JPH04208955A

JPH04208955A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH04208955A
Application number: JP2340527A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tokieda; 常枝　健一; Yoshiyuki Fukuda; 善行福田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-30
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JP3128236B2; US5250992A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電子写真装置やレーザプリンタ等の画像形成
装置に係り、特に、画像形成装置における帯電装置の改
良に関する。

（従来の技術）電子写真装置やレーザプリンタ等の画像形成装置におい
て、像担持体上に−様な帯電を行うための帯電装置とし
て、構造が構造か簡単で、かつ帯電効率が良好なことか
ら、コロナ放電方式が汎用されている。

コロナ放電方式には、シールドケースに収容されたコロ
ナワイヤ電極に高電圧を印加し、像担持体に対向した開
口部よりコロナイオンを像担持体に付与するコロトロン
方式と、像担持体に対向した開口部にスクリーン状のグ
リッドを設け、このグリッドに所定の電圧を印加し、像
担持体に付与されるコロナイオンを制御するスコロトロ
ン方式レーザプリンタでは、像担持体として負帯電型の
有機感光体（以下、ＯＰＣと呼ぶ）が用いられ、反転現
像により顕像化する方式が一般に用いられている。この
ＯＰＣに対しては、放電特性か不安定な負極性コロナイ
オンを放出する帯電装置か必要であるため、従来より、
安定性に優れたスコロトロン方式か用いられている。

このスコロトロン方式の帯電装置を用いる場合、像担持
体の移動時間、像担持体の帯電特性、及び帯電直前の像
担持体の表面電位を考慮に入れたうえで、帯電装置の帯
電能力が構造的に決定される。

近年、画像形成装置の小型化が進むとともに、高速化が
市場要求として挙げられている。このような事情の下で
、限られたスペースに帯電装置を収容するため帯電装置
を小型化し、なお且っ像担持体の移動時間の高速化に伴
う帯電時間の減少により、より高い帯電能力が帯電装置
に求められている。

ところで、帯電に影響を与える帯電直前の像担持体の表
面電位は、画像形成システム上、次の理由からより帯電
特性を低下させる方向となっている。即ち、転写後の剥
離手段は、設置スペース、コスト等から、シールドケー
ス及びコロナワイヤを有する剥離コロナ装置に変わり、
像担持体の小径化による小さな曲率を利用し、尖状電極
に負極性の高電圧を印加し、転写電荷を保持した転写材
との間の電界によってコロナ放電を発生させ、除電剥離
する方式が実用化されている。しかし、この方式では、
転写材及び像担持体の転写電荷の除電が十分に行われる
という利点がある反面、専用のトランスが必要であるた
め、コスト高となるという欠点を有する。

また、コストを抑えるため、転写直後に除霜ランプ又は
接地された尖状電極を設けて、転写材と像担持体との間
の静電吸着力を弱め、剥離する方式も実用化されている
。この方式は、前述の負極性の高電圧を印加し、積極的
に転写材及び像担持体全域にわたり転写コロナ装置で受
電した正電荷を除去する方式に対し、転写材を除電する
目的であるため、像担持体全域にわたり十分に除電する
能力を有していない。従って、転写、剥離以降、像担持
体表面に残存する正電荷は、クリーニング工程及び前露
光工程を通過するか、像担持体は負極性ＯＰＣであるた
め、正電荷に対する除電効果は望めず、その状態のまま
帯電工程に進む二とになる。

従って、帯電工程直前において正電荷を保持した像担持
体に対し、帯電装置は、逆極性の負電荷か十分でない場
合、第１７図（ａ）〜（ｆ）に示す静電プロセスにおけ
る第１７図（ｅ）においてＶｏ　　−で示される帯電電
位の低下を示し、第１７図（ｆ）に示すように現像時に
現はバイアスＶとＶ　　゛の電位差より地汚れとなるカ
ブリＢ　　　　　　Ｏｔ′が発生する。この様子を第１８図を参照して説明す
る。

第１８図は、転写装置側がら像担持体を見た図である。

第１８図（ａ）における斜線は、像担持体が転写コロナ
である正電荷を直接浴びた領域であり、転写材以外の像
担持体の両サイド及び転写材Ｐ１とＰ２との間の領域に
正電荷を浴びている。

