JP2006330115A - コロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電生成物やトナーなどを効果的に除去できることは勿論、簡単で安価な構成からなり、尖突起状放電電極の変形を招来するおそれのないコロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を得る。
【解決手段】 長尺状の基部６１に複数の尖突起状放電電極６２を一列に配列した電極板６０を備え、該電極板６０の少なくとも一方の面に摺擦する清掃部材７０を設けたコロナ放電装置。清掃部材７０は基部６１に摺擦する清掃ローラ７１と尖突起状放電電極６２に摺擦する弾性ローラ材７２とからなり、弾性ローラ材７２の硬さは清掃ローラ７１の硬さよりも小さい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、コロナ放電装置、特に、電子写真感光体などに所定の電荷を付与するためのコロナ放電装置、該コロナ放電装置を備えたプロセスカートリッジ、及び、該コロナ放電装置又は該プロセスカートリッジを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、電子写真感光体を帯電装置によって所定の電荷を有するように一様に帯電し、該感光体上に画像データを露光して静電潜像を形成し、該潜像を現像、転写する工程を経て画像を得ている。

従来、帯電装置としてはコロナ放電装置が用いられており、ワイヤタイプのものよりも、長尺状の基部に複数の尖突起状放電電極を一列に配列した電極板を備えたものが、オゾン発生量が少ない利点を有するとして実用化されている。

しかしながら、この種の電極板は放電を繰り返し行うと、珪素酸化物などが尖突起状放電電極に付着して成長し、いわゆるニードルと称する放電生成物が形成され、また、飛散したトナーや塵埃によって尖突起状放電電極が汚損されるため、放電むらによる帯電不良に起因する画像ノイズが発生するという問題点を有していた。

そこで、特許文献１には、一対の清掃ローラを電極板の両側に回転自在に設け、電極板を挟み込んで電極板に沿って移動させるようにした清掃手段が開示されている。しかし、電極板は弾性を有する基部と曲がりやすい尖突起状放電電極とからなるため、一つの部材からなる清掃ローラでは電極板への圧接力あるいは摩擦力の調整が困難で、圧接力／摩擦力が強いと尖突起状放電電極が変形する。従って、圧接力／摩擦力をどうしても弱く設定することになり、放電生成物の除去は可能であるが、トナーや塵埃などの付着物の除去効果は不十分なものであった。

また、特許文献２には、一対のブラシ又は植毛状部材で尖突起状放電電極を挟み込み、ブラシ又は植毛状部材の電極板に沿った移動によって清掃することが開示されている。しかし、これでは清掃効果は充分であるが、尖突起状放電電極に作用する横方向の応力が大きくなって放電電極が折れ曲がってしまうという問題点が生じる。

さらに、特許文献３，４には、電極クリーナをガイド部材で位置決めしつつ移動させ、尖突起状放電電極に無理な力が作用しないようにした清掃手段が開示されている。しかし、この清掃手段は構造が複雑で部品点数が多く、位置精度も必ずしも正確ではない。
特開平７−４３９９０号公報 特開平９−１９００５１号公報 特開平６−８３１６７号公報 特開平６−１６１２１９号公報

そこで、本発明の目的は、放電生成物やトナーなどを効果的に除去できることは勿論、簡単で安価な構成からなり、尖突起状放電電極の変形を招来するおそれのないコロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、長尺状の基部に複数の尖突起状放電電極を一列に配列した電極板を有するコロナ放電装置において、前記電極板の少なくとも一方の面に摺擦する清掃部材を備え、該清掃部材は基部に摺擦する第１部分と尖突起状放電電極に摺擦する第２部分とからなり、第２部分の硬さが第１部分の硬さよりも小さいこと、を特徴とする。

本発明に係るコロナ放電装置においては、清掃部材の第１部分は硬くて電極板の基部に摺擦することで第２部分が尖突起状放電電極を摺擦する圧力を規制する。そして、尖突起状放電電極に摺擦する第２部分が柔らかくなっているため、尖突起状放電電極を変形させることなく放電生成物やトナーなどの付着物を効果的に除去することができる。また、清掃部材はローラ形状又はブロック形状として電極板を摺擦するという簡単で安価な構成でよい。

