＲが、第６の実施形態ではツェナーダイオードＺＤが、それぞれ接続されている。
図６は、本発明に係る除電装置１１０の第３の実施形態の構成を説明するための概略構成図である。第３の実施形態においては、導電性遮蔽板１１３に接続される電子部品として抵抗Ｔが用いられている。
本発明に係る除電装置１１０の第３の実施形態によれば、導電性遮蔽板１１３に抵抗Ｔを接続することにより、簡単な構成で針状電極１１１による放電ムラを調整することができ、低コストで省スペースの放電ムラ防止対策の実施が可能となる。
図７は、本発明に係る除電装置１１０の第４の実施形態の構成を説明するための概略構成図である。第４の実施形態においては、導電性遮蔽板１１３に接続される電子部品として可変抵抗ＫＴが用いられている。
本発明に係る除電装置１１０の第４の実施形態によれば、導電性遮蔽板１１３に可変抵抗ＫＴを接続することにより、付与する電圧の値を制御できるため、環境条件や装置使用時間等の諸条件に合わせて放電ムラを適正に調整することができる。
図８は、本発明に係る除電装置１１０の第５の実施形態の構成を説明するための概略構成図である。第５の実施形態においては、導電性遮蔽板１１３に接続される電子部品としてバリスタＶＲが用いられている。
本発明に係る除電装置１１０の第５の実施形態によれば、導電性遮蔽板１１３にバリスタＶＲを接続することにより、導電性遮蔽板１１３の電圧を一定に保つことが容易となり、放電ムラ防止対策の的確な実施が可能となる。
図９は、本発明に係る除電装置１１０の第６の実施形態の構成を説明するための概略構成図である。第６の実施形態においては、導電性遮蔽板１１３に接続される電子部品としてツェナーダイオードＺＤが用いられている。ツェナーダイオードＺＤの接続の向きを変えることにより導電性遮蔽板１１３に付与する電位の極性を変えることができる。
本発明に係る除電装置１１０の第６の実施形態によれば、導電性遮蔽板１１３にツェナーダイオードＺＤを接続することにより、転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に残留する電荷の極性に応じて極性の異なる電位を付与することができる。即ち、転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に残留する電荷の極性に応じて対応する極性の電位を導電性遮蔽板１１３から流出させることにより、残留する電荷の極性がプラス、マイナスのいずれであっても、電荷を的確に除去することができる。
図１０は、本発明に係る除電装置１１０の第７の実施形態の構成を説明するための概略構成図である。第７の実施形態は第１〜第６の実施形態に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。第７の実施形態が第１〜第６の実施形態と異なる点は、導電性遮蔽板１１３の形状である。即ち、導電性遮蔽板１１３の形状は、第１〜第６の実施形態では平板であったが、第７の実施形態では連続する凹凸曲面を有する波状板材で形成されている点である。
図１０において、導電性遮蔽板１１３を形成する波状板材の凸部又は凹部のピッチは針状電極１１１の突起部１１１ａのピッチに一致し、波状板材の凹部が突起部１１１ａに対向するように配設されている。
図３で説明したように、導電性遮蔽板１１３の先端から転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１の表面に接する接線ｓに対して、針状電極１１１の突起部１１１ａの先端は内側（図３の下側）に位置する。そのため、導電性遮蔽板１１３の波状板材の凸部では波状板材の位置が導電性遮蔽板１１３の突起部１１１ａの先端位置に近くなり、凹部では遠くなる。従って、突起部１１１ａの先端から放電される電流は、針状電極１１１の突起部１１１ａでは波状板材のより遠い位置にある凹部に遮られて導電性遮蔽板１１３に流れ易く、転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に到達するものが少なくなる。一方、突起部１１１ａ間の谷部では、電流が波状板材のより近い位置にある凸部を越えて転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に到達するものが多くなる。即ち、突起部１１１ａの先端から放電される電流は、針状電極１１１の突起部１１１ａでは導電性遮蔽板１１３に多く流れ、突起部１１１ａ間の谷部では、転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に多く流れることになる。これにより、針状電極１１１の突起部１１１ａに起因する放電ムラが緩和される。また、波状板材の波型の高低差の設定値を変えることにより、放電ムラの度合を調整することも可能である。
本発明に係る除電装置１１０の第７の実施形態によれば、波状板材で形成される導電性遮蔽板１１３を用いることにより、簡単な構成で放電ムラを緩和することができる。
