WO2013162068A1 - 帯電装置および画像形成装置 - Google Patents
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- G03G15/02—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices
- G03G15/0291—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices corona discharge devices, e.g. wires, pointed electrodes, means for cleaning the corona discharge device
Definitions
- the present invention relates to a charging device.
- An electrophotographic image forming apparatus that charges a photosensitive member with a corona charger is known.
- a product using a corona charger called a scorotron equipped with a grid electrode in order to stabilize the charged potential of the photoreceptor is known.
- the present invention provides a cleaning member for cleaning a grid electrode and a shutter that shields between an opening provided in a casing of a charging device and a photosensitive member, and charging while suppressing accumulation of foreign matters on the shutter. It aims at suppressing the enlargement of an apparatus.
- a housing having an opening facing the object to be charged; a discharge wire provided in the housing; a grid electrode provided in the opening; a shutter that opens and closes the opening; A cleaning member for cleaning; a moving mechanism for reciprocating the shutter and the cleaning member along the longitudinal direction of the opening; the driving mechanism being driven by the driving member and the driving member held by the driving member.
- a first moving member that moves the shutter as the member rotates, and a second moving member that is held by the driving member and moves the cleaning member as the driving member rotates; Furthermore, when the shutter is moved in the closing direction, the cleaning member is disposed a predetermined distance ahead of the shutter.
- a mechanism for forming an interval; a stopper for stopping the movement of the cleaning member; and the second moving member is closed toward the cleaning member where the shutter is stopped by the stopper as the driving member rotates.
- a charging device having a holding portion that allows idling with the driving member when moving in the direction.
- FIG. 1 is a schematic sectional view of an image forming apparatus.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an appearance of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 3 is a perspective view of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the shutter housing portion of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 5 is a diagram for explaining shutter opening / closing control of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the shutter according to the embodiment is opened.
- FIG. 7 is a diagram illustrating a shutter closing operation state according to the embodiment.
- FIG. 8 is a diagram illustrating a shutter opening / closing mechanism according to the embodiment.
- FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a short side direction of the charger according to the embodiment.
- FIG. 10 is a side view of the corona charger according to the embodiment when the shutter is opened and closed.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the shutter according to the embodiment is closed.
- 12 is a perspective view of the vicinity of the front side of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a driving mechanism of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 14 is a shutter opening / closing operation completion of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 15 is a schematic sectional view showing the shutter opening / closing operation of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 16 is a schematic enlarged view showing the shutter opening / closing operation of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 18 is a conceptual diagram showing the deflection of a brush during grid cleaning of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 19 is a diagram of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 20 is a perspective view showing the behavior of the brush during grid cleaning of the corona charger according to the embodiment.
- FIG. 21 is a grid of the corona charger according to the embodiment. Is a conceptual diagram illustrating the behavior of the brush ⁇ .
- FIG. 1A is a diagram for explaining a schematic configuration of a printer 100 as an image forming apparatus.
- the printer 100 as an image forming apparatus includes first to fourth stations S (Bk to Y), and forms images with different toners on the respective photosensitive drums.
- FIG. 1B is an enlarged detailed view of a station as an image forming unit. Each station is substantially the same except for the type (spectral characteristics) of the toner for developing the electrostatic image formed on the photosensitive drum, and therefore, the first station (Y) will be described as a representative.
- the station S (Y) located on the most upstream side as the image forming unit includes a photosensitive drum 1 as a photosensitive member as a member to be charged and a corona charger 2 as a charging device for charging the photosensitive drum 1.
- a photosensitive drum 1 as a photosensitive member as a member to be charged
- a corona charger 2 as a charging device for charging the photosensitive drum 1.
- an electrostatic image is formed on the photosensitive drum by exposure L from the laser scanner 3 constituting the toner image forming apparatus.
- the electrostatic image formed on the photosensitive drum 1 (on the image carrier) is developed into a toner image by yellow toner accommodated in the developing device 4 constituting the toner image forming apparatus.
- the toner image developed on the photosensitive drum 1 is transferred to an intermediate transfer belt ITB as an intermediate transfer member by a transfer roller 5 as a transfer member.
- Untransferred toner that is not transferred to the intermediate transfer belt and adheres to the photosensitive drum 1 is removed by a cleaning device 6 having a cleaning blade.
- a cleaning device 6 having a cleaning blade.
- a corona charger, a developer, and the like that are involved in forming a toner image on the photosensitive drum 1 (on the photosensitive drum) are referred to as an image forming unit.
- the corona charger 2 (charging device) will be described in detail later.
- the toner images transferred in the order of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) from the photosensitive drum 1 provided in each station are superimposed on the intermediate transfer belt.
- the superimposed toner images are transferred to the recording material conveyed from the cassette C in the secondary transfer portion ST.
- the toner remaining on the intermediate transfer belt without being transferred to the recording material in the secondary transfer portion ST is cleaned by a belt cleaner (not shown).
- the toner image transferred onto the recording material comes into contact with the toner and is fixed to the recording material by a fixing device F that heats and melts the toner and heat-fixes it on the recording material. Discharged.
- the above is the schematic configuration of the entire apparatus. ⁇ 2.
- FIGS. 2A, 2B, and 2C are a side view, a bird's-eye view, and a cross-sectional view, respectively, of the corona charger.
- FIG. 3A is a perspective view of the corona charger.
- the corona charger 2 is installed in a casing including a discharge wire 2h, a U-shaped shield 2b provided so as to surround the discharge wire 2h, and an opening of the casing.
- a grid 2a which is a grid electrode as a control electrode (scorotron type).
- a flat edging grid was used as the grid 2a stretched in the longitudinal direction of the corona charger on the photosensitive member side (charged member side) from the discharge wire 2h.
- the discharge wire 2h is stretched inside the shield 2b in the longitudinal direction of the corona charger.
- a high voltage is applied to the discharge wire 2h of the corona charger 2 from a high voltage power source (not shown).
- a high voltage is applied to the grid 2a from another high voltage power supply (not shown).
- the corona charger 2 is installed along the bus of the photosensitive drum 1, and the longitudinal direction of the corona charger 2 is the axial direction of the photosensitive drum 1. They are in a parallel relationship.
- the discharge wire 2h It is preferable to use stainless steel, nickel, molybdenum, tungsten or the like as the discharge wire 2h.
- tungsten which is very stable among metals, was used as the charging wire 2h.
- the diameter of the discharge wire is preferably 40 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- a tungsten wire having a diameter of 60 ⁇ m was used for the discharge wire 2h.
- the base material of the grid 2a used was a sheet metal on a thin plate made of austenitic stainless steel (SUS304) having a thickness of about 0.03 mm and formed with a mesh (openings) serving as a large number of through holes by etching.
- SUS304 austenitic stainless steel
- a protective layer was formed on the SUS serving as the base material with a material that is chemically inert to the discharge products generated by corona discharge.
- a protective layer surface layer
- ta-C tetrahedral amorphous carbon
- the present invention is not limited to the above-described base material, and other austenitic stainless steel, martensitic stainless steel, ferritic stainless steel, or the like may be used.
- the ta-C used for the surface layer in the present invention is generally a kind of DLC (Diamond Like Carbon).
- the structure of DLC usually has an amorphous structure in which diamond bonds (sp3 bonds) and graphite bonds (sp2 bonds) containing some hydrogen are mixed. (About cleaning members)
- the corona charger of this embodiment includes a cleaning pad 11a for cleaning the discharge wire 2h.
- the grid cleaning member 250 as a cleaning member which cleans the grid 2a is provided.
- the cleaning pad 11a and the grid cleaning member 250 are moved in the longitudinal direction of the corona charger by a screw 12b that is a driving member that rotates under the driving of the driving motor M. As shown in FIG. 3B, the grid cleaning member 250 that cleans the grid 2a contacts the surface of the grid 2a on the discharge wire side and cleans the grid 2a.
- the cleaning pad 11a as the wire cleaning member is made of sponge and arranged so as to sandwich the wire 2h from both sides.
- the grid cleaning member 250 as a grid cleaning member used the thing which carried out the flame-retardant process of the acrylic brush, and was woven in the base fabric.
- members such as nylon, PVC (polyvinyl chloride), and PPS (polyphenylene sulfide resin) may be used.
- an elastic body such as felt or sponge, or a sheet coated with an abrasive such as alumina or silicon carbide may be used. (Shutter and shutter storage)
- the corona charger 2 includes a sheet-like shutter 210 that shields an opening (width of about 360 mm) facing the photosensitive drum 1 of a housing having a shield 2b.
- the shutter 210 moves through the gap between the grid 2a and the photosensitive drum 1, and opens and closes the opening of the housing.
- the width of the shutter 210 in the short direction is larger than the width of the corona charger 2 in the short direction.
- the shielding of the opening is sufficient if the opening is substantially shielded in the direction facing the photosensitive member of the opening, and includes a case where there is a gap due to a shutter mounting tolerance.
- a nonwoven fabric made of rayon with a thickness of 30 ⁇ m was used.
- the shutter 210 may be made of any material as long as it is in the form of a sheet, and may be a knitted nylon fiber or a film using urethane or polyester.
- the shutter 210 is wound and stored in a roll shape by a winding mechanism 211 that winds the shutter at the end of the corona charger 2 in the longitudinal direction.
- the winding mechanism 211 includes a roller having a fixed shutter end and a torsion coil spring that urges the roller.
- the shutter 210 is urged by a coil spring in a direction in which the shutter is wound up (opening opening direction), thereby making it difficult for the center of the shutter to sag.
- the winding mechanism 211 is held by the front block 201 together with a holding case 214 that holds the winding mechanism 211. In the vicinity of the shutter drawer portion of the holding case 214, a guide roller that guides (guides) the shutter 210 so as to prevent the shutter 210 from coming into contact with the edge of the grid 2a, the stretched portion, and its knob, etc.
- the other end of the shutter 210 in the longitudinal direction is fixed to a leaf spring 17 as a shutter fixing member.
- the leaf spring 17 holds the shutter and pulls it in the closing direction, and gives the sheet a firmness by restricting the sheet-like shutter to an arch shape.
- the central portion of the shutter in the short direction is regulated by the leaf spring 17 so as to be convex toward the discharge wire side.
- a leaf spring 17 as a pulling member and restricting member that holds the vicinity of the tip of the shutter 210 is connected to a carriage 213 as a moving member.
- the shutter 210 is made of a metal material having a thickness of 0.15 mm
- the leaf spring 212 is made of a metal material having a thickness of 0.10 mm.
- the shutter 210 When the carriage 213 receives rotational driving from the screw 12b as a driving member provided above the corona charger and moves to the back side (opening closing direction), the shutter 210 is pulled out from the winding mechanism 211. Further, when the carriage 213 moves toward the front side (opening opening direction), the shutter 210 is taken up by the take-up mechanism 211 and stored in the holding case 214. At that time, the cleaning pad 216 and the grid cleaning member 250 are simultaneously driven. In this embodiment, since the shutter 210 and the grid cleaning member 250 are driven by a single screw 12b, the shutter 210 and the grid cleaning member 250 operate in conjunction with each other. If a plurality of drive sources are provided, a configuration in which the drive sources are driven independently is conceivable. However, in consideration of cost reduction, it is preferable to use a linked configuration as in this embodiment. ⁇ 3. Shutter open / close control
- FIG. 5A is a block diagram schematically showing a control circuit
- FIG. 5B is a flowchart for explaining control contents.
