JP6044081B2 - Charging device and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、帯電装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a charging device and an image forming apparatus.
特許文献1の帯電装置は、対向する像保持体に遠い側から導電性基材、抵抗層、絶縁層及び、導電層が順に配置された構成となっている。導電層には開口部が形成されており、絶縁層には開口部の周囲を囲む領域制限部が設けられている。領域制限部で放電により生成された荷電粒子の一部は、導電層と像保持体との電位差により、導電層を通過して像保持体方向に移動する。これにより、像保持体が帯電する。 The charging device of Patent Document 1 has a configuration in which a conductive base material, a resistance layer, an insulating layer, and a conductive layer are sequentially arranged from the side far from the opposing image carrier. An opening is formed in the conductive layer, and a region limiting portion surrounding the periphery of the opening is provided in the insulating layer. A part of the charged particles generated by the discharge in the region limiting unit moves through the conductive layer in the direction of the image carrier due to a potential difference between the conductive layer and the image carrier. As a result, the image carrier is charged.
本発明は、放電が行われる貫通孔を複数有する構成において、貫通孔の配列方向の端部における過剰な放電を抑制することができる帯電装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to obtain a charging device and an image forming apparatus capable of suppressing excessive discharge at an end portion in the arrangement direction of through holes in a configuration having a plurality of through holes in which discharge is performed.
本発明の請求項1に係る帯電装置は、第1電極と、該第1電極と絶縁体を介して対向配置され前記第1電極へ向けて該絶縁体と共に複数の貫通孔が形成された第2電極と、を有し、前記第1電極と前記第2電極の前記貫通孔の孔壁との間で放電が行われる放電部と、前記第1電極の前記絶縁体側とは反対側に接触し、電圧が印加される被電圧印加部と、前記被電圧印加部及び前記第2電極に電圧を印加することで、前記第1電極と前記第2電極の前記貫通孔との間に放電可能な電位差を生じさせ、且つ放電で生成された電荷が被帯電体へ移動するように前記第2電極と該被帯電体との間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、前記第2電極に形成された前記複数の貫通孔のうち、該複数の貫通孔の配列方向の端部に形成された端部貫通孔における放電を、該配列方向で該端部貫通孔よりも内側に形成された内側貫通孔における放電に比べて生じにくくする放電制限手段と、を有する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a charging device in which a first electrode and the first electrode are disposed to face each other via an insulator, and a plurality of through holes are formed with the insulator toward the first electrode. A discharge portion where discharge is performed between the first electrode and the hole wall of the through hole of the second electrode, and a contact side opposite to the insulator side of the first electrode The voltage can be applied between the first electrode and the through hole of the second electrode by applying a voltage to the voltage application unit to which a voltage is applied, and the voltage application unit and the second electrode. A voltage applying means for generating a potential difference between the second electrode and the member to be charged, so as to cause a potential difference between the second electrode and the member to be charged. Among the plurality of through-holes formed, end through-holes formed at end portions in the arrangement direction of the plurality of through-holes Discharge, having a discharge limiting means for hard to occur in comparison with the discharge in the inner through-hole formed inside the end portion through-hole in 該配 column that.
本発明の請求項2に係る帯電装置は、前記放電制限手段は、前記第1電極における前記被電圧印加部との接触面から前記貫通孔に露出する放電面までの電気抵抗を、前記端部貫通孔において前記内側貫通孔よりも大として構成されている。 The charging device according to claim 2 of the present invention is characterized in that the discharge limiting means has an electric resistance from a contact surface of the first electrode with the voltage application portion to a discharge surface exposed in the through hole, as the end portion. The through hole is configured to be larger than the inner through hole.
本発明の請求項3に係る帯電装置は、前記放電制限手段は、前記第2電極の前記端部貫通孔を前記被電圧印加部の端部よりも外側の領域に形成することで構成されている。
The charging device according to
本発明の請求項4に係る帯電装置は、前記放電制限手段は、前記配列方向における前記第1電極の端部の厚みを中央部の厚みよりも厚くすることで構成されている。 In the charging device according to a fourth aspect of the present invention, the discharge limiting means is configured such that the thickness of the end portion of the first electrode in the arrangement direction is larger than the thickness of the central portion.
本発明の請求項5に係る帯電装置は、前記放電制限手段は、前記第1電極の前記端部貫通孔と対向する領域の電気抵抗率を前記内側貫通孔と対向する領域の電気抵抗率よりも高くすることで構成されている。 In the charging device according to claim 5 of the present invention, the discharge limiting means is configured such that the electrical resistivity of the region facing the end through hole of the first electrode is greater than the electrical resistivity of the region facing the inner through hole. Is also made higher.
本発明の請求項6に係る帯電装置は、前記放電制限手段は、前記第1電極と前記第2電極との間の放電距離を、前記端部貫通孔において前記内側貫通孔よりも長くして構成されている。 The charging device according to claim 6 of the present invention is such that the discharge limiting means makes the discharge distance between the first electrode and the second electrode longer than the inner through hole in the end through hole. It is configured.
本発明の請求項7に係る帯電装置は、前記放電制限手段は、前記端部貫通孔の直径を前記内側貫通孔の直径よりも大きくすることで構成されている。 The charging device according to claim 7 of the present invention is configured such that the discharge limiting means makes the diameter of the end through hole larger than the diameter of the inner through hole.
本発明の請求項8に係る帯電装置は、前記放電制限手段は、前記第2電極の前記端部貫通孔の直径を前記絶縁体の前記端部貫通孔の直径よりも大きくすることで構成されている。 The charging device according to claim 8 of the present invention is configured such that the discharge limiting means makes the diameter of the end through hole of the second electrode larger than the diameter of the end through hole of the insulator. ing.
本発明の請求項9に係る帯電装置は、前記放電制限手段は、前記配列方向における前記絶縁体の端部の厚みを中央部の厚みよりも厚くすることで構成されている。 The charging device according to claim 9 of the present invention is configured such that the discharge limiting means makes the thickness of the end portion of the insulator in the arrangement direction thicker than the thickness of the central portion.
本発明の請求項10に係る画像形成装置は、回転可能に設けられた前記被帯電体としての像保持体と、前記像保持体の外周面を帯電する請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の帯電装置と、帯電された前記像保持体の外周面に露光して潜像を形成する露光手段と、前記潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成する現像手段と、前記現像手段で現像された現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、を有する。 An image forming apparatus according to a tenth aspect of the present invention is any one of the first to ninth aspects, wherein the image holding body as the charged body provided rotatably and the outer peripheral surface of the image holding body are charged. 2. The charging device according to claim 1, an exposure unit that exposes an outer peripheral surface of the charged image carrier to form a latent image, and a developing unit that develops the latent image with a developer to form a developer image. And transfer means for transferring the developer image developed by the developing means to a recording medium.
請求項1の発明は、放電が行われる貫通孔を複数有する構成において、放電制限手段を有していない構成に比べて、貫通孔の配列方向の端部における過剰な放電を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, in the configuration having a plurality of through-holes in which discharge is performed, excessive discharge at the end portion in the arrangement direction of the through-holes can be suppressed as compared with a configuration having no discharge limiting means. .
請求項2の発明は、第1電極から第2電極までの構造を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、帯電装置の製造が容易となる。 According to the second aspect of the present invention, the charging device can be easily manufactured as compared with the structure in which the structure from the first electrode to the second electrode is changed to suppress excessive discharge at the end.
請求項3の発明は、第1電極から第2電極までの構造を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、帯電装置の製造が容易となる。
The invention according to
請求項4の発明は、第1電極から第2電極までの構造を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、帯電装置の製造が容易となる。 According to the invention of claim 4, the charging device can be easily manufactured as compared with the structure in which the structure from the first electrode to the second electrode is changed to suppress excessive discharge at the end.
請求項5の発明は、第1電極から第2電極までの構造を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、帯電装置の製造が容易となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the charging device can be easily manufactured as compared with the structure in which the structure from the first electrode to the second electrode is changed to suppress excessive discharge at the end.
請求項6の発明は、被電圧印加部又は第1電極の構造を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、放電状態の調整が容易となる。 According to the sixth aspect of the present invention, the discharge state can be easily adjusted as compared with the case where the structure of the voltage application portion or the first electrode is changed to suppress excessive discharge at the end portion.
請求項7の発明は、貫通孔の直径を変更しない構成に比べて、帯電装置の製造が容易となる。 According to the seventh aspect of the present invention, the charging device can be easily manufactured as compared with the configuration in which the diameter of the through hole is not changed.