本発明に係るコロナ放電装置において、前記清掃部材は第１部分と第２部分とで材料が異なっていてもよく、あるいは、清掃部材の第１部分と第２部分とで摩擦抵抗を異ならせてもよい。清掃部材で実質的に付着物の清掃に寄与するのは第２部分であり、この第２部分の材料や摩擦抵抗を尖突起状放電電極を変形させることなく好ましい清掃効果を発揮するような材料や摩擦抵抗にすればよい。

また、前記清掃部材は電極板の表面を摺擦可能なローラであってもよく、この場合、第１部分の外径に対して第２部分の外径が大きいことが好ましい。比較的硬さの大きい第１部分を電極板の基部に摺擦させて位置規制部材として機能させ、第２部分が尖突起状放電電極に摺擦する圧力を一定に維持できる。

あるいは、前記清掃部材を複数のブロック材から構成して電極板の長手方向に移動可能とし、第２部分を移動方向に複数の小ブロックに分割してもよい。この場合、各小ブロックごとに材料又は硬さが異なっていてもよい。第２部分の小ブロックごとに放電生成物又はトナーなどの付着物の除去に好ましい材料又は硬さとすることができる。

さらに、前記清掃部材は電極板の両面に一対設けられていることが好ましい。電極板の両面から効果的に清掃することができる。

本発明に係るプロセスカートリッジは前記コロナ放電装置を備えたことを特徴とする。また、本発明に係る画像形成装置は前記コロナ放電装置又は前記プロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。

以下、本発明に係るコロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１及び図２参照）
図１に画像形成装置として電子写真カラープリンタ１０の概略構成を示し、いわゆるタンデム方式で４色の画像を合成するように構成したものである。図２に作像部の詳細を示す。

その概略を説明すると、装置本体１１のほぼ中央部に、感光体ドラム２５、現像器２６、残留トナーのクリーニング器２７、コロナ放電装置２８、残留電荷のイレーサランプ２９などを含む四つのプロセスカートリッジ２０が転写ベルト３５の直下に並置されている。転写ベルト３５は矢印ａ方向に回転駆動され、プロセスカートリッジ２０はその回転方向に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するものが設置されている。また、各感光体ドラム２５の下方には、各感光体ドラム２５に画像を露光するための露光装置３０が設置されている。

各感光体ドラム２５は矢印ｂで示す時計回り方向に回転駆動され、まず、コロナ放電装置２８によって所定の電荷を均一に付与し、露光装置３０から画像データに基づいて変調された光を走査して静電潜像を形成する。この静電潜像は現像器２６によってトナーで現像（可視像化）され、転写ベルト３５に１次転写される。感光体ドラム２５は１次転写後も回転を継続し、クリーニング器２７によって残留トナーが除去されるとともに、イレーサランプ２９によって残留電荷が除去される。

転写ベルト３５は支持ローラ３６，３７及びテンションローラ３８によって矢印ａ方向に回転駆動され、支持ローラ３６と転写ベルト３５を介して対向する部分（２次転写部）には２次転写ローラ３９が配置されている。また、転写ベルト３５の内側には各感光体ドラム２５と対向する位置（１次転写部）に１次転写ローラ３２が配置されている。

装置本体１１の下段には、積載されている用紙を１枚ずつ給紙する自動給紙部４０が設置されている。また、２次転写部の直上には定着器４５が設置されている。

各感光体ドラム２５上に形成されたトナー画像は矢印ａ方向に回転駆動される転写ベルト３５上に順次１次転写され、ここで４色の画像が合成される。一方、用紙は１枚ずつ自動給紙部４０から上方に給紙され、２次転写部で転写ベルト３５と転写ローラ３９とに挟着されて合成画像が２次転写される。その後、用紙は定着器４５に搬送されてトナーの加熱定着が施され、トレイ１２上に排出される。