- a control circuit (controller) C as a control unit controls a drive motor M, a high-voltage power source S, and a drum motor D as drive sources in accordance with a program held therein.
- the position sensors 15 and 26 notify the control circuit of the presence or absence of the flag.
- the control circuit C moves the shutter 210 to open the opening by driving the drive motor M when the shutter 210 is in the closed state based on the output of the position sensor 15, and the shutter is opened. Is confirmed by the position sensor 15 (S101). Subsequently, the drum motor D is driven to rotate the photosensitive drum 1 with the shutter 210 retracted (opened) (S102). Further, in order to charge the photosensitive drum, the control circuit C controls to apply a charging bias from the high voltage power source S to the discharge wires 2h and the grid 2a (S103).
- Another image forming section acts on the photosensitive drum 1 charged by the corona charger 2 to form an image on the sheet (S104).
- the control circuit C stops applying the charging bias to the corona charger 2 (S105), and then stops the rotation of the photosensitive drum 1 (S106).
- the control circuit C reversely rotates the drive motor M and executes an operation of closing the opening with the shutter 210 (S 107).
- the shutter 210 may be closed immediately after image formation or may be executed after a predetermined time has elapsed since the end of image formation. ⁇ 4.
- the positional relationship between the shutter and the cleaning member will be described below with reference to cross-sectional views.
- FIG. 6 and 7 show the opened and closed states of the shutter 210
- FIG. 8 is a perspective view showing details of the moving mechanism
- FIG. 9 is a view from one end side in the longitudinal direction of the corona charger. A cross-sectional view is shown.
- the moving mechanism includes a driving motor M as a driving source, a winding mechanism 211, a first moving member 21 that holds a shutter 210, a second moving member 12 that holds a grid cleaning member 250, and a screw 12b as a driving member.
- the drive motor M is included as the drive mechanism of the charging device.
- the drive motor M may be provided outside the charging device in the image forming apparatus. In this case, the drive motor is included in the moving mechanism. M is not included.
- the shutter 210 can be opened and closed along its longitudinal direction (main scanning direction). As shown in FIG. 6, a shutter opening detection device 15 for detecting completion of the opening operation of the shutter 210 and a shutter closing detection device 26 for detecting completion of the closing operation are provided.
- the shutter open detection device 15 and the shutter close detection device 26 include a photo interrupter.
- the photo interrupters 15 and 26 are shielded from light by the light shielding member 21c.
- the photo interrupters 15 and 26 are configured to detect completion of the opening operation and closing operation of the shutter 210. That is, the rotation of the drive motor M is stopped when the light blocking member 21c of the first moving member 21 is detected by the shutter open detection device 15 and the shutter close detection device.
- a shutter fixing member 17 that functions as: The shutter fixing member 17 is locked and fixed to a connecting member 21 b provided integrally with the first moving member 21. Further, the first moving member 21 has a drive transmission member 22 as a holding portion provided so as to be screwed to the screw 12b, and the screw 12b as a drive member is connected to the first movement member 21 via the drive transmission member 22. Drive coupled.
- the drive transmission member 22 is also provided on the second moving member 12, and the second moving member 12 is also drivingly connected to the screw 12 b via the drive transmission member 22. Further, the first moving member 21 and the second moving member 12 are screwed together so as to be able to move only on the rail 2c provided on the corona charger 2 in the main scanning direction. 21 and the second moving member 12 are prevented from rotating together with the screw 12b.
- the screw 12b is formed with a spiral groove, and a gear 18 is connected to one end thereof.
- a worm gear 19 is connected to the tip of the drive motor M, and the driving force of the drive motor M is transmitted to the screw 12b via the meshing portion between the worm gear 19 and the gear 18.
- the second moving member 12 is integrally provided with a cleaning pad 14 for cleaning the discharge wire 2h and a connecting member 12f for holding a grid cleaning member 250 as a cleaning member. Therefore, at the same time as the shutter 210 is moved in the main scanning direction (X, Y direction) by the drive motor M, the cleaning pad 14 and the grid cleaning member 250 are also moved in the same direction. Thereby, the cleaning pad 14 for cleaning the discharge wire 2h, the grid cleaning member 250 for cleaning the grid 2a, and the shutter 210 can be driven by the same drive motor M. (Shutter opening / closing operation and positional relationship of each member)
- FIG. 10A is a side view of the corona charger 2 in a state where the carriage 213 is at the home position.
- a cleaning member 250 is held on the second moving member 12, and moves integrally in the longitudinal direction of the corona charger 2.
- the grid 2 a is stretched substantially parallel to the photosensitive drum 1.
- the distance between the grid 2a and the photosensitive drum 1 is about 1.0 to 1.5 mm at the approximate central portion.
- the grid 2a and the photosensitive drum 1 being substantially parallel means that the beam line of the grid 2a and the bus bar of the drum-shaped photosensitive drum 1 are within 3 degrees.
- the front end portion (one end in the closing direction) of the shutter 210 is thicker than the shutter fixing member 17 made of, for example, a leaf spring that pulls the shutter 210.
- the shutter fixing member 17 made of, for example, a leaf spring that pulls the shutter 210.
- the mechanism for retracting the grid 2a toward the discharge wire 2h is moved to the second position.
- the member 12 is provided.
- FIG. 10B during the movement of the grid cleaning member 250, it is possible to prevent the grid 2a from retracting and the shutter fixing member 17 and the shutter 210 from sliding against the grid 2a. Since the shutter fixing member 17 moves between the grid stretching portions 207 and 209, the grid can be smoothly deformed toward the discharge wire.
- the grid cleaning member 250 and the grid 2a come into contact with each other by a predetermined amount, and the grid 2a can be cleaned by the grid cleaning member 250.
- the drive motor M operates until the shutter opening detection device 15 reacts, and the shutter opening detection device 15 reacts and the shutter 210 stops. At that time, the shutter 210 stops with a predetermined distance between the second moving member 12 and the shutter 210.
- the distance between the second moving member 12 and the shutter 210 when the shutter 210 is open does not affect the effect of the present case, and may be any number.
- the distance between the second moving member 12 and the shutter 210 when the shutter 210 is opened is such that the distance between the second moving member 12 and the shutter 210 when the shutter 210 is opened (opened state). A case where the distance is smaller than the distance will be described.
- the drive motor M operates until the shutter opening detection device 15 reacts.
- the second moving member 12 hits the front block 201 as a stopper. Only the second moving member 12 stops.
- the screw 12b rotates and transmits the driving force to the second moving member 12 through the drive transmitting member 22.
- the driving is a leaf spring shape.
- the transmission member 22 is disengaged from the groove of the rotating screw 12b, and the drive is not transmitted to the second moving member 12. Thereafter, since the drive is transmitted from the screw 12b to the shutter 210 via the first moving member 21 which also has the drive transmission member 22, the shutter 210 continues to move and the drive motor until the shutter open detection device reacts. Operates, and the shutter open detection device reacts to stop the shutter 210. Thereby, in the state of FIG. 6 (shutter open state), the distance between the shutter 210 and the second moving member 12 is in an open state.
- the shutter 210 is closed, if the distance between the shutter 210 and the second moving member 12 is moved in the closed state, the foreign matter removed by the grid cleaning member 250 may fall onto the shutter 210. It is done. Therefore, as shown in FIG. 10B, the distance between the shutter 210 and the second moving member 12 is moved in an open state, and the foreign matter removed by the grid cleaning member 250 is dropped onto the shutter 210. Suppress. However, in this case, when the shutter 210 is closed, as shown in FIG. 11D, in order to cover the entire opening area with the shutter 210, it is necessary to enlarge the charger.
- the discharge product falls on the photosensitive drum from the interval between the shutter 210 and the second moving member 12, and the image flow is reduced. May occur.
- the shutter 210 covers the entire opening of the grid as shown in FIG.
- the size of the charger is increased by the size of the grid cleaning member 250.
- the gap between the shutter 210 and the cleaning member 250 is closed and the opening is covered with the shutter 210 and the grid cleaning member 250, thereby covering the entire opening of the grid without increasing the charger. Is possible.
- the distance between the shutter 210 and the grid cleaning member 250 is preferably zero.
- the shutter tip may overlap with a part of the grid cleaning member 250. As a result, the amount of discharge products falling on the photosensitive drum from above the grid is suppressed, and the image flow due to being left is prevented.
- the drive motor M rotates until the shutter closing detection device 26 detects the light shielding member 21c of the first moving member 21.
- the drive transmission member 22 having a leaf spring shape is disengaged from the groove of the rotating screw 12b, so that the drive is not transmitted and the second transmission member 22 is not transmitted.
- the moving member 12 stops before the shutter 210. Thereafter, since the shutter 210 continues to move until the shutter close detection device 26 detects that the shutter 210 is closed, in the shutter closed state, the grid cleaning member 250 provided in the second moving member 12; It is possible to shield the entire opening with both the shutter member.
- the shutter 210 and the cleaning member 250 move while the distance is closed.
- the distance between the shutter 210 and the cleaning member 250 is closed, but it may be open.
- the basic configuration of the image forming apparatus and the corona charger 2 and the operation flow of the shutter 210 are the same as those of the first embodiment.
- the grid is The cleaning member 250 and the front end of the shutter 210 are moved at a predetermined distance, and the operation is performed so that at least a part of the shutter 210 and the grid cleaning member 250 overlap when the shutter 210 reaches the closing operation completion position. Done. (Shutter and cleaning member drive mechanism)
- the holding unit capable of switching between driving force transmission and cutting (idling) independently.
- the first moving member 21 and the second moving member 12 are each provided with a drive transmission means 22 as described above.
- the drive transmission means 22 engages with a spiral groove on the outer peripheral portion of the screw 12 b, and the first moving member 21 and the second moving member 12 are engaged with each other. It is connected.
- the drive transmission means 22 attached to the first moving member 21 and the second moving member 12 uses the same member.
- the drive transmission means 22 includes an engaging portion 22a that engages with the spiral groove of the screw 12b, and pressurization that pressurizes the engaging portion 22a with a predetermined force F in the radial direction of the screw 12b.
- a portion 22b is provided.
- FIG. 13 is a schematic diagram showing the relationship between the screw 12b and the drive transmission member 22, and the force applied to the drive transmission member 22 as the screw 12b rotates will be described.
- the screw 12b rotates to give two forces of the axial component force f1 and the radial component force f2 of the screw 12b to the engaging portion 22a.
- the force F from the pressurizing unit is set to be larger than the radial component force f2 generated by the rotation of the screw 12b.
- the moving member 12 receives the axial component force f1 from the screw 12b and moves in the axial direction of the screw 12b.
- the first moving member 21 or the second moving member 12 hits the end of the movable range.
- the load applied to the engaging portion 22a increases, and the radial component force f2 of the screw 12b applied to the engaging portion 22a increases accordingly.
- the component force f2 applied in the radial direction is larger than the force F from the pressurizing part 22b, the pressurizing part 22b is pushed up, and the engaging part 22a is released from the spiral groove of the screw 12b.
- the load for rotating the screw 12b is less than a certain value.
- the screw 12b can continue to rotate without increasing. Therefore, even when one of the first moving member 21 and the second moving member 12 first hits the end of the movable range, the other moving member can be continuously moved. . (Shutter / grid cleaning operation)
- FIG. 14A and 14B schematically show cross sections when the shutter 210 exists at the opening operation completion position (home position) and the closing operation completion position.