請求項8の発明は、貫通孔の直径を変更しない構成に比べて、帯電装置の製造が容易となる。 The invention according to claim 8 facilitates the manufacture of the charging device as compared with the configuration in which the diameter of the through hole is not changed.
請求項9の発明は、被電圧印加部又は第1電極の構造を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、放電状態の調整が容易となる。 According to the ninth aspect of the present invention, the discharge state can be easily adjusted as compared with the case where the structure of the voltage application portion or the first electrode is changed to suppress excessive discharge at the end portion.
請求項10の発明は、放電制限手段を有していない構成に比べて、画像形成領域の中央部と端部との画像濃度の差である画像むらを低減することができる。さらに、過剰放電を抑えることで、電極寿命を延ばすことができる。 According to the tenth aspect of the present invention, image unevenness, which is a difference in image density between the central portion and the end portion of the image forming region, can be reduced as compared with the configuration in which the discharge limiting unit is not provided. Furthermore, electrode life can be extended by suppressing excessive discharge.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る帯電装置及び画像形成装置の一例について説明する。
(First embodiment)
An example of a charging device and an image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
(全体構成)
図1には、第1実施形態の一例としての画像形成装置10が示されている。なお、以後の説明では、画像形成装置10の上下方向をV方向、水平方向をH方向、V方向及びH方向と直交する奥行き方向をZ方向と記載する。また、左、右と記載するときは、画像形成装置10を正面から見た場合の左、右を表している。
(overall structure)
FIG. 1 shows an
画像形成装置10は、装置本体としての筐体12を有している。そして、画像形成装置10は、筐体12の内部でV方向の下側から上側へ向けて、記録用紙Pが収容される用紙収容部14と、用紙収容部14から供給された記録用紙Pに現像剤像の一例としてのトナー画像Tを形成する画像形成部20と、トナー画像Tを記録用紙Pに定着する定着ユニット40と、トナー画像Tが定着された記録用紙Pを筐体12の上面12Bに排出する排出部50と、画像形成装置10の各部の動作を制御する制御部30と、を有している。また、筐体12の内部で左側には、用紙収容部14から排出部50までV方向の上側へ記録用紙Pが搬送される搬送路16が設けられている。搬送路16には、一対で且つ複数の搬送ロールが配置されているが、図示を省略している。
The
用紙収容部14は、サイズの異なる記録用紙Pが収容される第1収容部14A、第2収容部14BがV方向に並んで設けられている。第1収容部14A、第2収容部14Bには、収容された記録用紙Pを搬送路16に送り出す送り出しロール15が設けられている。そして、搬送路16における送り出しロール15よりも下流側には、記録用紙Pを一枚ずつ搬送する一対の搬送ロール17が設けられている。また、搬送路16における記録用紙Pの搬送方向で、搬送ロール17よりも下流側には、記録用紙Pを一端停止させると共に、後述する感光体22と転写ロール32との間へ決められたタイミングで記録用紙Pを送り出す位置合せロール18が設けられている。
The
画像形成部20は、回転可能に設けられた被帯電体及び像保持体の一例としての感光体22と、感光体22の外周面を帯電する後述する帯電装置100と、帯電された感光体22の外周面に露光して潜像(図示省略)を形成する露光手段の一例としての露光ユニット24と、貯留された現像剤Gで潜像を現像して感光体22の外周面に現像剤像を形成する現像手段の一例としての現像ユニット26と、現像ユニット26で現像された現像剤像を記録媒体の一例としての記録用紙Pに転写する転写手段の一例としての転写ロール32と、転写後の感光体22の外周面を清掃するクリーニングロール34と、が設けられている。
The
感光体22は、Z方向を軸方向として+R方向(図示の時計回り方向)に回転可能に設けられた筒体であり、感光体22の外周面と対向する位置には、帯電装置100から+R方向へ順に、露光ユニット24、現像ユニット26、転写ロール32、クリーニングロール34が配置されている。なお、感光体22は接地されている。
The
露光ユニット24は、図示しない半導体レーザ、f−θレンズ、ポリゴンミラー、結像レンズ、及び複数のミラーで構成されている。そして、露光ユニット24は、画像信号に基づき半導体レーザから出射されたレーザ光BMをポリゴンミラーで偏向走査し、帯電された感光体22の外周面に照射(露光)して、静電潜像を形成するようになっている。なお、露光ユニット24は、レーザ光BMをポリゴンミラーで走査する方式に限らず、LED(Light Emitting Diode)方式で構成されていてもよい。
The
現像ユニット26は、一部に開口部が形成された箱状のユニット本体26Aと、ユニット本体26Aの開口部にZ方向を軸方向として回転可能に設けられた現像ロール26Bと、を有している。現像ロール26Bは、回転する筒状のスリーブの中に磁力を発生する複数の磁極が配置された構成となっている。また、ユニット本体26A内には、現像剤Gが収容されている。現像剤Gは、一例として、トナー及び磁性キャリア(図示省略)を含むニ成分現像剤が用いられている。
The developing
転写ロール32は、電圧印加部(図示省略)から、現像剤Gのトナーの極性とは逆極性の電圧が印加されるようになっている。そして、接地された感光体22と転写ロール32との電位差により、感光体22上のトナー画像Tが、搬送路16で搬送されている記録用紙P上に転写されるようになっている。
The
クリーニングロール34は、一例として、感光体22の外周面と接触するブラシロールで構成されている。そして、クリーニングロール34は、感光体22の外周面に残留したトナーなどを掻き取って、本体(図示省略)内に回収するようになっている。
As an example, the cleaning
一方、定着ユニット40は、内部に熱源(一例としてハロゲンランプ)が設けられ記録用紙P上のトナーを加熱する定着ロール42と、定着ロール42に向けて記録用紙Pを加圧する加圧ロール44とを有している。そして、定着ユニット40では、記録用紙Pが定着ロール42と加圧ロール44との接触部を通過すると、トナーが溶融、凝固して、記録用紙Pにトナー画像Tが定着される。
On the other hand, the fixing
排出部50は、回転可能に設けられた一対の排出ロール52を有しており、トナー画像Tが定着された記録用紙Pを、筐体12に形成された開口部12Aを通って、筐体12の上面12Bに排出するようになっている。
The
(要部構成)
次に、第1実施形態の帯電装置100について説明する。
(Main part configuration)
Next, the charging
図2(A)に示すように、帯電装置100は、感光体22の外周面と対向する対向電極部110と、対向電極部110に電圧を印加する電圧印加手段の一例としての電圧印加部112と、対向電極部110の一部の放電を制限する放電制限手段の一例としての放電制限部130と、を有している。
As illustrated in FIG. 2A, the charging
対向電極部110は、感光体22の径方向で且つ感光体22に対して遠い側から近い側へ順に、被電圧印加部の一例としての給電層102、第1電極の一例としての抵抗層104、絶縁体の一例としての絶縁層106、及び第2電極の一例としての導電層108が積層された板状に形成されている。そして、抵抗層104、絶縁層106、及び導電層108によって放電部120が構成されている。また、電圧印加部112は、給電層102及び導電層108に電気的に接続されており、給電層102及び導電層108に電圧を印加するようになっている。
The
なお、以後の説明では、導電層108から抵抗層104(給電層102)に向かう積層方向(感光体22の径方向)をZ方向、感光体22の回転軸方向をX方向と記載する。また、X方向及びZ方向と直交する方向をY方向と記載する。
In the following description, the stacking direction (the radial direction of the photoconductor 22) from the
給電層102は、抵抗層104の絶縁層106とは反対側に接触しており、電圧印加部112によって電圧が印加される。また、給電層102は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅合金やこれらの合金、クロムやニッケルなどの表面処理を施した鉄などの金属が用いられる。本実施形態では一例として、給電層102が、ステンレスで構成されている。
The
抵抗層104は、樹脂材料やゴム材料に、導電粒子あるいは半導電性粒子を分散したものが用いられる。例えば、樹脂材料としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、エチレン樹脂と、これらの合成樹脂などが使われる。ゴム材料としては、エチレン−プロピレンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、フロロシリコ−ンゴム、エチレンオキシドゴム、あるいは、これらを発泡させた発泡材や、これらを混合させた混合基材が用いられる。
As the
導電粒子あるいは半導電性粒子としては、カ−ボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ZnO−Al2O3、SnO2−Sb2O3、In2O3−SnO2、ZnO−TiO2、MgO−Al2O3、FeO−TiO2、TiO2、SnO2、Sb2O3、In2O3、ZnO、MgOなどの金属酸化物や、第4級アンモニウム塩などのイオン性化合物など、これらの材料を単独あるいは2種以上混合したものが用いられる。