これらが帯電、現像等を経た２サイクル目に入ると、第
１８図（ｂ）に示すように、転写コロナを浴びた箇所に
帯電不足から地力ブリとなって画像不良を生ずる。これ
らは１回目及び２回目のプリントに限らず、転写装置が
動作している限り、絶えず発生する。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、剥離方式を低コスト化、簡素化するため
に接地した尖状電極を用いて転写材に除電剥離を行う方
式では、転写後の転写コロナ暴露部の除電が十分に行わ
れず、その後の帯電プロセスにおいて像担持体表面が負
帯電されても、あらかじめ決定されている一定の電位に
制御することが困難であった。そのため、帯電電位と現
像バイアスの電位差を十分にとることが出来ず、地力ブ
リを生じてしまう。従って、像担持体表面の転写材で覆
われた部分以外の領域に現像により常にトナーが付着し
、これはクリーナーで除去されるため、トナー消費量の
増加によるプリントコストの上昇、クリーナーの容量の
不足等が生じ、かつ機体的汚染も発生した。

また、用紙と用紙との間隔、いわゆる紙間隔においても
上述した転写コロナの影響のため、充分な帯電電位とす
ることが不可能であるため、プリント画像上に静電的な
メモリーとして地力ブリ等の画像劣化を生ずるという問
題があった。

そこで、本発明は、像担持体表面の転写材で覆われた部
分以外の領域の表面電位が帯電電位とは逆極性の電位で
あっても、像担持体の表面電位を均一かつ安定に制御す
ることを可能とする帯電装置を具備する画像形成装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）第１の発明は、像担持体に対向する開口部を有するシー
ルドケースと、このシールドケース内に配置されたコロ
ナワイヤ電極と、前記シールドケースの開口部に配置さ
れ、整流素子又はインピーダンス素子を介して接地され
ているグリッドと、前記像担持体に対設されており、前
記グリッドと同電位となるように前記グリッドに電気的
に接続されている尖状電極とを具ｉすることを特徴とす
る画像形成装置を提供する。

第２の発明は、像担持体に対向する開口部を有するシー
ルドケースと、このシールドケース内に配置されたコロ
ナワイヤ電極と、前記シールドケースの開口部に配置さ
れ、整流素子又はインピーダンス素子を介して接地され
、鋸歯状の実状電極が前記像担持体に対向するように一
体的に形成されているグリッドとを具備することを特徴
とする画像形成装置を提供する。

第３の発明は、像担持体を帯電する帯電手段と、この帯
電手段により帯電した像担持体に対して像を形成する像
形成手段と、この像形成手段により形成された転写材に
転写する転写手段と、この転写手段により転写された像
担持体上をクリーニングするクリーニング手段とを具備
する画像形成装置であって、前記帯電手段は、前記像担
持体に対向する第１の開口部及び前記クリーニング手段
側に第２の開口部を有するシールドケースと、このシー
ルドケース内に配置されたコロナワイヤ電極と、前記シ
ールドケースの開口部に配置され、整流素子又はインピ
ーダンス素子を介して接地されているグリッドとを有し
、前記シールドケースの第２の開口部に対向して尖状電
極が、前記コロナワイヤ電極及びグリッドにより生成さ
れたイオンを受電可能に設けられており、この尖状電極
の先端は前記像担持体に対向していることを特徴とする
画像形成装置を提供する。

（作用）本発明の画像形成装置においては、クリーニング手段と
帯電手段との間に、尖状電極が像担持体に対設されてい
る。

コロナワイヤーから放電された負極性コロナは、シール
ドケース及びグリッドに流れ込み、所定のツェナーダイ
オードの降伏電圧まで電位が上昇する。一方、シールド
ケース及びグリッドと電気的に接続された尖状電極も同
様に電位が上昇する。

そのため、シールドケース、グリッド、及び尖状電極は
同電位となるように一定の電圧に保たれる。

転写材を介して付与された正極性の転写コロナは感光体
に対応する部分以外の被転写コロナ暴露部において、正
極性の電荷か保持された状態となる。この正極性の電荷
は、剥離手段における接地除電針によっても除電除去不
可能であり、かつクリーナー通過後の光除電手段によっ
ても除電されない。光除電手段を通過した後、感光体上
の正極性電荷は、尖状電極とともに強い不平等電界を形
成する。このように強い電界条件下では、尖状電極近傍
の気体を充分に電離することか可能であり、この電離に
よって生じたコロナイオンによって、感光体上の正電荷
を除電することが可能である。