- FIG. 15A schematically shows the shutter 210 in the middle of the closing operation
- FIG. 15B schematically shows the opening operation in the middle.
- the first moving member 21 that moves the shutter 210 and the second moving member 12 that moves the grid cleaning member 250.
- the first moving member 21 is located upstream of the second moving member 12 in the closing operation direction of the shutter 210.
- FIG. 16A schematically shows a state in the vicinity of the front end of the shutter 210 and the grid cleaning member 250 during the closing operation of the shutter 210. As shown in FIG.
- the tip of the brush portion of the grid cleaning member 250 moves while being bent toward the shutter 210 side.
- the shutter 210 and the grid cleaning member 250 are moved while maintaining a distance D1 that is at least as much as the deflection of the grid cleaning member 250, so that the foreign matter on the grid 2a is dropped near the tip of the shutter 210 by the grid cleaning. And can be prevented from depositing.
- the operation immediately before the shutter 210 reaches the closing operation completion position will be described.
- the second moving member 12 first reaches the movable range end, and then the first moving member 21 reaches the closing operation completion position.
- the second moving member 12 hits the end of the movable range, specifically, the back block 202 as a stopper, so that the drive transmission means 22 cuts off the transmission of the driving force to the second moving member 12.
- the screw 12b idles.
- grid cleaning is complete
- FIG. 16B schematically shows the vicinity of the tips of the grid cleaning member 250 and the shutter 210 at the shutter closing operation completion position. As shown in FIG. 16B, after the grid cleaning is completed, the shutter 210 moves to a position where it overlaps the grid cleaning member 250 by a distance D2, so that the opening of the corona charger 2 is in a direction facing the photosensitive drum. On the other hand, it is shielded without a gap.
- the drive motor M rotates in the opposite direction to the closing operation of the shutter 210, and rotates the screw 12b in the opposite direction to that in the closing operation. Since the driving force from the screw 12b is transmitted to both the first moving member 21 and the second moving member 12 as in the closing operation of the shutter 210, the opening operation of the shutter 210 is shown in FIG. As shown, the tip of the shutter 210 and a part of the grid cleaning member 250 move in the shutter opening direction while maintaining the same positional relationship as the closing operation completion position of the shutter 210.
- FIG. 16 (c) schematically shows the grid cleaning member 250 and the vicinity of the tip of the shutter 210 while the shutter 210 is opening.
- the shutter 210 when the shutter 210 opens, the shutter 210 is on the upstream side in the movement direction, and therefore the direction in which the grid cleaning brush 250 bends is the direction away from the shutter 210.
- the shutter 210 and the grid cleaning member 250 may partially overlap and move by a distance D2, so that the falling foreign matter may fall on the shutter 210.
- the portion where the grid cleaning member 250 is bent away from the shutter 210 Since there is no cleaning effect by the grid cleaning member 250, there is no problem even if they overlap.
- the second moving member 12 first reaches the end of the movable range, and then the first moving member 21 reaches the opening operation completion position. It is made like that.
- the drive transmission means 22 transmits the driving force to the second moving member 12. After cutting, the screw 12b idles. Thereafter, the first moving member 21 continues to move, and when the shutter opening detection device 15 detects that the shutter 210 has reached the opening operation completion position, the drive motor M stops rotating and the shutter 210 opens. Is completed. As a result, a predetermined interval is formed between the shutter 210 and the cleaning member 250.
- the first moving member 12 and the second moving member 21 are driven by the same drive source and moved at the same time, so that the front end of the shutter 210 and the grid cleaning member are moved when the shutter 210 is opened.
- a mechanism was adopted in which a part of 250 moved while overlapping in the direction of gravity.
- the present invention is not limited to this, and the shutter 210 and the grid cleaning member 250 may be moved away from each other even when the shutter 210 is opened.
- a mechanism for enlarging the corona charger 2 or inputting driving at different timings to the first moving member 12 and the second moving member 21 is required. (Positional relationship between shutter and grid cleaning member)
- the foreign matter on the grid 2a is toner, an external additive, a discharge product, dust, or the like, but if the foreign matter removed by the grid cleaning member 250 accumulates in the shutter 210, it may cause an image defect or cause deterioration of the shutter 210 itself. It becomes. Therefore, it is necessary to confirm how the foreign matter on the grid 2a falls by the grid cleaning, and to determine the positional relationship in which the foreign matter does not accumulate on the shutter 210 by the grid cleaning. Therefore, the state at the time of the grid 2a cleaning by the grid cleaning member 250 was observed with a high speed camera.
- FIG. 17A schematically shows the state
- FIG. 17B plots the falling behavior of the foreign matter on the graph.
- the grid cleaning member 250 moves on the grid 2a at a speed V as shown in FIG. During the movement, the brush tip of the grid cleaning brush 250a that is in contact with the grid 2a cleans the grid 2a while being deformed according to the elasticity of the brush. At this time, the foreign matter on the grid 2a is removed from the grid 2a by the grid cleaning brush 250a at the speed V ′.
- FIG. 17B is a graph of the movement of the cleaned foreign matter and the grid cleaning member 250.
- the movement position is on the horizontal axis
- the drop position is on the vertical axis
- the movement of the cleaned foreign matter and the grid cleaning member 250 is graphed, the foreign matter and the grid cleaning are performed with respect to the movement direction.
- the member 250 moves the same.
- the grid cleaning brush 250a is an elastic brush
- the brush is bent, so that the brush tip in contact with the grid 2a moves slightly later than the base of the brush. For this reason, it is impossible to simply prevent the foreign matter from falling onto the shutter 210 when D1 ⁇ 0 mm. It is necessary to make the distance from the rear end of the grid cleaning brush 250a deformed during operation to the front end of the shutter 210 be 0 mm or more.
- FIG. 20 schematically shows a deformed state of the grid cleaning brush 250a. Since FIG. 20 is schematically shown, all the brushes of the grid cleaning brush 250a are shown along the longitudinal direction of the grid 2a, but actually, the tip of the grid cleaning brush 250a protrudes through the mesh of the grid 2a.
- the state of the grid 2a is mixed with the state where the tip of the grid cleaning brush 250a does not penetrate the mesh and is along the surface of the grid 2a, and the state where the tip of the grid cleaning brush 250a is obliquely deformed according to the mesh hole shape. Cleaning is performed.
- FIG. 20 schematically shows a deformed state of the grid cleaning brush 250a. Since FIG. 20 is schematically shown, all the brushes of the grid cleaning brush 250a are shown along the longitudinal direction of the grid 2a, but actually, the tip of the grid cleaning brush 250a protrudes through the mesh of the grid 2a.
- the state of the grid 2a is mixed with the state where the tip of the grid cleaning brush 250a does not penetrate the mesh and is along
- FIG. 21 is a schematic view of the movement of the grid cleaning brush 250a on the grid 2a as viewed from the photosensitive drum 1 side.
- FIG. 18 is a diagram schematically showing one brush for easy understanding of the movement of the tip of the grid cleaning brush 250a.
- FIG. 18A is a side view as viewed from a direction perpendicular to the deflection direction of the brush.
- FIG. 18B is a bottom view seen from the photosensitive drum side.
- the grid cleaning brush 250a moves on the grid 2a at the moving speed V.
- the drive from the screw 12b is transmitted to the first moving member 21 itself and moves at the moving speed V.
- the grid cleaning brush 250a receives a component force along the base line 500 and the oblique line 501 of the grid 2a according to the mesh shape of the grid 2a. Therefore, the tip of the grid cleaning brush 205a moves with a delay relative to the traveling direction as compared to the root of the grid cleaning brush 250a. At this time, the grid cleaning brush 250a catches on the mesh shape of the grid 2a and moves along the mesh shape of the grid 2a. That is, as shown on the right side of FIG. 21, the grid 2a is cleaned while moving in a zigzag manner.
- the zigzag movement consists of an operation of cleaning so as to ride on and sweep the flat portion of the grid 2a, and an operation of sliding the cross section of the grid 2a along the mesh shape of the grid 2a.
- the grid shape is provided with a pattern such as a slanted line 501 shifted from perpendicular to the drum rotation axis, which is the direction of movement / movement of the cleaning brush ( ⁇ other than 90 ° with respect to the direction of movement / movement of the cleaning brush.
- the tip of the grid cleaning brush makes a side slide on the cross-sectional helicopter of the grid. This side-sliding operation can surely clean even a small amount of foreign matter on the cross-sectional helicopter. Further, not only the cross-sectional helicopter portion but also the grid surface facing the discharge wire is surely cleaned by moving the plurality of brushes while making contact in a zigzag motion.
- the angle of the oblique line 501 with respect to the rotation axis of the drum whose grid shape is the traveling / moving direction of the cleaning brush approaches 90 °, the zigzag movement described above decreases, and the tip of the grid cleaning brush 250 moves in the traveling direction. It moves on the grid 2a in a straight line.
- the angle of the grid pattern is preferably 80 ° or less, and more preferably 45 ° ⁇ 25. It was found that the cleaning performance of the foreign matter adhering to the surface of the grid 2a was high in the range of °.
- FIG. 18A is a schematic diagram when it is assumed that the delay distance l2 of the brush tip is maximized.
- the grid cleaning brush 250a will be described assuming that the delay distance l2 at the tip with respect to the root of the brush is maximized.
- the brush tip shows the brush tip viewed from the lower surface on the photosensitive drum 1 side when the brush tip is delayed.
- the brush tip has a length l2, and the brush moves along the grid mesh angle ⁇ .
- the shutter 210 when synchronizing the cleaning operation of the grid 2a by the grid cleaning member 250 and the opening / closing operation of the shutter 210, in order to prevent foreign matter dropped due to the grid cleaning from accumulating on the tip of the shutter 210 and being contaminated, the shutter 210 is used.
- the positional relationship between the grid cleaning brush 250a and the tip of the shutter 210 may be D1-L ⁇ 0 mm.
- L ⁇ D2 ⁇ 0 may be set as the overlap amount D2 between the front end of the shutter 210 and the grid cleaning brush 250a.
- L is a value calculated on the assumption that the deformation of the grid cleaning brush 250a is maximized, there is a possibility that a brush with a deformation amount smaller than L may exist depending on the deformation shape of the brush.
- the bristle length of the grid cleaning brush 250a is 3.0 mm
- the cleaning member 250 is brought into contact with the second stopper to stop the movement of the cleaning member 250 to form a predetermined interval between the shutter 210 and the cleaning member 250.
- the shutter 210 is moved in advance by a delay mechanism that fixes the second moving member 12 holding the cleaning member 250 for a predetermined period and delays the start of movement of the cleaning member 250.
- a predetermined interval may be formed between the shutter 210 and the cleaning member 250.
- the drive member is the screw 12b.
- the drive member is not limited to the screw, and the endless belt may be driven to rotate.
- the endless belt is provided with a plurality of irregularities, and the first moving member and the second moving member that is the holding portion are held so as to be sandwiched between the convex portions on both sides of the concave portion, When the movement of the second moving member is stopped by the stopper, the endless belt is idled when the second moving member gets over the convex portion.
- the cleaning member for cleaning the grid electrode and the shutter for shielding between the opening provided in the casing of the charging device and the photosensitive member are moved, accumulation of foreign matters on the shutter is suppressed.
- the enlargement of the charging device can be suppressed.