Examples of the conductive particles or semiconductive particles include carbon black, zinc, aluminum, copper, iron, nickel, chromium, titanium, and other metals, ZnO—Al 2 O 3 , SnO 2 —Sb 2 O 3 , In 2 O. 3 -SnO 2, ZnO-TiO 2 , MgO-Al 2
ここで、抵抗層104を形成する材料としては、体積抵抗率が1×106Ωcm以上1×1010Ωcm以下の範囲にあるものが用いられる。これは、抵抗層104の体積抵抗率が1×1010Ωcmより大きいと、電極間での放電が不十分になりやすく、放電空間である後述する貫通孔114で散発的な放電が発生して、安定した放電に至らない場合があるためである。また、抵抗層104の体積抵抗率が1×106Ωcmより小さいと、抵抗により放電電流を制限する機能(以下、放電電流の制限効果という。)が十分に得られずに、貫通孔114と対向する(貫通孔114へ露出する)抵抗層104の放電面104B(図2(B)参照)で局所的に放電が集中し、放電電流が不安定になったり過大になったりして材料の急速な劣化や抵抗層104の短絡を引き起こす場合があるためである。
Here, as a material for forming the
また、抵抗層104の体積抵抗率が1×107Ωcm以上1×109Ωcm以下の範囲にある場合は、体積抵抗率が1×107Ωcm以上1×109Ωcm以下の範囲外にある場合と比較して、貫通孔114内で、より安定した放電が持続する。
Further, when the volume resistivity of the
さらに、抵抗層104は、膜厚10μm以上で形成される。抵抗層104の抵抗により放電電流の制限効果を得るという観点のみからは、膜厚を薄くして抵抗率が高い材料を選定することで、(体積低効率×抵抗層厚/単位面積)により算出される抵抗層104の抵抗値を調整してもよいが、膜厚が10μmより小さいと、電圧印加に対する耐圧が低くなり、放電時に抵抗層104が短絡する頻度が多くなる。一例として、膜厚が100μm以上の範囲で形成される場合、絶縁耐圧が十分に得られ、高電圧印加に対する経時安定性が確保される。
Furthermore, the
加えて、抵抗層104は、前述の体積抵抗率(電気抵抗率)の最適範囲1×107Ωcm以上1×109Ωcm以下と、膜厚の最適範囲100μm以上とを満たしつつ、膜厚方向の抵抗値が1×108Ω以上1×1011Ω以下の範囲になるように調整すると、抵抗成分による放電電流の制限効果と膜厚が確保されたことによる経時安定性が両立される。なお、膜厚方向の抵抗値とは、体積抵抗率×抵抗層104の厚み/面積により求められる値であり、面積は直径100μmの円の面積としている。
In addition, the
本実施形態では一例として、抵抗層104が、ポリイミド樹脂にカーボンを分散させた体積抵抗率3×108Ωcm、膜厚150μmの材料で構成されている。
In this embodiment, as an example, the
絶縁層106は、体積抵抗率が1×1012Ωcm以上の固体材料である場合、抵抗率が1×1012Ωcmより小さい場合と比較して、高電圧印加時の抵抗層104と導電層108との間の絶縁性に優れ、貫通孔114の形状を経時において変形させることなく安定に保持する。
In the case where the insulating
また、絶縁層106は、膜厚4μm以上200μm以下の範囲内で形成される。本実施形態では、貫通孔114が絶縁層106を貫通しているので、絶縁層106の膜厚は、抵抗層104と導電層108との距離、つまり、放電距離に相当する。ここで、絶縁層106の膜厚を200μm以下とすると、放電を持続しやすくなる。そして、絶縁層106の膜厚を4μm以上として、空気中の電子の平均自由工程(0.1μm程度)よりも十分大きな放電距離にすると、貫通孔114内での電離回数が確保され、放電が持続しやすくなる。
The insulating
さらに、空気中、大気圧下における平行平板間の放電開始電圧を定義するパッシェンの法則によれば、空隙が4μm程度のときに放電開始電圧が最小値となり、空隙がそれより狭くなると放電開始電圧が上昇する。このことから、絶縁層106の膜厚が4μmより小さくなると放電が発生しにくくなることが示唆される。
Furthermore, according to Paschen's law which defines the discharge start voltage between parallel flat plates in air and at atmospheric pressure, the discharge start voltage becomes the minimum value when the gap is about 4 μm, and the discharge start voltage when the gap becomes narrower than that. Rises. This suggests that discharge is less likely to occur when the thickness of the insulating
本実施形態では一例として、絶縁層106が、膜厚100μmのガラスエポキシ材で構成されている。
In this embodiment, as an example, the insulating
導電層108は、抵抗層104と絶縁層106を介して対向配置されており、体積抵抗率が1×10−1Ωcm以下のものが用いられる。また、導電層108は、膜厚1μm以上50μm以下の範囲内で形成される。これは、膜厚が50μmよりも大きいと貫通孔114から感光体22への荷電粒子E(図2(B)参照)の取り出し効率が十分に上がらないこと、及び膜厚が1μmよりも小さいと電極が放電時の通電により劣化しやすいことによる。なお、導電層108の材料としては、放電ガスで汚れにくい金属が用いられる。例えば、タングステン、モリブデン、カ−ボン、白金、銅、アルミニウムなどの金属材料や、これらの金属に金メッキなどの表面処理を施した材料が用いられる。
The
本実施形態では一例として、導電層108が、メッキによって形成された膜厚18μmの銅で構成されている。
In the present embodiment, as an example, the
図2(B)に示すように、絶縁層106及び導電層108には、Z方向に貫通し且つZ方向に見て断面円形状の貫通孔114が、X方向及びY方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、図2(A)では、一例として、X方向に20個、Y方向に4個の貫通孔114を示しているが、貫通孔114の数はこれに限らない。
As shown in FIG. 2B, the insulating
図2(B)に示すように、抵抗層104の貫通孔114内に露出している部位が、放電が行われる放電面104Bとなっている。また、貫通孔114は、絶縁層106における内壁である孔壁106Aと、導電層108における内壁である孔壁108Aとを有している。そして、放電部120では、抵抗層104の放電面104Bと、導電層108の貫通孔114の孔壁108Aとの間で放電が行われるようになっている。
As shown in FIG. 2B, a portion exposed in the through
貫通孔114は、孔径が4μm以上200μm以下の範囲内で形成される。孔径が200μmよりも大きいと、導電層108の開口部(貫通孔114の周縁部)やその周辺における電界強度が孔の中心部の電界強度よりも数倍以上大きくなることが、一般的な静電場解析計算により求められる。この場合、貫通孔114内の電界分布が不均一になり、貫通孔114の周縁部に放電が集中する結果、放電が不安定になって、オゾン発生量が増加したり抵抗層104が短絡したりする場合がある。また、貫通孔114の孔径が4μmより小さい場合、1つの貫通孔114あたりの放電発生量が小さくなる。このため、より効率的に感光体22を目標の電位に帯電するには、孔径を4μm以上とするのがよい。
The through
貫通孔114の孔径が200μm以下の場合は、等電位面がほぼ絶縁層106に平行と近似できる程度で形成されるので、貫通孔114内の電界分布が均一になり、貫通孔114全域に亘って安定した放電が発生しやすくなる。
When the hole diameter of the through
一方、電圧印加部112は、給電層102及び導電層108に接続されており、給電層102と導電層108との間に接続された第1電源112Aと、導電層108と感光体22との間に接続された第2電源112Bと、を有している。詳細には、電圧印加部112は、第1電源112A及び第2電源112Bから給電層102及び導電層108に電圧を印加し、抵抗層104と、導電層108の貫通孔114における孔壁108Aとの間に放電可能な電位差ΔV1を生じさせ、且つ放電で生成された荷電粒子Eが感光体22へ移動するように導電層108と感光体22との間に電位差ΔV2を生じさせるようになっている。
On the other hand, the
ここで、貫通孔114は、感光体22の外周面へ向けて開放されているので、放電により生成された荷電粒子Eの一部は、導電層108と感光体22との間の電位差ΔV2により、導電層108を通過して感光体22の外周面に移動する。このように、帯電装置100は、荷電粒子Eが電界により移動(電界ドリフト)することで感光体22を帯電させる構成となっている。なお、導電層108は、印加される電圧により、荷電粒子Eが感光体22へ移動するための電界強度を調整し、感光体22の帯電電位を調整する機能を担っている。
Here, since the through
また、帯電装置100において、抵抗層104及び導電層108に印加される電圧は、基本的に直流電圧である。そして、感光体22に近い側の導電層108の電位は、感光体22の予め設定された帯電電位と同程度とされている。また、抵抗層104への印加電圧は、抵抗層104と導電層108との間で放電が発生するように、一例として、導電層108への印加電圧に対して1.2kV程度増加させた電圧となっている。
In the
さらに、帯電装置100では、荷電粒子Eの電界ドリフトにより感光体22を帯電させる構成のため、導電層108と感光体22との間隔は、導電層108と感光体22との間で放電が発生しない距離となっている。一例として、導電層108と感光体22との間隔は300μm以上2mm以下の範囲で設定され、本実施形態では、500μmとなっている。
Further, since the
次に、放電制限部130について説明する。
Next, the
図3(A)、(B)に示す放電制限部130は、複数の貫通孔114のうち、孔の配列方向(X方向又はY方向)の端部に形成された端部貫通孔114Bにおける放電を、該配列方向で端部貫通孔114Bよりも内側に形成された内側貫通孔114Aにおける放電に比べて生じにくくする構造の一例である。そして、放電制限部130は、抵抗層104における給電層102との接触面104Aから貫通孔114に露出する放電面104Bまでの電気抵抗を、端部貫通孔114Bにおいて内側貫通孔114Aよりも大として構成されている。