正電荷が充分除電、消去された状態で、帯電装置は、感
光体上の正電荷がないため、帯電が容量的に満たされ、
帯電装置によるあらかじめ決定された帯電電位に制御す
ることが可能となる。

従って、帯電電位と現像バイアスとの差を充分にとれる
ため、地力ブリが発生せず、トナー消費量の増加による
プリントコストの上昇、クリーナーの容量の不足、機体
内汚染か生ずることがない。

（実施例）以下、図面を参照して、本発明の一実施例について説明
する。

第１図は、本発明の一実施例に係る画像形成装置として
の複写機の構成を概略的に示す図である。

第１図において、参照符号１は感光体ドラムを示し、こ
の周囲に、尖状電極２１を有するスコロトロン型帯電器
２、露光手段３、現像器４、コロトロン型転写チャージ
ャー５、尖状電極からなる剥離チャージャー６、剥離爪
７、転写前搬送部８、クリーニング装置９、前露光装置
１０が時計回りに配置されている。感光体ドラム１の下
方には転写紙１１を収容するカセット１２が配置されて
いる。なお、参照符号１３は、カセット１２からの転写
紙を感光体１に搬送するための転写前搬送部を示す。

第２図は、第１図に示す複写機におけるスコロトロン型
帯電器２を示す。第２図において、帯電器２は、シール
ドケース２２、グリッド２３及びコロナワイヤー２４か
ら構成されている。シールドケース２２の上流側には尖
状電極２１が取付けられている。シールドケース２２は
、グリッド２３及び尖状電極２１と電気的に接続され、
降伏電圧−６１０Ｖ程度のツェナダイオード２５を介し
て接地されている。また、−５，５ＫＶ程度の高電圧が
高圧トランス２６からコロナワイヤー２４に印加されて
いる。

尖状電極２１は、感光体１とのギャップｄ工が約１〜３
ｍｍとなるように、帯電器２の上流側に感光体１と対向
して近接配置されている。尖状電極２１は、厚さ０．１
ｍｍのステンレス板をエツチングにより、第３図に示す
ように鋸歯状に加工されたものである。鋸歯のピッチは
１．０ｍｍである。

コロナワイヤー２４に高電圧が印加されると、シールド
ケース２２、グリッド２３及び尖状電極２１にコロナ放
電による電流が流れ、ツェナダイオード２５により一６
１０ｖ程度の電圧が印加された状態となる。コロナワイ
ヤー２４から発生したコロナイオンは、グリッド２３の
スクリーン状の開口部を通して感光体１表面を帯電する
。一方、尖状電極２１には、感光体１表面の電荷に対応
して、尖状電極２１と感光体１との間で電界が形成され
る。

次に、以上説明した複写機の動作について、第１図及び
再２図を参照して詳細に説明する。

現像器４により感光体１上に顕像化されたトナー像は、
転写チャージャー５により用紙１１に転写される。トナ
ー像を保持した用紙１１は、感光体１の曲率の大きさと
剥離チャージャー６の尖状電極による、感光体１との静
電吸着力の減少に伴い剥離され、定着器を経て排出され
る。

一方、感光体１上に残留したトナーは、クリーニング装
置９によりクリーニングされるが、用紙１１を介さずに
直接テンシャコロナを浴びた感光体上の正電荷は、クリ
ーニング装置９を通過して前露光装置１０に進む。しか
し、負極性の感光体１は、負帯電箇所においては前露光
装置１０による除電効果を有するが、負帯電箇所につい
ては感度を有していないため、前露光装置１０により除
電されないまま尖状電極２１に進む。ここでは、感光体
１上の約＋１０００Ｖ程度の表面電位と尖状電極２１に
印加されている一６０Ｖの電圧により強い不平等電位が
発生し、気体を電離してコロナイオンは発生させ、それ
によって感光体上の正電荷を急速に除電する。

この除電効果により、　帯電器２は、正帯電された感光
体１上に除電するための負電荷を付与する必要がなく、
決められた帯電時間内に充分に感光体１上に一定の負帯
電を行うことか出来る。