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Abstract
帯電装置は被帯電体と対向する開口を有する筐体; 前記筐体内に設けられた放電ワイヤ; 前記開口に設けられたグリッド電極; 前記開口を開閉するシャッタ; 前記グリッド電極を清掃する清掃部材; 前記シャッタと前記清掃部材を前記開口の長手方向に沿って往復移動させる移動機構を有する。前記移動機構は、回転駆動する駆動部材と、前記駆動部材に保持され前記駆動部材の回転駆動に伴い前記シャッタを移動させる第1の移動部材と、前記駆動部材に保持され前記駆動部材の回転駆動に伴い前記清掃部材を移動させる第2の移動部材を有する。前記帯電装置は更に、前記シャッタが閉方向に移動するときに前記シャッタよりも前記清掃部材が所定距離先行するように前記シャッタと前記清掃部材との間に間隔を形成する機構; 前記清掃部材の移動を停止させるストッパを有し、前記第2の移動部材は、前記駆動部材の回転に伴い前記シャッタが前記ストッパによって停止した前記清掃部材に向けて閉方向ヘ移動するとき前記駆動部材との空転を許容する保持部を有する。
Description
本発明は帯電装置に関する。
感光体をコロナ帯電器で帯電する電子写真方式の画像形成装置が知られている。とりわけ、感光体の帯電電位を安定させるためにグリッド電極を備えるスコロトロンと呼ばれるコロナ帯電器を用いた製品が知られている。
コロナ帯電器の使用に伴い、グリッド電極に異物(トナー、外添剤、放電生成物など)が付着すると感光体に帯電むらが生じる。
他方、空気中でコロナ放電が生じると放電生成物(オゾン、窒素酸化物など)が生じる。これが感光体に付着堆積すると高湿環境下で吸湿すると、画像流れと呼ばれる画像不良を引き起こす原因となる。
そこで、グリッド電極の表面を清掃する清掃部材とコロナ帯電器の開口をシート状のシャッタを開口の長手方向に移動させることで、グリッド電極の清掃を行うとともに開口を遮蔽する構成が特開2012−063592号公報に記載されている。
そこで、グリッド電極の表面を清掃する清掃部材とコロナ帯電器の開口をシート状のシャッタを開口の長手方向に移動させることで、グリッド電極の清掃を行うとともに開口を遮蔽する構成が特開2012−063592号公報に記載されている。
ここで、シャッタとグリッド電極を清掃する清掃部材の両方を備える構成で、清掃によりグリッド電極から落下する異物がシャッタ上に堆積すると、堆積した異物の塊がシャッタが移動した時の振動等によって感光体上に落下して画像不良が発生するおそれがあるため好ましくない。そのため、グリッド電極を清掃する清掃部材とシャッタの先端との間に異物がシャッタへ堆積しないように開口長手方向に隙間を設け、異物の塊がシャッタへ落下することを抑制することが考えられる。
しかし、開口長手方向に清掃部材とシャッタ先端との間に隙間を設けた構成において、シャッタでコロナ帯電器の開口全域を遮蔽しようとすると、コロナ帯電器の大型化を招いてしまう。
本発明は、グリッド電極を清掃する清掃部材と帯電装置の筐体に設けられた開口と感光体との間を遮蔽するシャッタを移動させる構成において、シャッタ上への異物の堆積を抑制しつつ帯電装置の大型化を抑制することを目的とする。
本発明の一態様においては、被帯電体と対向する開口を有する筐体; 前記筐体内に設けられた放電ワイヤ; 前記開口に設けられたグリッド電極; 前記開口を開閉するシャッタ; 前記グリッド電極を清掃する清掃部材; 前記シャッタと前記清掃部材を前記開口の長手方向に沿って往復移動させる移動機構;を有し、前記移動機構は、回転駆動する駆動部材と、前記駆動部材に保持され前記駆動部材の回転駆動に伴い前記シャッタを移動させる第1の移動部材と、前記駆動部材に保持され前記駆動部材の回転駆動に伴い前記清掃部材を移動させる第2の移動部材を有し; 前記帯電装置は更に、 前記シャッタが閉方向に移動するときに前記シャッタよりも前記清掃部材が所定距離先行するように前記シャッタと前記清掃部材との間に間隔を形成する機構; 前記清掃部材の移動を停止させるストッパ;を有し、前記第2の移動部材は、前記駆動部材の回転に伴い前記シャッタが前記ストッパによって停止した前記清掃部材に向けて閉方向へ移動するとき前記駆動部材との空転を許容する保持部を有する帯電装置が提供される。
本発明の他の目的は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
図1は画像形成装置の概略断面図。
図2は実施例に係るコロナ帯電器の外観を示す図。
図3は実施例に係るコロナ帯電器の斜視図。
図4は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ収納部近傍の拡大図。
図5は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉制御を説明するための図。
図6は実施例に係るシャッタが開いた状態を示す図。
図7は実施例に係るシャッタ閉動作状態を示す図。
図8は実施例に係るシャッタの開閉機構を示す図。
図9は実施例に係る帯電器短手方向を示した概略図。
図10は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉動作時の側面図。
図11は実施例に係るシャッタが閉じた状態を示す図。
図12は実施例に係るコロナ帯電器の装置前側近傍の斜視図
図13は実施例に係るコロナ帯電器の駆動機構を示す概略断面図
図14は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉動作完了位置を示す概略断面図
図15は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉動作を示す概略断面図
図16は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉動作を示す概略の拡大図
図17は実施例に係るコロナ帯電器のグリッド電極上の異物の挙動を示す図およびグラフ
図18は実施例に係るコロナ帯電器のグリッド清掃時のブラシの撓みを示す概念図
図19は実施例に係るコロナ帯電器のブラシ先端の位置関係を示す概略断面図
図20は実施例に係るコロナ帯電器のグリッド清掃時のブラシの挙動を示す斜視図
図21は実施例に係るコロナ帯電器のグリッド清掃時のブラシの挙動を示す概念図
である。
図2は実施例に係るコロナ帯電器の外観を示す図。
図3は実施例に係るコロナ帯電器の斜視図。
図4は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ収納部近傍の拡大図。
図5は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉制御を説明するための図。
図6は実施例に係るシャッタが開いた状態を示す図。
図7は実施例に係るシャッタ閉動作状態を示す図。
図8は実施例に係るシャッタの開閉機構を示す図。
図9は実施例に係る帯電器短手方向を示した概略図。
図10は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉動作時の側面図。
図11は実施例に係るシャッタが閉じた状態を示す図。
図12は実施例に係るコロナ帯電器の装置前側近傍の斜視図
図13は実施例に係るコロナ帯電器の駆動機構を示す概略断面図
図14は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉動作完了位置を示す概略断面図
図15は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉動作を示す概略断面図
図16は実施例に係るコロナ帯電器のシャッタ開閉動作を示す概略の拡大図
図17は実施例に係るコロナ帯電器のグリッド電極上の異物の挙動を示す図およびグラフ
図18は実施例に係るコロナ帯電器のグリッド清掃時のブラシの撓みを示す概念図
図19は実施例に係るコロナ帯電器のブラシ先端の位置関係を示す概略断面図
図20は実施例に係るコロナ帯電器のグリッド清掃時のブラシの挙動を示す斜視図
図21は実施例に係るコロナ帯電器のグリッド清掃時のブラシの挙動を示す概念図
である。
以下、画像形成装置の概略構成を説明した後、帯電装置について図面を用いて詳しく説明する。なお、構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
まず、画像形成装置の概略構成について簡単に説明した後、本実施例の帯電装置(コロナ帯電器)について詳しく説明する。
§1.画像形成装置の概略について
§1.画像形成装置の概略について
以下に、プリンタ100の画像形成に関わる部位(画像形成部)について簡単に説明する。
(装置全体の概略構成について)
(装置全体の概略構成について)
図1の(a)は画像形成装置としてのプリンタ100の概略構成を説明するための図である。画像形成装置としてのプリンタ100は第1から第4のステーションS(Bk~Y)を備え、それぞれの感光ドラム上に異なるトナーで画像を形成する。図1の(b)は画像形成部としてのステーションを拡大した詳細図である。各ステーションは、感光ドラム上に形成された静電像を現像するトナーの種類(分光特性)を除き略同一であるため、第1のステーション(Y)を代表して説明する。
画像形成部としての最も上流側に位置するステーションS(Y)は被帯電体としての感光体である感光ドラム1と、感光ドラム1を帯電する帯電装置としてのコロナ帯電器2を備える。感光ドラム1はコロナ帯電器2により帯電された後、トナー像形成装置を構成するレーザスキャナ3からの露光Lにより感光ドラム上に静電像が形成される。感光ドラム1上(像担持体上)に形成された静電像はトナー像形成装置を構成する現像装置4に収容されるイエロートナーによりトナー像へ現像される。感光ドラム1上に現像されたトナー像は転写部材としての転写ローラ5により中間転写体としての中間転写ベルトITBへと転写される。中間転写ベルトへと転写されずに感光ドラム1上に付着した転写残トナーはクリーニングブレードを備える清掃装置6により清掃除去される。なお、感光ドラム1上(感光ドラム上)にトナー像を形成するために関与するコロナ帯電器、現像器などを画像形成部と呼ぶ。なお、コロナ帯電器2(帯電装置)については後に詳述する。
このように、各ステーションが備える感光ドラム1から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の順に転写されたトナー像は中間転写ベルト上に重ねられる。そして、重ねられたトナー像は2次転写部STにおいてカセットCから搬送された記録材へ転写される。2次転写部STにおいて記録材へと転写されずに中間転写ベルト上に残留したトナーは不図示のベルトクリーナにより清掃される。記録材上に転写されたトナー像はトナーと接触してトナーを加熱溶融させて記録材へ加熱定着する定着装置Fにより記録材へと定着され、画像が定着された記録材は機外へと排出される。以上が装置全体の概略構成である。
§2.コロナ帯電器の概略構成について
§2.コロナ帯電器の概略構成について
本実施例に係る帯電装置の構成について説明する。
(コロナ帯電器の基本構成について)
(コロナ帯電器の基本構成について)
図2を用いて詳しく説明する。図2の(a)、図2の(b)、図2の(c)はそれぞれコロナ帯電器の側面図、俯瞰図、断面図である。また、図3の(a)はコロナ帯電器の斜視図である。