3A and 3B, the
図3(A)に示すように、対向電極部110を導電層108側から見て、抵抗層104、絶縁層106、及び導電層108のX方向(長手方向)の長さはX1、Y方向(短手方向)の長さはY1となっている。また、給電層102のX方向(長手方向)の長さはX2(<X1)、Y方向(短手方向)の長さはY2(<Y1)となっている。
As shown in FIG. 3A, when the
図3(A)、(B)に示すように、給電層102は、抵抗層104、絶縁層106、及び導電層108と同様に矩形状に形成されている。そして、一例として、給電層102の端面102Aは、X方向及びY方向で同様に、内側貫通孔114Aと端部貫通孔114Bとの中間位置(破線で示す境界線K上)に配置されている。即ち、X方向及びY方向における給電層102の端面102Aは、対向電極部110の平面視において、内側貫通孔114Aと端部貫通孔114Bとの間の中間位置に相当する位置で抵抗層104上に配置されており、給電層102の外形に相当する境界線Kの内側に複数の内側貫通孔114Aが形成され、境界線Kの外側に複数の端部貫通孔114Bが形成されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
このように、第1実施形態の放電制限部130は、一例として、導電層108の端部貫通孔114Bを給電層102の端部(端面102A)よりも外側の領域(図3(B)に網掛けで示す幅ΔX1の領域)に形成することで構成されている。
As described above, the
(比較例)
図5(B)には、比較例の帯電装置300が示されている。比較例の帯電装置300は、第1実施形態の帯電装置100(図5(A)参照)において、給電層102の端面102Aが、抵抗層104の端面104Cまで延びた構成となっている。なお、他の構成は帯電装置100と同様である。
(Comparative example)
FIG. 5B shows a
比較例の帯電装置300では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極(放電面104B)がある内側貫通孔114Aにおいて放電が行われるとき、抵抗層104に、給電層102の直下に向かう電流I1(太い矢印)と、直下以外から回り込む電流I2(細い矢印)とが流れる。なお、矢印の太さは電流の大きさを表している。そして、回り込む電流I2については、隣の電極(ここでは左隣の内側貫通孔114A(図示省略)及び端部貫通孔114Bの放電面104B)と分け合った電流量になる。
In the
また、比較例の帯電装置300では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極が無い(放電面104Bが片側だけある)端部貫通孔114Bにおいて放電が行われるとき、抵抗層104に、給電層102の直下に向かう電流I1と、直下以外から回り込む電流I2、I3とが流れる。電流I2は、孔の配列方向で一方(片側)にある内側貫通孔114Aと分け合うことで電流I1よりも少ない電流値となるが、電流I3については、孔の配列方向で他方に貫通孔(放電面104B)が無いため、分け合うことがなく、給電層102の直下の抵抗層104を流れる電流I1と同程度の電流値となる。即ち、I3>I2である。
Further, in the
このように、比較例の帯電装置300では、内側貫通孔114Aに相当する部位で抵抗層104に流れる電流値と比べて、端部貫通孔114Bに相当する部位で抵抗層に流れる電流値が過大となり、過剰な放電が行われることになる。そして、放電量の多い端部の抵抗層104及び導電層108の使用可能期間が短くなる。
As described above, in the
(作用)
次に、第1実施形態の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the first embodiment will be described.
図2(B)に示すように、帯電装置100は、電圧印加部112によって、給電層102及び導電層108に電圧が印加され、抵抗層104と導電層108との間の電位差がΔV1、導電層108と感光体22との間の電位差がΔV2となる。
As shown in FIG. 2B, in the
続いて、図4に示すように、帯電装置100では、抵抗層104(放電面104B)と導電層108の孔壁108Aとの間で放電(矢印Dで示す)が発生し、荷電粒子Eが生成される。そして、生成された荷電粒子Eは、導電層108と感光体22との間の電位差ΔV2(図2(B)参照)により生じる電界の作用によって感光体22の外周面に移動する。このようにして感光体22の外周面が帯電される。
Subsequently, as shown in FIG. 4, in the
ここで、図5(A)に示すように、帯電装置100では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極(放電面104B)がある内側貫通孔114Aにおいて放電が行われるとき、抵抗層104に、給電層102の直下に向かう電流I1(太い矢印)と、直下以外から回り込む電流I2(細い矢印)とが流れる。そして、回り込む電流I2については、隣の電極(ここでは内側貫通孔114A及び端部貫通孔114Bの放電面104B)と分け合うことになる。
Here, as shown in FIG. 5A, in the
また、帯電装置100では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極が無い(放電面104Bが片側だけある)端部貫通孔114Bにおいて放電が行われるとき、抵抗層104上には給電層102が無い。このため(放電制限部130があるため)、端部貫通孔114B上の抵抗層104には、回り込む電流I2が流れる。ここで、電流I2は電流I3(図5(B)参照)よりも少ない電流値である。このため、帯電装置100は、比較例の帯電装置300(図5(B)参照)に比べて、端部貫通孔114Bに対応する部位における放電量が減少し、端部貫通孔114Bに対応する部位における放電量が、内側貫通孔114Aに対応する部位における放電量に近い値となる。即ち、帯電装置100では、端部貫通孔114Bにおける過剰な放電が抑制される。そして、抵抗層104及び導電層108の使用可能期間が比較例に比べて長くなる。
Further, in the
さらに、帯電装置100では、抵抗層104に比べて面積の小さい給電層102を形成するだけでよいので、抵抗層104から導電層108までの構造を変更する構成に比べて、帯電装置100の製造が容易となる。
Further, in the
加えて、図1に示す画像形成装置10では、帯電装置100(図2(A)参照)における長手方向の端部の過剰な放電が抑制されるので、帯電した感光体22の軸方向端部での現像剤の付着量が減少することが抑制される。これにより、放電制限部130を有していない構成に比べて、画像形成領域における幅方向(搬送方向と交差する方向)の中央部と端部との画像濃度の差である画像むらが低減される。
In addition, in the
なお、上記の放電制限部130についての説明では、貫通孔114(内側貫通孔114A、端部貫通孔114B)の配列方向がX方向となっていたが、Y方向においても同様の作用が得られる。このため、放電制限部130におけるY方向の説明は省略する。また、以後の他の実施形態における放電制限部についても、Y方向の説明は省略する。
In the description of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る帯電装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an example of a charging device and an image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the same members and parts as those in the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
図6には、第2実施形態の帯電装置140が示されている。帯電装置140は、既述の帯電装置100(図2(A)参照)において、放電制限部130に換えて放電制限手段の一例としての放電制限部150が設けられている。なお、放電制限部150を除く他の部位については、帯電装置100と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 6 shows a
帯電装置140は、対向電極部152を有しており、対向電極部152は、感光体22(図1参照)に対して遠い側から近い側へ、被電圧印加部の一例としての給電層154と、第1電極の一例としての抵抗層156と、絶縁層106と、導電層108とが積層された構成となっている。そして、抵抗層156、絶縁層106、及び導電層108によって放電部142が構成されている。なお、給電層154は給電層102(図2(A)参照)と同様の材料で構成されており、抵抗層156は抵抗層104(図2(A)参照)と同様の材料で構成されている。
The charging
放電制限部150は、抵抗層156における給電層154との接触面156Dから貫通孔114に露出する放電面156Eまでの電気抵抗を、端部貫通孔114Bにおいて内側貫通孔114Aよりも大として構成されている。そして、給電層154及び導電層108には、電圧印加部112(図2(A)参照)が接続されている。
The
給電層154は、境界線Kを境にして、内側貫通孔114Aが配置されている中央部154Aと、端部貫通孔114Bが配置されている外周部154Bとを有している。また、給電層154は、内側貫通孔114A及び端部貫通孔114Bの配列方向(X方向又はY方向)において、中央部154AのZ方向の厚みが外周部154BのZ方向の厚みに比べて厚みd1だけ下側に厚くなっており、L字状の段差部154Cが形成されている。
The
抵抗層156は、境界線Kを境にして、内側貫通孔114Aが配置されている中央部156Aと、端部貫通孔114Bが配置されている外周部156Bとを有している。また、抵抗層156は、内側貫通孔114A及び端部貫通孔114Bの配列方向(X方向又はY方向)において、外周部156BのZ方向の厚みが中央部156AのZ方向の厚みに比べて厚みd1だけ上側に厚くなっており、L字状の段差部156Cが形成されている。そして、対向電極部152のX−Z面に沿った断面では、給電層154の段差部154Cと、抵抗層156の段差部156Cとが接触した状態で積層されている。
The
なお、厚みd1は、放電時に1箇所の内側貫通孔114Aに対応する中央部156Aを流れる電流と、放電時に1箇所の端部貫通孔114Bに対応する外周部156Bを流れる電流とが同程度の電流値となるように、予め設定された厚みである。
The thickness d1 is such that the current flowing through the
(作用)
次に、第2実施形態の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the second embodiment will be described.