また、転写ベルト３５の左側に該ベルト３５上の残留トナーを除去するクリーニング器３３及び廃棄トナー回収ボックス３４が設置されている。各プロセスカートリッジ２０のクリーニング器２７で感光体ドラム２５上から除去したトナーも図示しない搬送経路を通ってこのボックス３４に回収される。

（コロナ放電装置、図２及び図３参照）
コロナ放電装置２８は、その概略を図２に示すように、開口部にグリッド電極５５を設けた安定板５１内に電極板６０を設けたものである。電極板６０は、図３に示すように、長尺状の基部６１に多数の尖突起状放電電極６２が一列に配列されている。電極板６０の厚さは３０〜８０μｍ、放電電極６２の頂点を形成する２辺の角度は５〜３０°、高さは１〜３ｍｍ、ピッチは１〜３ｍｍである。

電極板６０には−６〜−７ｋＶ（９００μＡ）の電圧が印加され、尖突起状放電電極６２から感光体ドラム２５に向かってコロナ放電が発生する。また、グリッド電極５５には−３００〜−９００Ｖの電圧が印加され、感光体ドラム２５の帯電電位を所望の値に調整する。

（清掃部材の第１例、図３〜図７参照）
ここで、第１例としての清掃部材７０の構成、動作を図３〜図７を参照して説明する。この清掃部材７０は、図５及び図６に示すように電極板６０の両面を挟み込むように設置した一対の清掃ローラ７１と、該ローラ７１の上部に設けた弾性ローラ材７２とで構成されている。清掃ローラ７１は図６に示すように、下部の大径部７１ａと上部の小径部７１ｂとからなり、弾性ローラ材７２は小径部７１ｂに接着されている。

清掃ローラ７１の大径部７１ａが電極板６０の基部６１に摺擦する第１部分に相当し、弾性ローラ材７２が尖突起状放電電極６２に摺擦する第２部分に相当する。図３は、大径部７１ａが基部６１に摺擦する位置関係、弾性ローラ材７２が尖突起状放電電極６２に摺擦する位置関係を示している。

清掃ローラ７１は比較的硬度の大きい材料である、金属材、樹脂材、ゴム材などからなる。弾性ローラ材７２は比較的硬度の小さい材料である、ポリウレタンフォーム、フェルトなどの単一材料や、これらの複合材料が用いられる。また、弾性ローラ材７２は清掃ローラ７１の大径部７１ａよりも外径が僅かに大きく設定されている。

前記清掃ローラ７１は、図６及び図７に示すように、樹脂成形品からなる枠状のホルダ８０の支軸８５に回転自在に取り付けられている。ホルダ８０は、展開状態を示す図６を参照すると、Ｌ字状のセグメント８０ａと直方体形状のセグメント８０ｂ，８０ｃとで構成されている。このホルダ８０は、清掃部材７０を支軸８５に装着した後、接続部８０ｄ，８０ｅをそれぞれ折り曲げ、セグメント８０ｃのロック穴部８１をセグメント８０ａのロック爪８２に係合させるとともに、穴部８３を支軸８５の上部に係合させることで組み立てられる（図７参照）。

前記ホルダ８０は、その底面に、ねじ孔８６ａを形成したナット部８６を有し、該ねじ孔８６ａにねじシャフト８７が螺着され、図示しないモータにて該ねじシャフト８７を正逆に回転駆動することにより、清掃ローラ７１がホルダ８０とともに電極板６０の長手方向に沿って移動する。また、ホルダ８０はナット部８６の根元部分が安定板５１の溝部５１ａ（図４及び図５参照）と係合し、移動方向にガイドされる。

前記移動時において、清掃ローラ７１の大径部７１ａが電極板６０の基部６１に摺擦して摩擦力により従動回転し、弾性ローラ材７２も同期して尖突起状放電電極６２を摺擦しつつ回転する。この回転に基づいて、弾性ローラ材７２が尖突起状放電電極６２に付着した放電生成物やトナー、塵埃を除去する。