図１１は、本発明に係る除電装置１１０の第８の実施形態の構成を説明するための概略構成図である。第８の実施形態は第７の実施形態に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。第８の実施形態が第７の実施形態と異なる点は、導電性遮蔽板１１３の構成である。即ち、導電性遮蔽板１１３の構成は、第７の実施形態では波状板材であったが、第８の実施形態では平板に高抵抗の材料が波状に塗布又は貼り付けされている（図１１の黒塗り部）点である。更に、波状の曲線の凸部又は凹部のピッチは針状電極１１１の突起部１１１ａのピッチに一致し、波状曲線の凹部は針状電極１１１の突起部１１１ａに対向するように形成されている。従って、第７の実施形態と同様に、突起部１１１ａの先端から放電される電流は、針状電極１１１の突起部１１１ａでは導電性遮蔽板１１３に多く流れ、突起部１１１ａ間の谷部では、転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に多く流れることになる。これにより、針状電極１１１の突起部１１１ａに起因する放電ムラが緩和される。
本発明に係る除電装置１１０の第８の実施形態によれば、波状に塗布又は貼り付けされた板材で形成される導電性遮蔽板１１３を用いることにより、簡単な構成で放電ムラを緩和することができる。
次に、本発明に係る除電装置１１０の針状電極１１１の突起部１１１ａ、絶縁性ホルダ１１２の先端部１１２ｂ、及び導電性遮蔽板１１３の先端部の位置関係について図１２を用いて説明する。
図１２は、本発明に係る除電装置１１０の針状電極１１１、絶縁性ホルダ１１２、及び導電性遮蔽板１１３の位置関係を説明するための部分断面図である。転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１に対する針状電極１１１、絶縁性ホルダ１１２、及び導電性遮蔽板１１３の位置関係については、図３で説明済みのため説明は省略する。
符号のａは、針状電極１１１の先端と、絶縁性ホルダ１１２の先端部１１２ｂとを最短距離で結ぶ直線を表し、符号のＱは、直線ａが導電性遮蔽板１１３表面と交叉する任意の点を表す。また、符号のＬは、針状電極１１１の先端と直線ａが導電性遮蔽板１１３に交叉する点Ｑとの最短空間距離を表す。更に、符号のｄは、絶縁性ホルダ１１２のカバー部１１２ａの先端部１１２ｂと導電性遮蔽板１１３の表面とのホルダ・遮蔽板間隔を表す。なお、直線ａの延長線は、必ず導電性遮蔽板１１３上で交叉する（交叉する点Ｑにて）ように、針状電極１１１、絶縁性ホルダ１１２、及び導電性遮蔽板１１３の位置及び長さが設定されている。また、針状電極１１１、絶縁性ホルダ１１２、及び導電性遮蔽板１１３の厚み方向における位置関係は、互いに後述する間隙をもって離間している。
図１２において、針状電極１１１の先端位置は、絶縁性ホルダ１１２のカバー部１１２ａの先端位置より突出しない位置に配設されている。また、導電性遮蔽板１１３には、絶縁性ホルダ１１２のカバー部１１２ａにより覆われる非露出部の領域と、露出する露出部の領域とがある。針状電極１１１により形成される図示しない電界は、導電性遮蔽板１１３における、直線ａが導電性遮蔽板１１３に交叉する点Ｑの近傍から導電性遮蔽板１１３の先端までのカバー部１１２ａから露出する露出部の領域に向けて形成される。
本発明者らは、実験を通して、最短空間距離Ｌ、及びホルダ・遮蔽板間隔ｄの値を適正に設定することにより、樹脂製の中間転写ベルト又は転写ベルトを用いている除電装置において、針状電極による放電ムラの影響を防止できることを把握した。具体的には、最短空間距離Ｌの値を１．５〜５．５ｍｍ、ホルダ・遮蔽板間隔ｄの値を０．３〜２．０ｍｍに設定することにより、転写ベルト６又は中間転写ベルト４０１やベルトを巻回するローラに放電ムラによる影響を生じさせないことを確認した。ここでの放電ムラによる影響とは、ベルトに対する樹脂材のポリマー鎖の切れによるスジ状の傷の発生、及び、ベルトを巻回するローラに対する樹脂コート層の剥がれをいう。
１、４０３ 感光体ドラム（像形成体）
６ 転写ベルト（記録媒体担持体）
４０１ 中間転写ベルト（記録媒体担持体）
ａ 直線
ｄ ホルダ・遮蔽板間隔
Ｌ 最短空間距離
Ｐ 記録紙
Ｑ 直線ａが交叉する点
Ｔ 抵抗
ｓ 接線
６１、６２ 支持ローラ
６３ バックアップローラ
Ｄ１ 針状電極用電源
Ｄ２ 遮蔽板用電源
ＫＴ 可変抵抗
ＶＲ バリスタ
ＺＤ ツェナーダイオード
１００ モノクロ画像形成装置
１１０ 除電装置
１１１ 針状電極
１１１ａ 突起部
１１２ 絶縁性ホルダ
１１２ａ カバー部
１１２ｂ 先端部
１１２ｃ 隔壁部
１１３ 導電性遮蔽板
４００ カラー画像形成装置
４０１ 中間転写ベルト
４０１ａ 駆動ローラ
４０１ｂ 従動ローラ
４１０ 除電電極
４１２ クリーニング装置
６ 転写ベルト（記録媒体担持体）
４０１ 中間転写ベルト（記録媒体担持体）
ａ 直線
ｄ ホルダ・遮蔽板間隔
Ｌ 最短空間距離
Ｐ 記録紙
Ｑ 直線ａが交叉する点
Ｔ 抵抗
ｓ 接線
６１、６２ 支持ローラ