第６図は、帯電ワイヤ総電流Ｉ　　を横軸にとす、感光
体表面電位Ｖ　　を縦軸にとったグラフである。図中、
実線は通紙箇所を、破線は被転写暴露部の従来例を、−
点鎖線は被転写暴露部の本実施例をそれぞれ示す。第６
図のグラフから次のことがわかる。即ち、通紙部の感光
体表面電位ＶＯは、帯電ワイヤ総電流■　　を増加する
ことにより約−５５０ｖ程度の帯電電位に制御される。

しかし、従来の帯電装置によると、被転写暴露部では帯
電ワイヤ総電流工　　を増加しても通紙部との電位差が
大きく、静電的なメモリーとして残留してしまう。従っ
て、場合によっては帯電ワイヤ総電流Ｉ　　を１ｍＡ以
上としなければ電位差は解消されなかった。このように
大きな電流量は、負極性コロナで特に顕著な多量のオゾ
ンを排出するため、安全性の点から使用不可能である。

これに対し、本実施例の画像形成装置では、被転写暴露
部の帯電性は通紙部とほぼ同等であった。

従って、地力ブリかなく、優れた帯電性か発揮された。

なお、以上説明した実施例では、尖状電極２１はステン
レス製であるが、他の金属を用いることも可能である。

また、その形状は第３図に示すように鋸歯状であるが、
第５図に示すように金属繊維束３１、例えば約２０μｍ
のステンレス繊維を１００本程度結束して金属板３２に
所定の間隔で配置植毛したものでもよい。また金属繊維
の代わりに、レーヨンやナイロン等の合成繊維にカーボ
ンを含有させたものを用いることも可能である。

また、第６図に示すようにコロナワイヤーと同様の数１
０ミクロン径の金属細線を用いることも可能である。

第２図に示す例では、シールドケース２２は、グリッド
２３及び尖状電極２１と電気的に接続され、ツェナダイ
オード２５を介して接地されているが、第７図に示すよ
うに直接接地してもよい。

この場合、尖状電極２１は、絶縁部材４１によりシール
ドケース２２と絶縁されている。

また、第２図に示す例では、シールドケース２２及びグ
リッド２１に自己バイアスを印加する手段としてツェナ
ダイオードを用いているが、第８図に示すように、ツェ
ナダイオードの代わりに抵抗素子５１を用いても、同様
の効果を得ることが出来る。

尖状電極２１は、クリーニング装置９と帯電器２との間
であればどの位置に設けてもよい。また、第９図に示す
ように複数の尖状電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃを設けて
もよい。尖状電極２１は、感光体１と所定の間隔で配置
されても、感光体１と接触して設けられていてもよい。

第６図は、本発明の他の実施例を示す。即ち、第２図に
示す実施例ては、尖状電極２１は帯電器２のシールドケ
ース２２に取付けられているが、第１１図に参照符号６
１により示すように、グリッドと一体的に形成されても
よい。即ち、第１０図に示すように厚さ０．１ｍｍのス
テンレス板に、六角形の多数の開口を有するスクリーン
メツシュ４６と鋸歯状の電極６３をエツチング加工によ
り形成し、これを第１２図に示すように折り曲げたもの
を、第１１図に示すように取付けることか出来る。この
実施例によっても、第４図に示すような効果が得られた
。

第１１図に示す例では、シールドケース２２と尖状電極
付グリッド６１は同電位となるように接続されているが
、第１３図に示すように、それぞれを分離し、シールド
ケース２２を接地し、尖状電極付グリッド６１にのみ自
己バイアスが印加されるようにしてもよい。

なお、第１１図に示す例においても、第１４図に示すよ
うに、ツェナダイオードの代わりに抵抗素子５１を用い
ても、同様の効果を得ることが出来る。

第１４図は、本発明の更に他の実施例を示すもので、シ
ールドケース２２の上流側の一部が開口しており、絶縁
部材７１を介して尖状電極２１か配置されている。この
ような構造では、尖状電極２１は開口部７２を介してコ
ロナイオンを受電可能である。尖状電極２１は降伏電圧
−１０００Ｖ程度のツェナダイオード７３を介して接地
されている。