なお、ホルダ８０（清掃ローラ７１）を移動させる手段は種々の構成を採用でき、例えば、ワイヤでホルダ８０を移動させてもよい。あるいは、手動で移動させるように構成してもよい。

清掃動作は所定の放電時間が経過するごとに（プリント枚数に換算して所定のプリント枚数に達するごとに）自動的に実行するように画像形成装置の制御プログラムに組み込まれている。なお、必要時に清掃動作を実行するように制御してもよい。

前記清掃時において、比較的硬さの大きい大径部７１ａが電極板６０の基部６１に摺擦して位置規制部材として機能し、比較的硬さの小さい弾性ローラ材７２の外周部が尖突起状放電電極６２に摺擦する圧力が一定に維持される。これにて、尖突起状放電電極６２の変形、破損が未然に防止され、所望の清掃効果を得ることができる。また、弾性ローラ材７２の外径が大きいと外周面の回転周速も大きくなり、清掃効果が向上する。

清掃ローラ７１の材料、硬度は、大径部７１ａが基部６１と摺擦して回転できるように選択する必要がある。通常、電極板６０は滑りやすいステンレスが用いられるため、回転不良を防止する観点から、清掃ローラ７１は摩擦抵抗を大きくすること（大径部７１ａの表面を粗面化することなど）が望ましい。これに対して、弾性ローラ材７２の材料、硬度、摩擦抵抗は、尖突起状放電電極６２の変形、破損を防止でき、かつ、放電生成物やトナーなどの付着物を確実に除去するという観点から選択する必要がある。

弾性ローラ材７２の摩擦抵抗に関しては、放電生成物を除去するためにはそれほどの大きさを必要としないが、トナーなどの付着物を除去するためにはある程度の大きさを必要とする。但し、清掃ローラ７１の大径部７１ａが従動回転のために必要とされる摩擦抵抗ほどの大きさは不要である。

なお、好ましい圧接力を得るために、清掃部材７０に対してばね力などを作用させて電極板６０に押圧してもよい。また、弾性ローラ材７２にとしては発泡ウレタン材やフェルト材以外に種々の材料を幅広く用いることができ、研磨微粒子を含有したものであってもよい。

また、前記第１例では、ロック穴部８１をロック爪８２から離脱させてホルダ８０を分解すれば、清掃部材７０を簡単に交換することができ、ライフサイクルコストの低減を図ることができる。

（清掃部材の第２例、図８〜図１０参照）
次に、第２例としての清掃部材９０の構成、動作を図８〜図１０を参照して説明する。この清掃部材９０は、ブロック材にて構成したもので、図８に示すように、電極板６０の基部６１の両面を摺擦可能な第１部材９１，９１と尖突起状放電電極６２の両面を摺擦可能な第２部材９５（９５ａ，９５ｂ，９５ｃ）にて構成されている。第２部材９５は第１部材９１の互いに向かい合う凹所９２に接着にて固定されている。

図９は、第１部材９１が基部６１に摺擦する位置関係、第２部材９５が尖突起状放電電極６２に摺擦する位置関係を示している。第１部材９１は図示しないホルダに取り付けられ、該ホルダが前記第１例で示したようにモータやねじシャフト８７などを用いて電極板６０に沿って往復移動することにより、第２部材９５が尖突起状放電電極６２を摺擦しつつ清掃する。

第１部材９１と第２部材９５との硬さ、材料などの諸特性は、前記第１例で示した清掃ローラ７１の大径部７１ａと弾性ローラ材７２との関係と同様である。従って、本第２例においても、第１例と同様に、比較的硬さの大きい第１部材９１が第２部材９５の位置規制部材として機能し、比較的硬さの小さい第２部材９５が尖突起状放電電極６２に摺擦する圧力が一定に維持される。これにて、尖突起状放電電極６２の変形、破損が未然に防止され、所望の清掃効果を得ることができる。