帯電装置140は、電圧印加部112(図2(A)参照)によって、給電層154及び導電層108に電圧が印加され、抵抗層156と導電層108との間の電位差がΔV1(図2(B)参照)、導電層108と感光体22との間の電位差がΔV2(図2(B)参照)となる。
In the
続いて、図7(A)に示すように、帯電装置140では、抵抗層156(放電面156E)と導電層108の孔壁108Aとの間で放電(矢印Dで示す)が発生し、荷電粒子Eが生成される。そして、生成された荷電粒子Eは、導電層108と感光体22との間の電位差ΔV2(図2(B)参照)により生じる電界の作用によって感光体22の外周面に移動する。このようにして感光体22の外周面が帯電される。
Subsequently, as shown in FIG. 7A, in the
ここで、図7(B)に示すように、帯電装置140では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極(放電面156E)がある内側貫通孔114Aにおいて放電が行われるとき、抵抗層156の中央部156Aに、給電層154の直下に向かう電流I1と、直下以外から回り込む電流I2とが流れる。そして、回り込む電流I2については、隣の電極(ここでは内側貫通孔114A及び端部貫通孔114B)と分け合うことになる。
Here, as shown in FIG. 7B, in the
また、帯電装置140では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極が無い(放電面156Eが片側だけある)端部貫通孔114Bにおいて放電が行われるとき、抵抗層156の外周部156Bの厚みが中央部156Aの厚みよりも厚くなっているため(放電制限部150があるため)、端部貫通孔114B上の抵抗層156(外周部156B)には、電流I2、I1´、I2´が流れる。
Further, in the
ここで、電流I1´、I2´は電流I1、I3(図5(B)参照)よりも少ない電流値である。このため、帯電装置140は、比較例の帯電装置300(図5(B)参照)に比べて、端部貫通孔114Bに対応する部位における放電量が減少し、端部貫通孔114Bに対応する部位における放電量が、内側貫通孔114Aに対応する部位における放電量に近い値となる。即ち、帯電装置140では、端部貫通孔114Bにおける過剰な放電が抑制される。そして、抵抗層156及び導電層108の使用可能期間が比較例に比べて長くなる。
Here, the currents I1 ′ and I2 ′ have smaller current values than the currents I1 and I3 (see FIG. 5B). For this reason, compared with the charging
さらに、帯電装置140では、抵抗層156の外周部156Bの厚さを厚くし、且つ給電層154を抵抗層156を覆うように形成するだけでよいので、抵抗層156から導電層108までの構造を変更する構成に比べて、帯電装置140の製造が容易となる。
Further, in the
加えて、帯電装置140を有する画像形成装置10(図1参照)では、帯電装置140における長手方向の端部の過剰な放電が抑制されるので、帯電した感光体22の軸方向端部での現像剤の付着量が減少することが抑制される。これにより、放電制限部150を有していない構成に比べて、画像形成領域における幅方向(搬送方向と交差する方向)の中央部と端部との画像濃度の差である画像むらが低減される。
In addition, in the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る帯電装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, an example of a charging device and an image forming apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the same members and parts as those in the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
図8には、第3実施形態の帯電装置160が示されている。帯電装置160は、既述の帯電装置100(図2(A)参照)において、放電制限部130に換えて放電制限手段の一例としての放電制限部170が設けられている。なお、放電制限部170を除く他の部位については、帯電装置100と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 8 shows a
帯電装置160は、対向電極部172を有しており、対向電極部172は、感光体22(図1参照)に対して遠い側から近い側へ、給電層102と、第1電極の一例としての第1抵抗層174及び第2抵抗層175と、絶縁層106と、導電層108とが積層された構成となっている。そして、第1抵抗層174、絶縁層106、及び導電層108によって第1放電部162が構成され、第2抵抗層175、絶縁層106、及び導電層108によって第2放電部164が構成されている。
The charging
放電制限部170は、第2抵抗層175における給電層102との接触面175Bから端部貫通孔114Bに露出する放電面175Aまでの電気抵抗を、第1抵抗層174における給電層102との接触面174Bから内側貫通孔114Aに露出する放電面174Aまでの電気抵抗よりも大として構成されている。そして、給電層102及び導電層108には、電圧印加部112(図2(A)参照)が接続されている。
The
第1抵抗層174は、抵抗層104(図3(A)参照)における境界線Kよりも外側が取り除かれた構成となっており、材質や厚みは抵抗層104と同様である。また、第1抵抗層174は、放電面174Aが内側貫通孔114Aに露出している。
The
第2抵抗層175は、第1抵抗層174と同じ厚みで、第1抵抗層174の境界線KよりもX方向及びY方向で外側に設けられており、給電層102と絶縁層106とで挟まれると共に放電面175Aが端部貫通孔114Bに露出している。また、第2抵抗層175は、放電時に1箇所の内側貫通孔114Aに対応する部位を流れる電流と、放電時に1箇所の端部貫通孔114Bに対応する部位を流れる電流とが同程度の電流値となるように、第2抵抗層175の端部貫通孔114Bと対向する領域の体積抵抗率(電気抵抗率)が、第1抵抗層174の体積抵抗率(電気抵抗率)よりも高く設定されている。
The
(作用)
次に、第3実施形態の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the third embodiment will be described.