図2の(c)に示すように、コロナ帯電器2は、放電ワイヤ2hと、これを囲むように設けられたコの字状のシールド2bを含む筐体と、筐体の開口部に設置された制御電極としてのグリッド電極であるグリッド2aと、を備える(スコロトロンタイプ)。本実施例において、放電ワイヤ2hよりも感光体側(被帯電体側)においてコロナ帯電器の長手方向に張架されたグリッド2aは、平板状のエッジンググリッドを用いた。なお、放電ワイヤ2hはコロナ帯電器長手方向にシールド2bの内側に張架される。
また、コロナ帯電器2の放電ワイヤ2hには不図示の高圧電源から高圧電圧が印加される。同様に、グリッド2aには別の不図示の高圧電源から高圧電圧が印加される。なお、図2の(a)側面図からも明らかなように、コロナ帯電器2は感光ドラム1の母線に沿って設置されており、コロナ帯電器2の長手方向は感光ドラム1の軸線方向と平行な関係にある。制御電極としてのグリッド電極であるグリッドに所定の電圧を印加することにより、放電ワイヤから感光体へ流れる電流を制御し、感光体の帯電電位を所望の電位へ収束させることができる。
放電ワイヤ2hとして、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、タングステンなどを用いるのがよい。本実施例においては、金属の中で非常に安定性の高いタングステンを帯電ワイヤ2hとして使用した。また、放電ワイヤの直径を40μm~100μmにすることが好ましい。本実施例においては、放電ワイヤ2hの直径は60μmのタングステンワイヤを使用した。グリッド2aの基材はオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)からなる厚さ約0.03mmの薄板上の板金にエッチング加工によって多数の貫通孔となるメッシュ(開口部)が形成されたものを使用した。また、基材となるSUS上にコロナ放電によって発生する放電生成物に対して化学的に不活性度が高い材料で保護層を形成した。具体的には、テトラヘデラルアモルファスカーボン(TetrahedralAmorphousCarbon:以下、ta−Cと称す)を蒸着により保護層(表面層)を成膜した。
なお、本実施例では上記で示した基材に限定されるわけではなく他のオーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、あるいは、フェライト系ステンレス鋼等を使用しても良い。本発明において表面層に用いるta−Cとは、一般的にDLC(Diamond Like Carbon)の一種である。DLCの構造は通常水素を若干含有したダイヤモンド結合(sp3結合)とグラファイト結合(sp2結合)とが混在した非晶質(アモルファス)構造をとる。
(清掃部材について)
(清掃部材について)
放電電極としての放電ワイヤと制御電極としてのグリッド電極であるグリッドを清掃する清掃部材について説明する。図2の(a)、図2の(b)に示すように、本実施例のコロナ帯電器は、放電ワイヤ2hを清掃する清掃パット11aを備える。また、グリッド2aを清掃する清掃部材としてのグリッド清掃部材250を備える。
清掃パット11aとグリッド清掃部材250は駆動モータMの駆動を受けて回転する駆動部材であるスクリュ12bによって、コロナ帯電器の長手方向に移動する。図3の(b)に示すように、グリッド2aを清掃するグリッド清掃部材250はグリッド2aの放電ワイヤ側の面と接触してグリッド2aを清掃する。
本実施例において、ワイヤ清掃部材としての清掃パッド11aはスポンジを用い、ワイヤ2hを両側から挟むように配置した。また、グリッド用清掃部材としてのグリッド清掃部材250は、アクリル系ブラシを難燃化処理し、基布に織り込んだものを使用した。なお、これ以外にも、ナイロン、PVC(ポリ塩化ビニル)、PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)等の部材を使用しても良い。また、植毛系に限らず、フェルト、スポンジのような弾性体や、アルミナ、炭化珪素などの研磨剤を塗布したシートを使用しても良い。
(シャッタ及びシャッタ収納部について)
(シャッタ及びシャッタ収納部について)
図4を用いてシャッタ210とシャッタ210を巻取り収納する構成について説明する。
コロナ帯電器2は、シールド2bを有する筐体の感光ドラム1に対向する開口(幅約360mm)を遮蔽するシート状のシャッタ210を備える。シャッタ210はグリッド2aと感光ドラム1の間の隙間を移動して筐体の開口を開閉する。シャッタ210の短手方向の幅はコロナ帯電器2の短手方向の幅よりも大きい。なお、開口を遮蔽するとは開口の感光体と対向する方向において略遮蔽されていれば良く、シャッタの取り付け公差などによる隙間がある場合も含まれる。
本実施例のシャッタ210はレーヨン製の厚み30μmの不織布を用いた。なお、シャッタ210はシート状であれば材質はなんでも良く、ナイロン繊維を編んだものや、ウレタンやポリエステルを用いたフィルムを用いてもよい。
本実施例のシャッタ210はレーヨン製の厚み30μmの不織布を用いた。なお、シャッタ210はシート状であれば材質はなんでも良く、ナイロン繊維を編んだものや、ウレタンやポリエステルを用いたフィルムを用いてもよい。
シャッタ210は、コロナ帯電器2の長手方向の端部においてシャッタを巻き取る巻取り機構211によりロール状に巻き取られて収納される。この巻取り機構211はシャッタ端部を固定したローラと、ローラを付勢するねじりコイルばねを備える。シャッタ210はコイルバネによりシャッタを巻き取る方向(開口開き方向)に付勢され、これによりシャッタの長手中央が垂れにくくなる。巻取り機構211は、巻取り機構211を保持する保持ケース214ととともに前ブロック201に保持されている。保持ケース214のシャッタ引出部近傍には、シャッタ210がグリッド2aのエッジや張架部とそのつまみなどと当接しないようにするためガイド(案内)するガイドコロが配置されている。
また、シャッタ210の長手方向の他端はシャッタ固定部材としての板ばね17に固定されている。板ばね17はシャッタを保持し閉方向に牽引すると共に、シート状のシャッタをアーチ形状に規制することでシートにコシを与えている。具体的には、シャッタの短手方向の中央部を放電ワイヤ側に向けて凸形状となるように板ばね17で規制している。
さらに、シャッタ210の先端近傍を保持する牽引部材兼規制部材としての板ばね17は移動部材としてのキャリッジ213に接続されている。なお、本実施例のシャッタ210の厚みは0.15mm、板ばね212は厚さ0.10mmの金属材料を用いた。
キャリッジ213がコロナ帯電器の上方に設けられた駆動部材としてのスクリュ12bからの回転駆動を受けて、奥側(開口閉方向)に移動すると、シャッタ210は巻取り機構211から引き出される。また、キャリッジ213が手前側(開口開方向)に移動すると、シャッタ210は巻取り機構211により巻き取られて保持ケース214に収納される。その際、清掃パッド216とグリッド清掃部材250も同時に駆動する。
本実施例では、シャッタ210とグリッド清掃部材250が単一のスクリュ12bにより駆動されるため、シャッタ210とグリッド清掃部材250は連動して動作する。駆動源を複数設ければ、それぞれ独立に駆動する構成も考えられるが、コストダウンを考慮すると、本実施例のような連動する構成にした方が好ましい。
§3.シャッタの開閉制御について
本実施例では、シャッタ210とグリッド清掃部材250が単一のスクリュ12bにより駆動されるため、シャッタ210とグリッド清掃部材250は連動して動作する。駆動源を複数設ければ、それぞれ独立に駆動する構成も考えられるが、コストダウンを考慮すると、本実施例のような連動する構成にした方が好ましい。
§3.シャッタの開閉制御について
以下に、本実施例のコロナ帯電器の開口をシャッタで開閉する制御について説明する。
(シャッタの開閉制御について)
(シャッタの開閉制御について)
コロナ帯電器2のシャッタの開閉制御について簡単に説明する。図5の(a)は制御回路を模式的に示したブロック図、図5の(b)は制御内容を説明するためのフローチャートである。図5の(a)に示すように、制御手段としての制御回路(コントローラ)Cは、内部に保持されたプログラムに従い、駆動源としての駆動モータM、高圧電源S、ドラムモータDを制御する。また、ポジションセンサ15、26はフラグの有無を制御回路に通知する。
以下に、画像形成動作中のコロナ帯電器の動作についてフローチャートを用いて説明する。画像形成信号を受け、制御回路Cはポジションセンサ15の出力に基づき、シャッタ210が閉じた状態である場合、駆動モータMを駆動して開口を開くようにシャッタ210を移動させ、シャッタが開いた事をポジションセンサ15により確認する(S101)。続いて、シャッタ210を退避させた状態(開口開)で、ドラムモータDを駆動して感光ドラム1を回転させる(S102)。また、感光ドラムを帯電するために、制御回路Cは高圧電源Sから放電ワイヤ2h及びグリッド2aに対して帯電バイアスを印加するように制御する(S103)。
コロナ帯電器2によって帯電された感光ドラム1に、他の画像形成部が作用させて、シート上に画像が形成される(S104)。画像形成終了後、制御回路Cはコロナ帯電器2への帯電バイアスの印加を停止させ(S105)、続いて感光ドラム1の回転を停止させる(S106)。感光ドラム1回転停止後、制御回路Cは駆動モータMを逆回転させてシャッタ210で開口を閉じる動作を実行させる(S107)。なお、画像形成直後にシャッタ210の閉動作を行っても、画像形成終了から所定の時間経過後に閉動作を実行してもよい。
§4.シャッタと清掃部材の位置関係について
以下に、シャッタと清掃部材の位置関係について断面図を用いて説明する。まず、本実施例のシャッタとグリッドを清掃する清掃部材を開口長手方向に移動させる移動機構について説明する。その後、シャッタが開口を開閉する際のシャッタと清掃部材の位置関係について断面図を用いて説明する。
(シャッタの移動機構について)
§4.シャッタと清掃部材の位置関係について
以下に、シャッタと清掃部材の位置関係について断面図を用いて説明する。まず、本実施例のシャッタとグリッドを清掃する清掃部材を開口長手方向に移動させる移動機構について説明する。その後、シャッタが開口を開閉する際のシャッタと清掃部材の位置関係について断面図を用いて説明する。
(シャッタの移動機構について)
シャッタ210の移動機構について説明する。図6、図7はシャッタ210の開状態、閉状態を示したものであり、図8は移動機構の詳細を示した斜視図であり、図9はコロナ帯電器の長手方向一端側から見た断面図を示したものである。
この移動機構は、駆動源としての駆動モータM、巻取り機構211、シャッタ210を保持する第1の移動部材21、グリッド清掃部材250を保持する第2の移動部材12、駆動部材としてのスクリュ12bを有している。なお、本実施例では駆動モータMを帯電装置の駆動機構として含めているが、画像形成装置における帯電装置外に駆動モータMを有している構成でも良く、この場合には移動機構に駆動モータMは含まれない。これらにより、シャッタ210をその長手方向(主走査方向)に沿って開閉移動させることができる。また、図6に示すように、シャッタ210の開動作完了を検知するシャッタ開検知装置15および閉動作完了を検知するシャッタ閉検知装置26が設けられている。
このシャッタ開検知装置15およびシャッタ閉検知装置26はフォトインタラプタを備える。そして、第1の移動部材21が開動作完了位置および閉動作完了位置に到達すると、フォトインタラプタ15、26が遮光部材21cにより遮光される。これにより、フォトインタラプタ15、26はシャッタ210の開動作完了および閉動作完了を検知する仕組みとなっている。つまり、シャッタ開検知装置15およびシャッタ閉検知装置により第1の移動部材21の遮光部材21cを検知した時点で、駆動モータMの回転を停止させる構成となっている。