第１４図に示す構造において、コロナワイヤー２４に高
電圧が印加されると、シールドケース２２、グリッド２
３及び尖状電極２１にコロナ放電による電流が流れ、ツ
ェナダイオード２５によりシールドケース２２及びグリ
ッド２３に一６１０Ｖ程度の電圧が発生し、尖状電極２
１　Ｉ’：＝　−１０００Ｖ程度の電圧が発生する。コ
ロナワイヤー２４から発生したコロナイオンは、グリッ
ド２３のスクリーン状の開口部を通して感光体１表面を
帯電する。一方、尖状電極２１には、感光体１表面の電
荷に対応して、尖状電極２１と感光体１との間で電界か
形成される。

この実施例においても、第１６図に示すように、尖状電
極２１をツェナダイオード８１を介してシールドケース
２２に電気的に接続し、グリッド２３に発生する電圧と
、シールドケース２２及び尖状電極２１に発生する電圧
とを分け、より高い電圧が尖状電極２１に発生するよう
にしてもよい。

また、この実施例においても、第８図及び第１４図に示
すように、シールドケース２２に接続されるツェナダイ
オードの代わりに抵抗素子を用いることが出来る。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明の画像形成装置によると、
地力ブリによる画像劣化、トナー消費量の増加によるプ
リントコストの上昇、クリーナーの容量の不足、機体内
汚染が生することかなく、かつオゾン発生量も少なく、
優れた画像形成か可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像形成装置としての
複写機を概略的に示す断面図、第２図は本発明の第１の
実施例に係る帯電器近傍の構成を示す図、第３図は尖状
電極の形状を示す図、第４図は本発明の効果を示すグラ
フ図、第５菌及び第６図は尖状電極の他の例を示す図、
第７〜９図は第２図に示す装置の変形例を示す図、第１
０図は本発明の第２の実施例に用いられる尖状電極付グ
リッドを示す図、第１１図は本発明の第２の実施例に係
る帯電器近傍の構成を示す図、第１２図は本発明の第２
の実施例に用いられる実状電極付グリッドの断面を示す
図、第１３及び１４図は第１１図に示す装置の変形例を
示す図、第１５図は本発明の第３の実施例に係る帯電器
近傍の構成を示す図、第１６図は第１５図に示す装置の
変形例を示す図、第１７図は静電プロセスを示す図、第
１８図は従来の装置の問題点を説明するための図である
。１・・・感光体、２・・・帯電器、２１・・・尖状電極
、２２・・・シールドケース、２３・・・グリッド、コ
ロナワイヤ電極、２５・・・ツェナーダイオード。第１ｖｌＪ第２図第３図帯電ワイヤー化・電５克１０（−ＪＪＡ）第４図第５図 Φ−−−−→←−−−−◎ 第６図第７図第８図第９図第１０図第１１図第１３図第１４図 ― 第１５図第１６図第１７図（ａ）第１ｓ（ｂ）図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、像担持体に対向する開口部を有するシールドケ
ースと、このシールドケース内に配置されたコロナワイ
ヤ電極と、前記シールドケースの開口部に配置され、整
流素子又はインピーダンス素子を介して接地されている
グリッドと、前記像担持体に対設されており、前記グリ
ッドと同電位となるように前記グリッドに電気的に接続
されている尖状電極とを具備することを特徴とする画像
形成装置。
（２）、像担持体に対向する開口部を有するシールドケ
ースと、このシールドケース内に配置されたコロナワイ
ヤ電極と、前記シールドケースの開口部に配置され、整
流素子又はインピーダンス素子を介して接地され、鋸歯
状の尖状電極が前記像担持体に対向するように一体的に
形成されているグリッドとを具備することを特徴とする
画像形成装置。
（３）、像担持体を帯電する帯電手段と、この帯電手段
により帯電した像担持体に対して像を形成する像形成手
段と、この像形成手段により形成された転写材に転写す
る転写手段と、この転写手段により転写された像担持体
上をクリーニングするクリーニング手段とを具備する画
像形成装置であって、前記帯電手段は、前記像担持体に
対向する第１の開口部及び前記クリーニング手段側に第
２の開口部を有するシールドケースと、このシールドケ
ース内に配置されたコロナワイヤ電極と、前記シールド
ケースの開口部に配置され、整流素子又はインピーダン
ス素子を介して接地されているグリッドとを有し、前記
シールドケースの第２の開口部に対向して尖状電極が、
前記コロナワイヤ電極及びグリッドにより生成されたイ
オンを受電可能に設けられており、この尖状電極の先端
は前記像担持体に対向していることを特徴とする画像形
成装置。