帯電装置160は、電圧印加部112(図2(A)参照)によって、給電層102及び導電層108に電圧が印加され、第1抵抗層174及び第2抵抗層175と導電層108との間の電位差がΔV1(図2(B)参照)、導電層108と感光体22との間の電位差がΔV2(図2(B)参照)となる。
In the
続いて、図9(A)に示すように、帯電装置160では、第1抵抗層174の放電面174Aと導電層108の孔壁108Aとの間、及び第2抵抗層175の放電面175Aと導電層108の孔壁108Aとの間で放電(矢印Dで示す)が発生し、荷電粒子Eが生成される。そして、生成された荷電粒子Eは、導電層108と感光体22との間の電位差ΔV2(図2(B)参照)により生じる電界の作用によって感光体22の外周面に移動する。このようにして感光体22の外周面が帯電される。
Subsequently, as shown in FIG. 9A, in the
ここで、図9(B)に示すように、帯電装置160では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極(放電面174A)がある内側貫通孔114Aにおいて放電が行われるとき、第1抵抗層174に、給電層102の直下に向かう電流I1と、直下以外から回り込む電流I2とが流れる。そして、回り込む電流I2については、隣の電極(ここでは内側貫通孔114Aの放電面174A及び端部貫通孔114Bの放電面175A)と分け合うことになる。
Here, as shown in FIG. 9B, in the
また、帯電装置160では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極が無い(放電面175Aが片側だけある)端部貫通孔114Bにおいて放電が行われるとき、第2抵抗層175の体積抵抗率が第1抵抗層174の体積抵抗率よりも高くなっているため(放電制限部170があるため)、端部貫通孔114B上の第2抵抗層175には、電流I4、I5、I6が流れる。
Further, in the
ここで、電流I5は電流I2よりも僅かに小さく、電流I4は電流I1よりも僅かに小さく、電流I6は電流I3(図5(B)参照)よりも小さい電流である。このため、帯電装置160は、比較例の帯電装置300(図5(B)参照)に比べて、端部貫通孔114Bに対応する部位における放電量が減少し、端部貫通孔114Bに対応する部位における放電量が、内側貫通孔114Aに対応する部位における放電量に近い値となる。即ち、帯電装置160では、端部貫通孔114Bにおける過剰な放電が抑制される。そして、抵抗層174及び導電層108の使用可能期間が比較例に比べて長くなる。
Here, the current I5 is slightly smaller than the current I2, the current I4 is slightly smaller than the current I1, and the current I6 is smaller than the current I3 (see FIG. 5B). For this reason, compared with the charging
さらに、帯電装置160では、第1抵抗層174の外側に第2抵抗層175を配置するだけでよいので、第1抵抗層174及び第2抵抗層175から導電層108までの構造を変更する構成に比べて、帯電装置160の製造が容易となる。
Further, in the
加えて、帯電装置160を有する画像形成装置10(図1参照)では、帯電装置160における長手方向の端部の過剰な放電が抑制されるので、帯電した感光体22の軸方向端部での現像剤の付着量が減少することが抑制される。これにより、放電制限部170を有していない構成に比べて、画像形成領域における幅方向(搬送方向と交差する方向)の中央部と端部との画像濃度の差である画像むらが低減される。
In addition, in the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係る帯電装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, an example of a charging device and an image forming apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the same members and parts as those in the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
図10には、第4実施形態の帯電装置180が示されている。帯電装置180は、既述の帯電装置100(図2(A)参照)において、放電制限部130に換えて放電制限手段の一例としての放電制限部190が設けられている。なお、放電制限部190を除く他の部位については、帯電装置100と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 10 shows a
帯電装置180は、対向電極部192を有しており、対向電極部192は、感光体22(図1参照)に対して遠い側から近い側へ、給電層102と、抵抗層104と、絶縁層106と、導電層108とが積層された構成となっている。また、給電層102及び導電層108には、電圧印加部112(図2(A)参照)が接続されている。
The charging
放電制限部190は、抵抗層104と導電層108との間の放電距離を、配列方向(X方向又はY方向)の端部に形成された端部貫通孔194において、内側貫通孔114Aよりも長くして構成されている。詳細には、放電制限部190は、端部貫通孔194の直径D2を内側貫通孔114Aの直径D1よりも大きくすることで構成されている。そして、端部貫通孔194の直径D2は、1箇所の内側貫通孔114Aに対応する抵抗層104を流れる電流と、1箇所の端部貫通孔194に対応する抵抗層104を流れる電流とが、同程度の電流値となるように大きさが設定されている。
The
端部貫通孔194の直径D2が内側貫通孔114Aの直径D1よりも大きいことから、端部貫通孔194の縁は、第1実施形態で設定された境界線Kに対して内側貫通孔114Aの縁よりも近い位置にある。なお、端部貫通孔194の中心位置(図示省略)から境界線Kまでの距離は、内側貫通孔114Aの中心位置(図示省略)から境界線Kまでの距離と同じ距離となっている。
Since the diameter D2 of the end through
(作用)
次に、第4実施形態の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the fourth embodiment will be described.
帯電装置180は、電圧印加部112(図2(A)参照)によって、給電層102及び導電層108に電圧が印加され、抵抗層104と導電層108との間の電位差がΔV1(図2(B)参照)、導電層108と感光体22との間の電位差がΔV2(図2(B)参照)となる。
In the
続いて、図11(A)に示すように、帯電装置180では、内側貫通孔114Aにおける抵抗層104の放電面104Bと導電層108の孔壁108Aとの間で放電(矢印Dで示す)が発生し、端部貫通孔194における抵抗層104の放電面104Bと導電層108の孔壁108Bとの間で放電(矢印Daで示す)が発生する。これにより、荷電粒子Eが生成される。そして、生成された荷電粒子Eは、導電層108と感光体22との間の電位差ΔV2(図2(B)参照)により生じる電界の作用によって感光体22の外周面に移動する。このようにして感光体22の外周面が帯電される。
Subsequently, as shown in FIG. 11A, in the
ここで、図11(B)に示すように、帯電装置180では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極(放電面104B)がある内側貫通孔114Aにおいて放電が行われるとき、抵抗層104に、給電層102の直下に向かう電流I1と、直下以外から回り込む電流I2とが流れる。そして、回り込む電流I2については、隣の電極(ここでは内側貫通孔114A及び端部貫通孔194の放電面104B)と分け合うことになる。
Here, as shown in FIG. 11B, in the
また、帯電装置180では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極が無い(放電面104Bが片側だけある)端部貫通孔194において放電が行われるとき、端部貫通孔194の直径D2が内側貫通孔114Aの直径D1よりも大きくなっているため(放電制限部190があるため)、端部貫通孔194上の抵抗層104には、電流I2、I7、I8が流れる。
Further, in the
ここで、電流I7は電流I1よりも僅かに小さく、電流I8は電流I3(図5(B)参照)よりも小さい電流である。このため、帯電装置180は、比較例の帯電装置300(図5(B)参照)に比べて、端部貫通孔194に対応する部位における放電量が減少し、端部貫通孔194に対応する部位における放電量が、内側貫通孔114Aに対応する部位における放電量に近い値となる。即ち、帯電装置180では、端部貫通孔194における過剰な放電が抑制される。そして、抵抗層104及び導電層108の使用可能期間が比較例に比べて長くなる。
Here, the current I7 is slightly smaller than the current I1, and the current I8 is smaller than the current I3 (see FIG. 5B). For this reason, compared with the charging
また、帯電装置180では、感光体22(図11(A)参照)に近い側に放電制限部190が設けられているので、感光体22から遠い側にある給電層102又は抵抗層104を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、放電状態の調整が容易となる。
Further, in the
さらに、帯電装置180では、内側貫通孔及び端部貫通孔が同じ直径で形成されている既存の対向電極部がある場合、その端部貫通孔の径を拡大するだけでよいので、既存の対向電極部が流用可能となるだけでなく、帯電装置180の製造が容易となる。
Further, in the
加えて、帯電装置180を有する画像形成装置10(図1参照)では、帯電装置180における長手方向の端部の過剰な放電が抑制されるので、帯電した感光体22の軸方向端部での現像剤の付着量が減少することが抑制される。これにより、放電制限部190を有していない構成に比べて、画像形成領域における幅方向(搬送方向と交差する方向)の中央部と端部との画像濃度の差である画像むらが低減される。
In addition, in the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態に係る帯電装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, an example of a charging device and an image forming apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the same members and parts as those in the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
図12には、第5実施形態の帯電装置200が示されている。帯電装置200は、既述の帯電装置100(図2(A)参照)において、放電制限部130に換えて放電制限手段の一例としての放電制限部210が設けられている。なお、放電制限部210を除く他の部位については、帯電装置100と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 12 shows a
帯電装置200は、対向電極部212を有しており、対向電極部212は、感光体22(図1参照)に対して遠い側から近い側へ、給電層102と、抵抗層104と、絶縁層106と、導電層108とが積層された構成となっている。そして、給電層102及び導電層108には、電圧印加部112(図2(A)参照)が接続されている。
The charging
放電制限部210は、抵抗層104と導電層108との間の放電距離を、配列方向(X方向又はY方向)の端部に形成された端部貫通孔214において、内側貫通孔114Aよりも長くして構成されている。
The
詳細には、放電制限部210は、絶縁層106に形成された第1貫通孔214Aと、導電層108に形成された第2貫通孔214Bとで構成された端部貫通孔214を有している。そして、放電制限部210は、導電層108の第2貫通孔214Bの直径D3を、絶縁層106の第1貫通孔214Aの直径D1よりも大きくすることで構成されている。そして、第2貫通孔214Bの直径D3は、1箇所の内側貫通孔114Aに対応する抵抗層104を流れる電流と、1箇所の端部貫通孔214に対応する抵抗層104を流れる電流とが、同程度の電流値となるように大きさが設定されている。
Specifically, the
第2貫通孔214Bの直径D3が内側貫通孔114Aの直径D1よりも大きいことから、端部貫通孔214の縁は、第1実施形態で設定された境界線Kに対して内側貫通孔114Aの縁よりも近い位置にある。なお、端部貫通孔214の中心位置(図示省略)から境界線Kまでの距離は、内側貫通孔114Aの中心位置(図示省略)から境界線Kまでの距離と同じ距離となっている。
Since the diameter D3 of the second through
(作用)
次に、第5実施形態の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the fifth embodiment will be described.