図8、図9に示すように、シャッタ210の閉方向先端側には、シャッタの短手方向中央部が両端部よりもコロナ帯電器側に突出するようにシャッタ210の形状を規制する規制手段として機能するシャッタ固定部材17が設けられている。このシャッタ固定部材17は、第1の移動部材21に一体で備えられた連結部材21bに係止固定されている。また、第1の移動部材21は、スクリュ12bに螺合するように設けられた保持部としての駆動伝達部材22を有しており、この駆動伝達部材22を介して駆動部材としてのスクリュ12bに駆動連結されている。図示していないが、この駆動伝達部材22は第2の移動部材12にも設けられており、第2の移動部材12も駆動伝達部材22を介してスクリュ12bに駆動連結されている。さらに、第1の移動部材21と第2の移動部材12は、コロナ帯電器2上に設けられたレール2c上を主走査方向にのみ移動できるように螺合されており、第1の移動部材21と第2の移動部材12がスクリュ12bと共に回転してしまうのを防止している。
図6および図8に示すように、スクリュ12bはスパイラル状の溝が形成されており、その一端部にはギア18が接続されている。一方、駆動モータMの先端にはウォームギア19が接続されており、駆動モータMの駆動力をウォームギア19とギア18との噛み合い部を介してスクリュ12bへと伝達する。そして、スクリュ12bが駆動モータMにより回転駆動されると、第1の移動部材21がこのスパイラルの溝に沿って主走査方向へ移動する。従って、駆動モータMによりスクリュ12bが駆動されると、第1の移動部材21と一体化されている連結部材21bを介して、シャッタ210に開閉方向への移動力が伝達される構成となっている。
第2の移動部材12には、放電ワイヤ2hを清掃する清掃パッド14および清掃部材としてのグリッド清掃部材250を保持する連結部材12fが一体で備えられている。従って、駆動モータMによってシャッタ210が上述のように主走査方向(X、Y方向)へ移動するのと同時に、清掃パッド14およびグリッド清掃部材250も同一方向へと移動する。これにより、放電ワイヤ2hの清掃を行う清掃パッド14とグリッド2aの清掃を行うグリッド清掃部材250およびシャッタ210とを同一の駆動モータMで駆動することが可能となる。
(シャッタの開閉動作と各部材の位置関係について)
(シャッタの開閉動作と各部材の位置関係について)
図10の(a)はキャリッジ213がホームポジションにある状態におけるコロナ帯電器2の側面図である。第2の移動部材12には清掃部材250が保持されて、一体でコロナ帯電器2の長手方向に移動する。図10の(a)の状態(シャッタ開放状態)では、グリッド2aは感光ドラム1と略平行に張架されている。また、グリッド2aと感光ドラム1の間隔は略中央の近接部で1.0~1.5mm程度となっている。なお、本実施例においてグリッド2aと感光ドラム1が略平行とは、グリッド2aの梁線とドラム状の感光ドラム1の母線が3度以内であることを指す。
ここで、シャッタ210の先端部(閉方向の一端)はシャッタ210を牽引する例えば板ばねからなるシャッタ固定部材17の厚み分だけ厚い。当然、組立て精度を上げて板ばね部分を感光ドラム1とグリッド2aの隙間(約1mm)を通すことは可能だがコストアップを招く。コロナ帯電器2の組立て誤差を考慮しても、感光ドラム1にシャッタ固定部材17が接触させない代わりにシャッタ固定部材17とグリッド2aと摺擦させると、シャッタ210がグリッド2aと摺擦し易くなるため好ましくない。とりわけ、薄板形状のグリッド2aに複数の開口部を備えるエッチンググリッドを用いた場合、感光ドラム1とグリッド2aの間のギャップが狭い状態でシャッタ210の開閉動作を行うと、厚みのあるシャッタ固定部材17部分がグリッドに引っ掛かる可能性がある。
そこで本実施例のコロナ帯電器は、シャッタ210先端部を牽引するシャッタ固定部材17がグリッド2aと接触し難くするために、グリッド2aを放電ワイヤ2h側に引き込んで退避させる機構を第2の移動部材12に設けている。図10(b)に示すように、グリッド清掃部材250の移動中は、グリッド2aが退避して、シャッタ固定部材17やシャッタ210がグリッド2aと摺擦することを抑制することができる。なお、シャッタ固定部材17はグリッド張架部207、209の間を移動するため、グリッドは放電ワイヤ側にスムーズに変形することができる。グリッド2aを放電ワイヤ2h側に退避させることにより、グリッド清掃部材250とグリッド2aが、所定量で接触し、グリッド清掃部材250によりグリッド2a上を清掃可能となる。
次に、シャッタ210が開いた状態について説明する。図6に示すようにシャッタ開検知装置15が反応するまで駆動モータMが動作し、シャッタ開検知装置15が反応してシャッタ210が停止する。その際、シャッタ210は第2の移動部材12とシャッタ210との間に所定の距離を保ち停止する。シャッタ210が開いた状態での第2の移動部材12とシャッタ210との距離については、本件の効果には影響がないので、いくつでもよい。
シャッタ210を開ける際(開動作開始時)の第2の移動部材12とシャッタ210との距離が、シャッタ210が開いた状態(開口開状態)での第2の移動部材12とシャッタ210との距離よりも小さい場合について説明をする。図6に示すように、駆動モータMはシャッタ開検知装置15が反応するまで動作するが、シャッタ開検知装置15が検知する前に、第2の移動部材12がストッパとしての前ブロック201に突き当たり、第2の移動部材12だけが停止する。ここで、スクリュ12bが回転して、駆動伝達部材22を通して第2の移動部材12に駆動伝達しているが、第2の移動部材12が前ブロックで突き当たっているため、板バネ状である駆動伝達部材22が、回転するスクリュ12bの溝から外れ、第2の移動部材12には駆動が伝わらない。その後、シャッタ210には同じく駆動伝達部材22を有する第1の移動部材21を介してスクリュ12bから駆動が伝わっているため、シャッタ210は移動を継続し、シャッタ開検知装置が反応するまで駆動モータが動作し、シャッタ開検知装置が反応してシャッタ210が停止する。これにより、図6の状態(シャッタ開放状態)では、シャッタ210と第2の移動部材12との距離が開いた状態となる。
次に、シャッタ210を閉める際について説明する。シャッタ210を閉める際に、シャッタ210と第2の移動部材12との距離が閉じた状態のまま移動するようにした場合、グリッド清掃部材250で除去した異物がシャッタ210上に落下する事が考えられる。そこで、図10の(b)に示すように、シャッタ210と第2の移動部材12との距離が開いた状態のまま移動させ、グリッド清掃部材250で除去した異物がシャッタ210上への落下を抑制する。しかし、この場合、シャッタ210を閉めた際、図11の(d)のように、シャッタ210で開口全域を覆うためには、帯電器を大きくする必要がある。
ここで、図11の(c)のように、帯電器の大きさを変更しない場合、シャッタ210と第2の移動部材12との間隔から放電生成物が感光ドラム上に落下し、画像流れが発生する可能性がある。
シャッタ210の閉方向への移動終了時にシャッタ210と第2の移動部材12との間隔が閉じている場合において、図11の(b)のように、シャッタ210でグリッドの開口部全域を覆うには、グリッド清掃部材250の大きさ分、帯電器の大きさが大きくなる。
シャッタ210の閉方向への移動終了時にシャッタ210と第2の移動部材12との間隔が閉じている場合において、図11の(b)のように、シャッタ210でグリッドの開口部全域を覆うには、グリッド清掃部材250の大きさ分、帯電器の大きさが大きくなる。
そこで、本実施例のようにシャッタ210が閉方向への移動を完了した際、図11の(a)のように、開口をシャッタ210とグリッド清掃部材250で覆った場合、帯電器をより小さくすることが可能となる。
すなわち、シャッタ210を閉じる際、シャッタ210と清掃部材250との間隔を閉じて開口をシャッタ210とグリッド清掃部材250で覆うことで、帯電器を大きくすることなく、グリッドの開口部全域を覆うことが可能となる。
なお、シャッタ210とグリッド清掃部材250の距離が0であることが良いが、位置精度と本件の効果とを考慮すると、シャッタ先端がグリッド清掃部材250の一部と重なっても良い。これにより、グリッド上方から感光ドラム上に落下する放電生成物の量を抑制し、放置による画像流れを防止する。
シャッタ210が閉じる際には、シャッタ閉検知装置26により第1の移動部材21の遮光部材21cを検知するまで、駆動モータMが回転する。しかし、第2の移動部材12が帯電器のストッパとしての奥ブロック202に突き当たるため、板バネ状である駆動伝達部材22が、回転するスクリュ12bの溝から外れ、駆動が伝わらず、第2の移動部材12がシャッタ210よりも先に停止する。その後、シャッタ210はシャッタ閉検知装置26がシャッタ210が閉まっていることを検知するまで移動を継続するため、シャッタ閉状態では、第2の移動部材12に設けられているグリッド清掃部材250と、シャッタ部材との両方で開口全域を遮蔽することが可能である。
次に、シャッタが開く方向に移動する際について説明する。シャッタ210と清掃部材250との距離が閉じた状態のままで移動する。本実施例では、シャッタが開く方向に移動する際、シャッタ210と清掃部材250との距離が閉じた状態であるが、開いた状態でも良い。
本実施例において、画像形成装置及びコロナ帯電器2の基本構成、シャッタ210の動作フローは実施例1と同様であり、本実施例では、シャッタ210が閉方向に移動しているときは、グリッド清掃部材250とシャッタ210の先端に所定の距離を開けて移動を行い、シャッタ210が閉動作完了位置に到達した時にシャッタ210とグリッド清掃部材250の少なくとも一部が重なる位置になるように動作が行われる。
(シャッタ、清掃部材の駆動機構について)
(シャッタ、清掃部材の駆動機構について)
本実施例におけるシャッタ210の開閉機構及び清掃部材の移動機構について説明する。本実施例においても、第1の移動部材21及び第2の移動部材12とスクリュ12bとの駆動を伝達するために、独立で駆動力の伝達と切断(空転)を切り替えることが可能な保持部としての駆動伝達手段22を第1の移動部材21及び第2の移動部材12がそれぞれ備えている。
具体的には、図8、図12に示す通り、駆動伝達手段22は、スクリュ12bの外周部のスパイラル状の溝と係合し、第1の移動部材21と第2の移動部材12にそれぞれ接続されている。第1の移動部材21と第2の移動部材12に取り付けられている駆動伝達手段22は、同じ部材を使用している。
具体的には、図8、図12に示す通り、駆動伝達手段22は、スクリュ12bの外周部のスパイラル状の溝と係合し、第1の移動部材21と第2の移動部材12にそれぞれ接続されている。第1の移動部材21と第2の移動部材12に取り付けられている駆動伝達手段22は、同じ部材を使用している。
次に駆動伝達手段22の駆動の伝達、切断(空転)について説明する。図12に示すように、駆動伝達手段22は、スクリュ12bのスパイラル状の溝と係合する係合部22aと、係合部22aをスクリュ12bの径方向に所定の力Fで加圧する加圧部22bを備えている。
図13にスクリュ12bと駆動伝達部材22の関係を示した模式図を示し、スクリュ12bが回転することによって駆動伝達部材22に与える力を説明する。スクリュ12bは回転することによって、係合部22aに対し、スクリュ12bの軸方向の分力f1と径方向の分力f2の2方向の力を与えている。通常状態では、加圧部からの力Fはスクリュ12bの回転によって発生する径方向の分力f2よりも大きくなるよう設定されている。これより、スクリュ12bが回転しても、係合部22aがスクリュ12bのスパイラル状の溝と係合した状態は維持され、駆動伝達部材22が取り付けられた第1の移動部材21および第2の移動部材12はスクリュ12bから軸方向の分力f1を受けてスクリュ12bの軸方向に移動する。