本第２例において、第１部材９１は樹脂成形品を好適に用いることができ、基部６１との関係では摩擦抵抗は小さい方が好ましい。第２部材９５に関しては、第１例と同じ材料を使用可能である。特に、第２例では、移動方向に分割されたそれぞれの部材９５ａ，９５ｂ，９５ｃごとに硬さを異ならせている。即ち、硬さにおいて、部材９５ａは最も小さく、部材９５ｃは最も大きく、部材９５ｂはそれらの中間値とした。各部材９５ａ，９５ｂ，９５ｃの硬さは除去対象である放電生成物、トナー、塵埃などに適合化されている。放電生成物はそれほど硬い材料でなくとも除去可能であり、トナーや塵埃などの付着物はある程度の硬さの材料を用いることにより効果的に除去することができる。

また、部材９５ａ，９５ｂ，９５ｃは、それぞれで硬さのみならず材料自体を異ならせてもよい。例えば、部材９５ａ，９５ｃにフェルト材、部材９５ｂに発泡ウレタン材を用いるようにしてもよい。勿論、第２部材９５の分割個数は任意である。

（他の実施例）
なお、本発明に係るコロナ放電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。

例えば、尖突起状放電電極６２は三角形形状に限定するものではなく、例えば、円錐状やピン状であってもよい。また、コロナ放電装置２８はそれ自体で画像形成装置に着脱可能な形態であってもよく、あるいは、前記実施例に示したように、感光体ドラム２５や現像器２６などを含むプロセスカートリッジ２０として画像形成装置に着脱可能な形態に構成されていてもよい。この場合、プロセスカートリッジ２０に含まれる作像用エレメントの種類は任意である。また、コロナ放電装置２８による被帯電体としては必ずしも感光体ドラム２５である必要はない。

また、前記実施例では一対の清掃部材７０，９０を電極板６０の両面に配置したものを示したが、いずれか一方の面のみを摺擦するように配置してもよい。

本発明に係るコロナ放電装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 前記画像形成装置の作像部を示す断面図である。 コロナ放電装置の電極板と清掃部材の第１例との位置関係を示す説明図である。 清掃部材の第１例を設けたコロナ放電装置を示す断面図である。 清掃部材の第１例を示す断面図である。 清掃部材の第１例において、ホルダを展開した状態を示す斜視図である。 前記ホルダを組み立てた状態を示す斜視図である。 清掃部材の第２例を示す分解斜視図である。 コロナ放電装置の電極板と清掃部材の第２例との位置関係を示す説明図である。 清掃部材の第２例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

符号の説明

１０…電子写真カラープリンタ
２５…感光体ドラム
２８…コロナ放電装置
６０…電極板
６１…基部
６２…尖突起状放電電極
７０…清掃部材
７１…清掃ローラ
７１ａ…大径部
７２…弾性ローラ材
９０…清掃部材
９１…第１部材
９５（９５ａ，９５ｂ，９５ｃ）…第２部材

Claims (8)

1. 長尺状の基部に複数の尖突起状放電電極を一列に配列した電極板を有するコロナ放電装置において、
   前記電極板の少なくとも一方の面に摺擦する清掃部材を備え、該清掃部材は前記基部に摺擦する第１部分と前記尖突起状放電電極に摺擦する第２部分とからなり、第２部分の硬さが第１部分の硬さよりも小さいこと、
   を特徴とするコロナ放電装置。
2. 前記清掃部材の第１部分と第２部分とで材料が異なっていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
3. 前記清掃部材の第１部分と第２部分とで摩擦抵抗が異なっていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
4. 前記清掃部材は前記電極板の表面を摺擦可能なローラであり、第１部分の外径に対して第２部分の外径が大きいことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコロナ放電装置。
5. 前記清掃部材は複数のブロック材からなり、前記電極板の長手方向に移動可能であり、第２部分は移動方向に複数の小ブロックに分割され、各小ブロックごとに材料又は硬さが異なっていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
6. 前記清掃部材は前記電極板の両面に一対設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のコロナ放電装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコロナ放電装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコロナ放電装置又は請求項７に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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