帯電装置200は、電圧印加部112(図2(A)参照)によって、給電層102及び導電層108に電圧が印加され、抵抗層104と導電層108との間の電位差がΔV1(図2(B)参照)、導電層108と感光体22との間の電位差がΔV2(図2(B)参照)となる。
In the
続いて、図13(A)に示すように、帯電装置200では、内側貫通孔114Aにおける抵抗層104の放電面104Bと導電層108の孔壁108Aとの間で放電(矢印Dで示す)が発生し、端部貫通孔214における抵抗層104の放電面104Bと導電層108の孔壁108Bとの間で放電(矢印Dbで示す)が発生する。これにより、荷電粒子Eが生成される。そして、生成された荷電粒子Eは、導電層108と感光体22との間の電位差ΔV2(図2(B)参照)により生じる電界の作用によって感光体22の外周面に移動する。このようにして感光体22の外周面が帯電される。
Subsequently, as shown in FIG. 13A, in the
ここで、図13(B)に示すように、帯電装置200では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極(放電面104B)がある内側貫通孔114Aにおいて放電が行われるとき、抵抗層104に、給電層102の直下に向かう電流I1と、直下以外から回り込む電流I2とが流れる。そして、回り込む電流I2については、隣の電極(ここでは内側貫通孔114A及び端部貫通孔214の放電面104B)と分け合うことになる。
Here, as shown in FIG. 13B, in the
また、帯電装置200では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極が無い(放電面104Bが片側だけある)端部貫通孔214において放電が行われるとき、端部貫通孔214の第2貫通孔214Bの直径D3(図13(A)参照)が内側貫通孔114Aの直径D1(図13(A)参照)よりも大きくなっているため(放電制限部210があるため)、端部貫通孔214上の抵抗層104には、電流I2、I9、I10が流れる。
Further, in the
ここで、電流I9は電流I1よりも僅かに小さく、電流I10は電流I3(図5(B)参照)よりも小さい電流である。このため、帯電装置200は、比較例の帯電装置300(図5(B)参照)に比べて、端部貫通孔214に対応する部位における放電量が減少し、端部貫通孔214に対応する部位における放電量が、内側貫通孔114Aに対応する部位における放電量に近い値となる。即ち、帯電装置200では、端部貫通孔214における過剰な放電が抑制される。そして、抵抗層104及び導電層108の使用可能期間が比較例に比べて長くなる。
Here, the current I9 is slightly smaller than the current I1, and the current I10 is smaller than the current I3 (see FIG. 5B). For this reason, compared with the charging
また、帯電装置200では、感光体22(図13(A)参照)に近い側に放電制限部210が設けられているので、感光体22から遠い側にある給電層102又は抵抗層104を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、放電状態の調整が容易となる。
Further, in the
さらに、帯電装置200では、内側貫通孔及び端部貫通孔が同じ直径で形成されている既存の対向電極部がある場合、その端部貫通孔の導電層108側の径を拡大するだけでよいので、既存の対向電極部が流用可能となるだけでなく、帯電装置200の製造が容易となる。
Furthermore, in the
加えて、帯電装置200を有する画像形成装置10(図1参照)では、帯電装置200における長手方向の端部の過剰な放電が抑制されるので、帯電した感光体22の軸方向端部での現像剤の付着量が減少することが抑制される。これにより、放電制限部210を有していない構成に比べて、画像形成領域における幅方向(搬送方向と交差する方向)の中央部と端部との画像濃度の差である画像むらが低減される。
In addition, in the
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態に係る帯電装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, an example of a charging device and an image forming apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment are given to the same members and parts as those in the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
図14には、第6実施形態の帯電装置220が示されている。帯電装置220は、既述の帯電装置100(図2(A)参照)において、放電制限部130に換えて放電制限手段の一例としての放電制限部230が設けられている。なお、放電制限部230を除く他の部位については、帯電装置100と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 14 shows a
帯電装置220は、対向電極部232を有しており、対向電極部232は、感光体22(図1参照)に対して遠い側から近い側へ、給電層102と、第1電極の一例としての抵抗層234と、絶縁体の一例としての絶縁層236と、導電層108とが積層された構成となっている。そして、抵抗層234、絶縁層236、及び導電層108によって放電部222が構成されている。また、給電層102及び導電層108には、電圧印加部112(図2(A)参照)が接続されている。抵抗層234は、抵抗層104(図2(A)参照)と同様の材料で構成されており、絶縁層236は、絶縁層106(図2(A)参照)と同様の材料で構成されている。
The charging
放電制限部230は、抵抗層234と導電層108との間の放電距離を、配列方向(X方向又はY方向)の端部に形成された端部貫通孔114Bにおいて、内側貫通孔114Aよりも長くして構成されている。詳細には、放電制限部230は、配列方向における絶縁層236の端部236Bの厚みを中央部236Aの厚みよりもd2だけ厚くすることで構成されている。
The
抵抗層234は、境界線Kを境にして、内側貫通孔114Aが配置されている中央部234Aと、端部貫通孔114Bが配置されている外周部234Bとを有している。また、抵抗層234は、内側貫通孔114A及び端部貫通孔114Bの配列方向において、中央部234AのZ方向の厚みと外周部234BのZ方向の厚みが同じ厚みとなっており、L字状の段差部234C、234Eが形成されている。即ち、外周部234Bが中央部234Aに比べて厚みd2だけ給電層102に食い込んだ形状となっている。
The
絶縁層236は、境界線Kを境にして、内側貫通孔114Aが配置されている中央部236Aと、端部貫通孔114Bが配置されている外周部236Bとを有している。また、絶縁層236は、内側貫通孔114A及び端部貫通孔114Bの配列方向において、外周部236BのZ方向の厚みが中央部236AのZ方向の厚みに比べて厚みd2だけ上側に厚くなっており、L字状の段差部236Cが形成されている。そして、対向電極部232のX−Z面に沿った断面では、抵抗層234の段差部234Cと、絶縁層236の段差部236Cとが接触した状態で積層されている。
The insulating
なお、厚みd2は、放電時に1箇所の内側貫通孔114Aに対応する中央部234Aを流れる電流と、放電時に1箇所の端部貫通孔114Bに対応する外周部234Bを流れる電流とが同程度の電流値となるように、予め設定された厚みである。
The thickness d2 is such that the current flowing through the
(作用)
次に、第6実施形態の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the sixth embodiment will be described.