一方、第1の移動部材21や第2の移動部材12を移動させる際に大きな負荷がかかった状態、例えば第1の移動部材21や第2の移動部材12が可動範囲の端部に突き当たった場合などでは、係合部22aにかかる負荷は大きくなり、それに合わせて係合部22aにかかるスクリュ12bの径方向の分力f2も大きくなる。径方向にかかる分力f2が加圧部22bからの力Fよりも大きくなると、加圧部22bが押し上げられ、係合部22aがスクリュ12bのスパイラル形状の溝から外れる。これより、スクリュ12bが回転しても第1の移動部材21や第2の移動部材12にはスクリュ12bの軸方向の分力f1は伝わらなくなり、第1の移動部材21や第2の移動部材12はスクリュ12bの軸方向に移動しなくなる。
駆動伝達手段22があることによって、第1の移動部材21や第2の移動部材12が可動範囲端部で突き当て部材に突き当たった場合でも、スクリュ12bを回転させるための負荷は一定値よりは大きくならず、スクリュ12bは回転し続けることが可能となる。そのため、第1の移動部材21と第2の移動部材12のうちどちらかの一つの移動部材が先に可動範囲端部に突き当たった場合でも、他の移動部材を移動させ続けることが可能となる。
(シャッタ・グリッド清掃の動作について)
(シャッタ・グリッド清掃の動作について)
シャッタ210とグリッド清掃部材250の動作について説明する。図14(a)、(b)にシャッタ210が開動作完了位置(ホームポジション)、と閉動作完了位置に存在する場合の断面を模式的に示す。また、図15(a)にシャッタ210の閉動作途中、図15(b)に開動作途中を模式的に示す。
図14(a)に示すように、シャッタ210およびグリッド清掃部材250がホームポジションに存在するとき、シャッタ210を移動させる第1の移動部材21とグリッド清掃部材250を移動させる第2の移動部材12は、互いに離れた状態で待機している。このとき、第1の移動部材21は、第2の移動部材12に対してシャッタ210の閉動作方向の上流側に位置している。
図14(a)に示すように、シャッタ210およびグリッド清掃部材250がホームポジションに存在するとき、シャッタ210を移動させる第1の移動部材21とグリッド清掃部材250を移動させる第2の移動部材12は、互いに離れた状態で待機している。このとき、第1の移動部材21は、第2の移動部材12に対してシャッタ210の閉動作方向の上流側に位置している。
まず、シャッタ210の閉動作について説明する。シャッタ210が閉動作を開始すると、駆動モータMからスクリュ12bに駆動力が伝達される。スクリュ12bからの駆動力は第1の移動部材21と第2の移動部材12両方に対して同時に伝達されるため、シャッタ210の閉動作を行う場合、第1の移動部材21と第2の移動部材12は同時にシャッタ閉方向に移動を開始する。これより、シャッタ210が閉じる途中の状態は図15(a)に示すようにグリッド清掃部材250とシャッタ210はホームポジションでの位置関係を維持したまま動作することとなる。図16(a)にシャッタ210の閉動作中のグリッド清掃部材250とシャッタ210先端近傍の状態を模式的に示す。図16(a)に示すように、シャッタ210が閉動作中には、グリッド清掃部材250のブラシ部先端がシャッタ210側に撓みながら移動する。これより、シャッタ210とグリッド清掃部材250は少なくともグリッド清掃部材250の撓み分以上離れた距離D1を維持して移動することで、グリッド清掃によってグリッド2a上にあった異物がシャッタ210先端近傍に落下し、堆積することを防止できる。
次にシャッタ210が閉動作完了位置に到達する直前の動作の説明を行う。シャッタ210を閉じる動作では、先に第2の移動部材12が可動範囲端部に到達し、その後、第1の移動部材21が閉動作完了位置に到達するように設定されている。これより、まず第2の移動部材12が可動範囲端部、具体的にはストッパとしての奥ブロック202に突き当たることで、駆動伝達手段22が第2の移動部材12への駆動力の伝達を切断してスクリュ12bは空転する。そして、グリッド清掃部材250が停止することでグリッド清掃は終了する。
グリッド清掃が終了した後も、第1の移動部材21は移動を続け、図14(b)に示すようにシャッタ210の先端がグリッド清掃部材250の一部と重なる位置になった時に、シャッタ閉検知装置26によってシャッタ210が閉動作完了位置に来たことの検知を行う。シャッタ閉検知装置26が検知することで駆動モータMは回転を停止し、シャッタ210の閉動作が完了する。
図16(b)にシャッタ閉動作完了位置でのグリッド清掃部材250とシャッタ210先端近傍を模式的に示す。図16(b)に示すように、グリッド清掃が終了した後、シャッタ210がグリッド清掃部材250と距離D2だけ重なる位置まで移動することで、コロナ帯電器2の開口は感光ドラムに対向する方向に対して隙間なく遮蔽される。
図16(b)にシャッタ閉動作完了位置でのグリッド清掃部材250とシャッタ210先端近傍を模式的に示す。図16(b)に示すように、グリッド清掃が終了した後、シャッタ210がグリッド清掃部材250と距離D2だけ重なる位置まで移動することで、コロナ帯電器2の開口は感光ドラムに対向する方向に対して隙間なく遮蔽される。
次にシャッタ210の開動作の説明を行う。駆動モータMはシャッタ210の閉動作の時と逆向きに回転し、スクリュ12bを閉動作時とは逆向きに回転させる。スクリュ12bからの駆動力は、シャッタ210の閉動作時と同様に第1の移動部材21と第2の移動部材12の両方に伝達されるため、シャッタ210の開動作途中は図15(b)に示すようにシャッタ210の先端とグリッド清掃部材250の一部は、シャッタ210の閉動作完了位置と同様の位置関係を維持してシャッタ開方向に移動する。
図16(c)にシャッタ210が開動作中のグリッド清掃部材250とシャッタ210先端近傍を模式的に示す。図17(c)に示すように、シャッタ210が開動作をする場合、シャッタ210が移動方向上流側になることから、グリッド清掃ブラシ250がたわむ方向はシャッタ210から離れる方向となる。シャッタ210とグリッド清掃部材250の一部が距離D2だけ重なって移動することで、落下する異物がシャッタ210に落下する可能性が考えられるが、グリッド清掃部材250が離れる方向に撓んだ部分では、グリッド清掃部材250による清掃効果はないため重なっていても問題はない。
次にシャッタ210が開動作完了位置に到達する直前の動作の説明を行う。シャッタ210の閉動作と同様に、シャッタ210を開く動作においても、先に第2の移動部材12が可動範囲端部に到達し、その後、第1の移動部材21が開動作完了位置に到達するようになされている。まず、第2の移動部材12が可動範囲端部、具体的には第2のストッパである前ブロック201に突き当たることで、駆動伝達手段22が第2の移動部材12への駆動力の伝達を切断してスクリュ12bは空転する。その後も第1の移動部材21は移動を続け、シャッタ開検知装置15によってシャッタ210が開動作完了位置に来たことが検知されることで、駆動モータMは回転を止め、シャッタ210の開動作が完了する。その結果、シャッタ210と清掃部材250との間に所定の間隔が形成される。
本実施例では、第1移動部材12と第2移動部材21を同一の駆動源で駆動し、かつ同時に移動をする構成としたことで、シャッタ210の開動作時にシャッタ210の先端とグリッド清掃部材250の一部が重力方向で重なったまま移動する機構とした。しかし、これに限ったことではなく、シャッタ210の開動作時もシャッタ210とグリッド清掃部材250が離れて移動する構成としてもよい。ただし、この場合、コロナ帯電器2を大きくするか、第1移動部材12と第2移動部材21に異なるタイミングで駆動を入力させるための機構が必要となる。
(シャッタとグリッド清掃部材の位置関係)
(シャッタとグリッド清掃部材の位置関係)
グリッド2a上の異物は、トナーや外添材、放電生成物、粉塵などであるが、グリッド清掃部材250によって除去した異物が、シャッタ210に蓄積すると画像不良発生やシャッタ210自身の劣化を招く要因となる。そのため、グリッド清掃によってグリッド2a上の異物がどのように落下するかを確認行い、グリッド清掃によってシャッタ210に異物が堆積しない位置関係を決定する必要がある。そのため、グリッド清掃部材250によるグリッド2a清掃時の状態をハイスピードカメラで観察を行った。その状態を模式的に示したものを図17(a)に、異物の落下挙動をグラフ上にプロットしたものを図17(b)に示す。
観察は、Vision Research社のハイスピードカメラ Phantom V12.1を用いて、画素数: 1056x768、撮影速度: 2,000コマ/秒にて行った。コロナ帯電器は、32℃、85%の環境にて、画像比率50%のA4画像を、グリッド清掃動作をせずに100000枚使用したコロナ帯電器を用いた。前記のハイスピードカメラとコロナ帯電器を用いてグリッド清掃時におけるグリッド上の異物の落下挙動を確認し、異物の落下速度を計測算出した。
ここで、グリッド清掃ブラシ250aを支持するブラシホルダ250bのグリッド清掃ブラシ250aの貼り付け座面から、グリッド2aまでの最短距離をh(mm)とし、グリッド清掃ブラシ250aのブラシ毛長をl(mm)とすると、グリッド2aを効果的に清掃するためにはh<lの関係となる必要がある。(図18)
この場合、図17(a)に示すように、グリッド清掃部材250は、速度Vにてグリッド2a上を移動する。移動の際、グリッド2aと接触したグリッド清掃ブラシ250aのブラシ先端は、ブラシの弾性に応じて変形しながらグリッド2a上を清掃する。このとき、グリッド2a上にあった異物は、グリッド清掃ブラシ250aにより速度V‘にてグリッド2a上から除去される。
この場合、図17(a)に示すように、グリッド清掃部材250は、速度Vにてグリッド2a上を移動する。移動の際、グリッド2aと接触したグリッド清掃ブラシ250aのブラシ先端は、ブラシの弾性に応じて変形しながらグリッド2a上を清掃する。このとき、グリッド2a上にあった異物は、グリッド清掃ブラシ250aにより速度V‘にてグリッド2a上から除去される。
ハイスピードカメラの観測結果より、グリッド2a上の異物に与えられた速度V’は、グリッド清掃部材の移動速度Vとほぼ同速であった。よって、グリッド上の異物は、初速度V(≒V‘)を与えられて、グリッドから自由落下していく。その結果をグラフとして示したのが図17(b)で、清掃された異物とグリッド清掃部材250の移動のグラフである。図17(b)に示すように、移動位置を横軸にとり、落下位置を縦軸にとり、清掃された異物とグリッド清掃部材250の移動をグラフにすると、移動方向に対して、異物とグリッド清掃部材250は、同一の移動をすることになる。つまり、移動方向に対してグリッド清掃部材250とシャッタ210が重なっていなければ、グリッド清掃部材250によって清掃された異物がシャッタ210に落下する事はない。図19に示す通り、グリッド清掃部材250の一部であるグリッド清掃ブラシ250aとシャッタ210先端までの距離D1(mm)に対し、異物をシャッタ210に落下させないためには、D1≧0mmの関係とする必要があることがわかる。