６３ バックアップローラ
Ｄ１ 針状電極用電源
Ｄ２ 遮蔽板用電源
ＫＴ 可変抵抗
ＶＲ バリスタ
ＺＤ ツェナーダイオード
１００ モノクロ画像形成装置
１１０ 除電装置
１１１ 針状電極
１１１ａ 突起部
１１２ 絶縁性ホルダ
１１２ａ カバー部
１１２ｂ 先端部
１１２ｃ 隔壁部
１１３ 導電性遮蔽板
４００ カラー画像形成装置
４０１ 中間転写ベルト
４０１ａ 駆動ローラ
４０１ｂ 従動ローラ
４１０ 除電電極
４１２ クリーニング装置
Claims (12)
- 画像形成装置が有する像担持体又は記録媒体担持体を除電するための除電装置であって、
複数の不連続な放電点としての突起部を有する針状電極、
前記針状電極を保持する絶縁性ホルダ、
前記針状電極に電圧を印加する針状電極用電源、及び、
前記針状電極と、前記像担持体又は前記記録媒体担持体との間に配設される導電性を有する遮蔽部材、を有し、
前記遮蔽部材は、前記針状電極により形成される電界内に露出される領域としての露出部と、前記絶縁性ホルダにより覆われる領域としての非露出部と、を有し、前記像担持体又は前記記録媒体担持体としての転写ベルト又は記録媒体搬送ベルトを懸架する複数の懸架ローラのいずれか１つの懸架ローラに対向する位置に前記転写ベルト又は前記記録媒体搬送ベルトを介して対峙し、
前記絶縁性ホルダは、前記非露出部を覆うカバー部を有し、前記針状電極を該針状電極の突起部の先端が前記カバー部の先端より突出しない位置に配設されるように保持するとともに、
前記針状電極と、前記絶縁性ホルダの前記カバー部と、前記遮蔽部材とは、厚み方向において、互いに間隙をもって対峙しており、
前記針状電極の突起部の先端と前記カバー部の先端とを結ぶ線の延長線が、前記遮蔽部材の前記露出部の領域内に当接するように、前記針状電極、前記絶縁性ホルダ、及び前記遮蔽部材の位置と長さが設定されていることを特徴とする除電装置。 - 前記遮蔽部材が接地されていることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
- 前記遮蔽部材には該遮蔽部材に電位を付与する遮蔽部材用電源が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
- 前記遮蔽部材には該遮蔽部材に流れる電流を制御する電子部品が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
- 前記電子部品は、抵抗、可変抵抗、バリスタ、又はツェナーダイオードであることを特徴とする請求項４に記載の除電装置。
- 前記針状電極の先端から前記遮蔽部材の表面までの最短空間距離が１．５〜５．５ｍｍ、
前記カバー部と前記遮蔽部材の表面との間隔としてのホルダ・遮蔽板間隔が０．３〜２．０ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の除電装置。 - 前記遮蔽部材の先端を通り前記像担持体又は記録媒体担持体の表面に接する接線に対し、
前記針状電極の突起部の先端と前記絶縁性ホルダの前記カバー部の先端とは、ともに前記接線より前記像担持体又は記録媒体担持体が配設されている側の領域に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の除電装置。 - 前記遮蔽部材は先端が連続する凹凸曲面を有する波状板材からなり、前記波状板材の凸部又は凹部のピッチは前記針状電極の突起部のピッチに一致し、前記波状板材の凹部が前記針状電極の突起部に対向するように配設されていることを特徴とする請求項７に記載の除電装置。
- 前記遮蔽部材は、前記針状電極の突起部に対向する位置から前記遮蔽部材の先端部の領域に、前記遮蔽部材より高抵抗の材料の塗布又は貼り付けを行い、前記高抵抗の材料は、前記針状電極の突起部に対向する側の端部が連続する波状の曲線を形成し、前記波状の曲線の凸部又は凹部のピッチは前記針状電極の突起部のピッチに一致し、前記波状曲線の凹部が前記針状電極の突起部に対向するように形成されていることを特徴とする請求項７に記載の除電装置。
- 前記像担持体又は記録媒体担持体が、単層の樹脂製ベルト、又は表面を樹脂材料で被覆された樹脂コートベルトからなる転写ベルト又は記録媒体搬送ベルトであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の除電装置。
- 前記転写ベルト又は前記記録媒体搬送ベルトは複数の懸架ローラにより懸架され、前記複数の懸架ローラの内の少なくとも１つは、導電性の芯金を有し、前記芯金に直接又は弾性層を挟んで、最外層部に導電性を有する樹脂コート層が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の除電装置。
- 請求項１から１１のいずれか１項に記載の除電装置と、像担持体又は記録媒体担持体とを有していることを特徴とする画像形成装置。
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