帯電装置220は、電圧印加部112(図2(A)参照)によって、給電層102及び導電層108に電圧が印加され、抵抗層234と導電層108との間の電位差がΔV1(図2(B)参照)、導電層108と感光体22との間の電位差がΔV2(図2(B)参照)となる。
In the
続いて、図15(A)に示すように、帯電装置220では、内側貫通孔114Aにおける抵抗層234の放電面234Dと導電層108の孔壁108Aとの間で放電(矢印Dで示す)が発生し、端部貫通孔114Bにおける抵抗層234の放電面234Dと導電層108の孔壁108Bとの間で放電(矢印Dcで示す)が発生する。これにより、荷電粒子Eが生成される。そして、生成された荷電粒子Eは、導電層108と感光体22との間の電位差ΔV2(図2(B)参照)により生じる電界の作用によって感光体22の外周面に移動する。このようにして感光体22の外周面が帯電される。
Subsequently, as shown in FIG. 15A, in the
ここで、図15(B)に示すように、帯電装置220では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極(放電面234D)がある内側貫通孔114Aにおいて放電が行われるとき、抵抗層234に、給電層102の直下に向かう電流I1と、直下以外から回り込む電流I2とが流れる。そして、回り込む電流I2については、隣の電極(ここでは内側貫通孔114A及び端部貫通孔114Bの放電面234D)と分け合うことになる。
Here, as shown in FIG. 15B, in the
また、帯電装置220では、孔の配列方向の両側で隣り合う電極が無い(放電面234Dが片側だけある)端部貫通孔114Bにおいて放電が行われるとき、絶縁層236の外周部236Bの厚みが中央部236Aの厚みよりも厚くなっているため(放電制限部230があるため)、端部貫通孔114B上の抵抗層234(外周部234B)には、電流I2、I1、I11が流れる。
Further, in the
ここで、電流I11は、電流I3(図5(B)参照)よりも少ない電流値となる。このため、帯電装置220は、比較例の帯電装置300(図5(B)参照)に比べて、端部貫通孔114Bに対応する部位における放電量が減少し、端部貫通孔114Bに対応する部位における放電量が、内側貫通孔114Aに対応する部位における放電量に近い値となる。即ち、帯電装置220では、端部貫通孔114Bにおける過剰な放電が抑制される。
Here, the current I11 has a smaller current value than the current I3 (see FIG. 5B). For this reason, compared with the charging
また、帯電装置220では、感光体22(図15(A)参照)に近い側に放電制限部190が設けられているので、感光体22から遠い側にある給電層102又は抵抗層104を変更して端部における過剰な放電を抑制するものに比べて、放電状態の調整が容易となる。
Further, in the
さらに、帯電装置220を有する画像形成装置10(図1参照)では、帯電装置220における長手方向の端部の過剰な放電が抑制されるので、帯電した感光体22の軸方向端部での現像剤の付着量が減少することが抑制される。これにより、放電制限部230を有していない構成に比べて、画像形成領域における幅方向(搬送方向と交差する方向)の中央部と端部との画像濃度の差である画像むらが低減される。
Further, in the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。 In addition, this invention is not limited to said embodiment.
図16に示すように、第1実施形態から第6実施形態までを組み合わせた放電制限手段の一例としての放電制限部250を有する帯電装置240を用いてもよい。なお、前述した第1実施形態から第6実施形態までと基本的に同一の部材及び部位には、第1実施形態から第6実施形態までと同一の符号を付与してその説明を省略する。
As shown in FIG. 16, a
帯電装置240は、対向電極部252を有しており、対向電極部252は、境界線Kを境にして、内側貫通孔114Aが形成されている中央部252Aと、端部貫通孔254が形成されている外周部252Bとで構成されている。中央部252Aは、Z方向において感光体22から遠い側から近い側へ順に給電層102、厚みd3の抵抗層104、厚みd4の絶縁層236、導電層108が積層されている。また、外周部252Bは、Z方向において感光体22から遠い側から近い側へ順に厚みd5(>d3)の第2抵抗層175、厚みd6(>d4)の絶縁層236、導電層108が積層されている。
The charging
内側貫通孔114Aの直径はD1となっており、端部貫通孔254は、絶縁層236に形成された直径D4(>D1)の第1貫通孔254Aと、導電層108に形成された直径D5(>D4)の第2貫通孔254Bとで構成されている。このように、第1実施形態から第6実施形態までを組み合わせた放電制限部250を用いて端部貫通孔254における過剰な放電を抑制してもよい。
The diameter of the inner through
また、抵抗層104をZ方向に2層として、高抵抗層及び抵抗調整層の2層構造としてもよい。例えば、高抵抗層(上層)を体積抵抗率1×109Ωcm、膜厚30μmとして、抵抗調整層(下層)を体積抵抗率1×107Ωcm、膜厚100μmとする。このようにして、高抵抗層で抵抗による放電制限効果を確保しつつ、給電層102からの厚みを厚くして耐圧性を向上させることで、放電電流の制限効果と経時安定性が両立される。そして、抵抗層104は、樹脂やゴムなどの有機材料に限らず、ガラス中に導電粒子を分散させた半導電性ガラスや、アルミ多孔質陽極酸化膜で構成してもよい。
Alternatively, the
さらに、4箇所の角部に配置された各端部貫通孔(114Bなど)について、X方向の放電制限部とY方向の放電制限部とを組み合わせた構成としてもよい。 Furthermore, it is good also as a structure which combined the discharge limiting part of X direction and the discharge limiting part of Y direction about each edge part through-hole (114B etc.) arrange | positioned at four corners.
10 画像形成装置
22 感光体(被帯電体及び像保持体の一例)
24 露光ユニット(露光手段の一例)
26 現像ユニット(現像手段の一例)
32 転写ロール(転写手段の一例)
100 帯電装置
102 給電層(被電圧印加部の一例)
104 抵抗層(第1電極の一例)
104A 接触面
104B 放電面
106 絶縁層(絶縁体の一例)
108 導電層(第2電極の一例)
108A 孔壁
112 電圧印加部(電圧印加手段の一例)
114 貫通孔
114A 内側貫通孔
114B 端部貫通孔
120 放電部
130 放電制限部(放電制限手段の一例)
140 帯電装置
142 放電部
150 放電制限部(放電制限手段の一例)
154 給電層(被電圧印加部の一例)
156 抵抗層(第1電極の一例)
160 帯電装置
162 第1放電部
164 第2放電部
170 放電制限部(放電制限手段の一例)
174 第1抵抗層(第1電極の一例)
175 第2抵抗層(第1電極の一例)
180 帯電装置
190 放電制限部(放電制限手段の一例)
194 端部貫通孔
200 帯電装置
210 放電制限部(放電制限手段の一例)
214 端部貫通孔
220 帯電装置
222 放電部
230 放電制限部(放電制限手段の一例)
234 抵抗層(第1電極の一例)
236 絶縁層(絶縁体の一例)
240 帯電装置
250 放電制限部(放電制限手段の一例)
254 端部貫通孔
E 電荷
G 現像剤
T トナー画像(現像剤像の一例)
10
24 exposure unit (an example of exposure means)
26 Developing unit (an example of developing means)
32 Transfer roll (an example of transfer means)
100
104 Resistive layer (example of first electrode)
108 conductive layer (example of second electrode)
114 through-
140
154 Feed layer (an example of a voltage application unit)
156 Resistance layer (example of first electrode)
160
174 First resistance layer (an example of the first electrode)
175 Second resistance layer (example of first electrode)
180
194 End through-
214 End through-
234 Resistance layer (example of first electrode)
236 Insulating layer (an example of an insulator)
240
254 End through-hole E Charge G Developer T Toner image (Example of developer image)
Claims (10)
前記第1電極の前記絶縁体側とは反対側に接触し、電圧が印加される被電圧印加部と、
前記被電圧印加部及び前記第2電極に電圧を印加することで、前記第1電極と前記第2電極の前記貫通孔との間に放電可能な電位差を生じさせ、且つ放電で生成された電荷が被帯電体へ移動するように前記第2電極と該被帯電体との間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、
前記第2電極に形成された前記複数の貫通孔のうち、該複数の貫通孔の配列方向の端部に形成された端部貫通孔における放電を、該配列方向で該端部貫通孔よりも内側に形成された内側貫通孔における放電に比べて生じにくくする放電制限手段と、
を有する帯電装置。 A first electrode; and a second electrode disposed opposite to the first electrode through an insulator and having a plurality of through holes formed with the insulator toward the first electrode. And a discharge part in which discharge is performed between the hole wall of the through hole of the second electrode,
A voltage application unit that is in contact with a side opposite to the insulator side of the first electrode and to which a voltage is applied;
By applying a voltage to the voltage application section and the second electrode, a potential difference that can be discharged is generated between the first electrode and the through hole of the second electrode, and the electric charge generated by the discharge Voltage applying means for generating a potential difference between the second electrode and the charged body so that the electrode moves to the charged body;
Out of the plurality of through holes formed in the second electrode, the discharge in the end through holes formed at the end portions in the arrangement direction of the plurality of through holes is more than in the arrangement direction than the end through holes. A discharge limiting means that makes it less likely to occur compared to the discharge in the inner through-hole formed inside;
A charging device.
前記像保持体の外周面を帯電する請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の帯電装置と、
帯電された前記像保持体の外周面に露光して潜像を形成する露光手段と、
前記潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成する現像手段と、
前記現像手段で現像された現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置。 An image holding body as the charged body provided rotatably;
The charging device according to any one of claims 1 to 9, wherein the outer peripheral surface of the image carrier is charged.
Exposure means for exposing the outer peripheral surface of the charged image carrier to form a latent image;
Developing means for developing the latent image with a developer to form a developer image;
Transfer means for transferring the developer image developed by the developing means to a recording medium;
An image forming apparatus.
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