しかし、グリッド清掃ブラシ250aが弾性を有するブラシの場合は、ブラシが撓むことから、グリッド2aと接触しているブラシ先端はブラシの根元に比べ若干遅れて移動する。そのため、単純にD1≧0mmではシャッタ210への異物落下を防止することはできない。動作時のグリッド清掃ブラシ250aが変形した最後端とシャッタ210先端までの距離が0mm以上となるようにする必要がある。
次にグリッド清掃ブラシ250a先端の動きについて説明する。図20に模式的にグリッド清掃ブラシ250aの変形状態を示す。図20は模式的に示したため、グリッド清掃ブラシ250aの全ブラシがグリッド2aの長手方向に沿うような図となっているが、実際は、グリッド2aのメッシュを貫通しグリッド清掃ブラシ250a先端が飛び出した状態と、グリッド清掃ブラシ250a先端がメッシュを貫通せずグリッド2a表面に沿う状態のもの、グリッド清掃ブラシ250a先端がメッシュの穴形状に合わせて斜めに変形したものとが混在しながら、グリッド2aの清掃が行われる。
図21は、感光ドラム1側から見た、グリッド清掃ブラシ250aのグリッド2a上の移動模式図である。また、図18は、グリッド清掃ブラシ250aの先端の移動を分かりやすくするため、ブラシ1本を模式化して示した図で、図18(a)はブラシのたわみ方向と垂直方向から見た側面図、図18(b)は感光ドラム側から見た下面図である。図21に示すように、グリッド清掃ブラシ250aは移動速度Vにてグリッド2a上を移動する。図21において第1の移動部材21自体は、スクリュ12bからの駆動が伝達され、移動速度Vにて移動する。
図21は、感光ドラム1側から見た、グリッド清掃ブラシ250aのグリッド2a上の移動模式図である。また、図18は、グリッド清掃ブラシ250aの先端の移動を分かりやすくするため、ブラシ1本を模式化して示した図で、図18(a)はブラシのたわみ方向と垂直方向から見た側面図、図18(b)は感光ドラム側から見た下面図である。図21に示すように、グリッド清掃ブラシ250aは移動速度Vにてグリッド2a上を移動する。図21において第1の移動部材21自体は、スクリュ12bからの駆動が伝達され、移動速度Vにて移動する。
しかし、グリッド清掃ブラシ250aは、グリッド2aのメッシュ形状に従いグリッド2aの基線500と斜線501に沿った分力を受ける。そのため、グリッド清掃ブラシ205a先端は、グリッド清掃ブラシ250aの根元に比べて進行方向に対して遅れて移動する。このとき、グリッド清掃ブラシ250aは、グリッド2aのメッシュ形状にひっかかり、グリッド2aのメッシュ形状に沿った動きをする。つまり、図21の右側の図のように、ジグザグな動きをしながらグリッド2a上を清掃していく。ジグザグな動きは、グリッド2aの平面部を乗り上げ掃くように清掃する動作と、グリッド2aのメッシュ形状に沿ってグリッド2aの断面ヘリを横滑りするような動作から成っている。
グリッド形状を、清掃ブラシの進行・移動方向であるドラムの回転軸に対して垂直からずらした斜線501のようなパターンを設ける(≒グリッド形状に清掃ブラシの進行・移動方向に対して90°以外の角度を有する)事により、グリッド清掃ブラシ先端がグリッドの断面ヘリ部を横滑りする動きを生み出している。この横滑り動作により、断面ヘリの僅かな異物も確実に清掃する事が出来る。また、断面ヘリ部だけでなく、放電ワイヤと対向するグリッド表面も、複数のブラシがジグザグな動きで接触しながら移動する事により、確実に清掃していく。
グリッド形状が清掃ブラシの進行・移動方向であるドラムの回転軸に対する斜線501の角度が90°に近づくほど、上述のジグザグな動きが減少し、グリッド清掃ブラシ250の先端は、進行方向に対して直線的にグリッド2a上を移動していく。同一のグリッド清掃部材250において、所定回数の清掃をする際の清掃性能とグリッドパターンの角度の関係を検討したところ、グリッドパターンの角度は、80°以下が好ましく、より好ましくは、45°±25°の範囲であると、グリッド2a表面に付着した異物を清掃性能が高い事がわかった。
図21に示すような挙動をするグリッド清掃ブラシ250a先端は、図18に示すように、ブラシの根元に比べ、遅れが生じる。図18(a)の側面からみると、グリッド清掃ブラシ250aは、ブラシの根元に対して先端は距離l2(mm)だけ遅れる。この時の側面から見た距離l2=√(l^2−h^2)となる。なお、本来、ブラシは弾性があるため、図18(a)の側面図のように直線ではなく図17(a)のような曲線になる。したがって、図18(a)は、ブラシ先端の遅れ距離l2が最大になると仮定した場合の模式図である。以下は、グリッド清掃ブラシ250aは、ブラシの根元に対する先端の遅れ距離l2が、最大になると想定して説明する。図18(b)に、ブラシ先端が遅れた時の感光ドラム1側の下面からみたブラシ先端を示す。図18(b)によれば、ブラシ先端は長さl2になり、グリッドのメッシュ角度θに沿う形にブラシが移動する。その時のブラシの進行方向成分のブラシ先端の遅れ量L=l2×sinθ(=√(l^2−h^2)×sinθ)となる。
以上より、グリッド清掃部材250によるグリッド2aの清掃動作とシャッタ210の開閉動作を同期させる場合、グリッド清掃によって落下した異物がシャッタ210先端に堆積して汚染することを防止するためには、シャッタ210を閉める方向での動作では、グリッド清掃ブラシ250aとシャッタ210先端との位置関係をD1−L≧0mmとすればよいことが分かる。
一方、シャッタ210を開く方向での動作では、グリッド清掃ブラシ先端は反対方向に変形するため、シャッタ210の先端から離れる方向に変形する。上記と同様の算出方法を用いると、シャッタ210先端とグリッド清掃ブラシ250aの重なり量D2として、L−D2≧0とすればよいことが分かる。ここで、Lはグリッド清掃ブラシ250aの変形が最大となるとを仮定して算出した値であるため、ブラシの変形形状によっては、Lよりも小さい変形量のブラシが存在する可能性がある。この場合は、グリッド清掃ブラシ250aとシャッタ210の先端は重力方向に重なる場合もあるため、グリッド清掃によって落下した異物がシャッタ210に落下させる可能性は0ではない。しかし、先述したハイスピードカメラによる観察により、グリッド清掃によって異物が落下し始める位置は、グリッド清掃ブラシ250aの進行方向で中央部付近から後端側が90%以上を占めることが分かっているため、グリッド清掃ブラシの先端側が若干重なることによる影響は微小である。
上記を踏まえて、本実施例では、グリッド清掃ブラシ250aを支持するブラシホルダ250bからグリッド2aまでの距離h=2.0mm、グリッド清掃ブラシ250aのブラシ毛長l=3.0mm、グリッド形状パターンのθ=45°であることから、l2=√(3^2−2^2)=√5mmとなり、ブラシ先端の遅れ量L=√5×sin45°≒1.58mmとなる。これより、シャッタ210を閉じる際はD1≧1.58mm、D2≦1.58を確保し、シャッタ210とグリッド清掃部材250をの開閉動作移動させればよいことが分かる。これらの値から、本実施例では、D1=15(mm)、D2=1(mm)と設定した。
上記のようにD1、D2を設定することで、シャッタ210が閉じた状態ではコロナ帯電器2の開口部を重力方向で隙間なく遮蔽し、さらにシャッタ210の開閉動作のどちらにおいてシャッタ210の先端が集中して汚染されないようにすることが可能となる。
上記実施例では、清掃部材250を第2のストッパに当接させることによって清掃部材250の移動を停止させてシャッタ210と清掃部材250との間に所定の間隔を形成しているが、シャッタ210の閉動作を開始する時に、清掃部材250が保持されている第2の移動部材12を所定の期間固定して清掃部材250の移動開始を遅延させる遅延機構によってシャッタ210を先行して移動させてシャッタ210と清掃部材250との間に所定の間隔を形成しても良い。
また、上記実施例では駆動部材がスクリュ12bである場合について説明したが、駆動部材はスクリュに限らず、エンドレスベルトを回転駆動させるようにしても良い。この場合、エンドレスベルトには複数の凹凸が設けられており、凹部分に両側の凸部分に挟まれるようにして第1の移動部材および保持部である第2の移動部材が保持されており、ストッパによって第2の移動部材の移動が停止させられた場合には、第2の移動部材が凸部を乗り越えることによってエンドレスベルトが空転する構成になっている。
本発明によれば、グリッド電極を清掃する清掃部材と帯電装置の筐体に設けられた開口と感光体との間を遮蔽するシャッタを移動させる構成において、シャッタ上への異物の堆積を抑制しつつ帯電装置の大型化を抑制することができる。
Claims (9)
- 被帯電体と対向する開口を有する筐体;
前記筐体内に設けられた放電ワイヤ;
前記開口に設けられたグリッド電極;
前記開口を開閉するシャッタ;
前記グリッド電極を清掃する清掃部材;
前記シャッタと前記清掃部材を前記開口の長手方向に沿って往復移動させる移動機構;
を有し、
前記移動機構は、回転駆動する駆動部材と、前記駆動部材に保持され前記駆動部材の回転駆動に伴い前記シャッタを移動させる第1の移動部材と、前記駆動部材に保持され前記駆動部材の回転駆動に伴い前記清掃部材を移動させる第2の移動部材を有し;
前記帯電装置は更に、
前記シャッタが閉方向に移動するときに前記シャッタよりも前記清掃部材が所定距離先行するように前記シャッタと前記清掃部材との間に間隔を形成する機構;
前記清掃部材の移動を停止させるストッパ;
を有し、
前記第2の移動部材は、前記駆動部材の回転に伴い前記シャッタが前記ストッパによって停止した前記清掃部材に向けて閉方向へ移動するとき前記駆動部材との空転を許容する保持部を有する帯電装置。 - 前記第2の移動部材は前記ストッパと当接する当接部を備える請求項1に記載の帯電装置。
- 前記ストッパは前記筐体の長手方向端部に設けられる請求項1に記載の帯電装置。
- 前記シャッタと前記清掃部材との間に間隔を形成する機構は、前記シャッタを開くときに前記清掃部材の移動を停止させると共にシャッタを開方向に移動させることによって前記シャッタと前記清掃部材との間に所定距離の間隔を形成する請求項1に記載の帯電装置。
- 前記ストッパを第1のストッパとし、前記シャッタと前記清掃部材との間に間隔を形成する機構は、前記シャッタを開くときに前記清掃部材のシャッタ開方向への移動を停止させる第2のストッパを備える請求項4に記載の帯電装置。
- 前記第1のストッパは、前記筐体の長手方向一端部に設けられ、前記第2のストッパは、前記筐体の長手方向他端部に設けられている請求項5に記載の帯電装置。
- 前記シャッタが閉方向への移動を終了したとき、前記被帯電体側から見て前記シャッタの閉方向端部と前記清掃部材の少なくとも一部が重なって配置される請求項1に記載の帯電装置。
- 前記駆動部材はスパイラル状の溝が形成されたスクリュであり、前記保持部は前記スクリュの溝と係合する係合部と前記係合部を加圧する加圧部を備えている請求項1に記載の帯電装置。
- 感光体;
放電ワイヤと、前記放電ワイヤを囲み前記感光体に対向する開口を有する筐体と、前記開口に設けられたグリッド電極と、前記開口を開閉するシャッタと、前記グリッド電極を清掃する清掃部材と、前記シャッタと前記清掃部材を前記開口の長手方向に沿って往復移動させる移動機構を有し、前記感光体を帯電させる帯電装置;
前記帯電装置によって帯電した感光体上にトナー像を形成するトナー像形成装置;
前記シャッタと前記清掃部材の間隔を調整する調整機構;
を有し、
前記調整機構は、前記シャッタが閉方向に移動するときに前記清掃部材を先行して移動させ、前記シャッタが閉まるときに前記シャッタの閉方向先端部と前記清掃部材との間隔を縮める画像形成装置。
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