(57)【要約】【課題】コロナ放電の安定性を損なうことなく、感光体の帯電性能を向上させた帯電器を提供する。【解決手段】画像形成装置に設けられた感光体ドラム２７の感光面２７に対向して配置される帯電器１００である。帯電器１００は、ワイヤ電極１１０と、ワイヤ電極１１０と感光面２７Ａの間に配置されたグリッド電極１２０と、ワイヤ電極１１０のグリッド電極１２０とは反対側を覆う略Ｕ字型断面をなすシールド電極１３０とを備え、シールド電極１３０を構成する各壁部１３１〜１３３とワイヤ電極１１０との距離は、略等距離であり、シールド電極１３０における感光面２７Ａの移動方向上流側の端部１３１Ａとワイヤ電極１１０から感光面２７Ａに垂直に下ろしてなる基準平面ＲＰとの距離αは、シールド電極１３０における感光面２７Ａの移動方向下流側の端部１３２Ａと基準平面ＲＰとの距離βよりも小さく構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に設けられた感光体の感光面に対向して配置される帯電器であって、
前記感光面を帯電させるための電圧が印加されるワイヤ電極と、
前記ワイヤ電極と前記感光面の間に配置されたグリッド電極と、
前記ワイヤ電極の前記グリッド電極とは反対側を覆う略Ｕ字型断面をなすシールド電極とを備え、
前記シールド電極を構成する各壁部と前記ワイヤ電極との距離は、略等距離であり、
前記シールド電極における前記感光面の移動方向上流側の端部と前記ワイヤ電極から前記感光面に垂直に下ろしてなる基準平面との距離は、前記シールド電極における前記感光面の移動方向下流側の端部と前記基準平面との距離よりも小さいことを特徴とする帯電器。
【請求項２】
前記シールド電極は、前記ワイヤ電極より前記感光面の移動方向上流側に配置され前記グリッド電極に向けて延びた第１の壁部と、前記第１の壁部に対向し、前記ワイヤ電極よりも前記感光面の移動方向下流側に配置された第２の壁部と、前記グリッド電極に対向する第３の壁部を有し、
前記第１の壁部は、前記感光面の移動方向下流側に行くに従い前記感光面に近づくように前記基準平面に対し傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の帯電器。
【請求項３】
前記グリッド電極は、前記シールド電極における前記感光面の移動方向上流側端部と下流側端部の間の領域を覆うように設けられ、かつ、前記グリッド電極における前記感光面の移動方向上流側の端部が前記第１の壁部に向けて屈曲して延びて形成されたことを特徴とする請求項２に記載の帯電器。
【請求項４】
前記第２の壁部の前記グリッド電極側の端部は、前記グリッド電極側へ屈曲していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の帯電器
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置の感光体を帯電させるための帯電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置内のプロセス装置においては、感光体を帯電させるための帯電器が設けられている。この手の帯電器は、高電圧が印加されるワイヤ電極と、ワイヤ電極と感光体の感光面の間に設けられるグリッド電極と、ワイヤ電極のグリッド電極とは反対側を覆うシールド電極を有するものがよく用いられる。
【０００３】
近年、画像形成装置における画像形成速度の向上のため、帯電器に対する感光体の移動速度を高くすることが求められ、そのために、帯電器の帯電性能を向上することが求められている。例えば、特許文献１には、ワイヤ電極をシールド電極内における感光面の移動方向の中央よりも、上流側に配置することで感光体の帯電電位の立ち上がりをよくする発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１６６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来より、シールド電極を構成する各壁部と、ワイヤ電極との距離は略等距離であることが求められ、特許文献１のように、シールド電極を構成する壁部のうち感光面の移動方向上流側の壁部にのみワイヤ電極を近づけると、コロナ放電が安定せず、場合によっては火花放電が発生する可能性もある。
【０００６】
そこで、本発明は、コロナ放電の安定性を損なうことなく、感光体の帯電性能を向上させた帯電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するため、本発明は、画像形成装置に設けられた感光体の感光面に対向して配置される帯電器であって、前記感光面を帯電させるための電圧が印加されるワイヤ電極と、前記ワイヤ電極と前記感光面の間に配置されたグリッド電極と、前記ワイヤ電極の前記グリッド電極とは反対側を覆う略Ｕ字型断面をなすシールド電極とを備え、前記シールド電極を構成する各壁部と前記ワイヤ電極との距離は、略等距離であり、前記シールド電極における前記感光面の移動方向上流側の端部と前記ワイヤ電極から前記感光面に垂直に下ろしてなる基準平面との距離は、前記シールド電極における前記感光面の移動方向下流側の端部と前記基準平面との距離よりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、従来と同様の、シールド電極を構成する各壁部とワイヤ電極との距離が略等距離である帯電器において、シールド電極における感光面の移動方向上流側の端部とワイヤ電極から感光面に垂直に下ろしてなる基準平面との距離が、シールド電極における感光面の移動方向下流側の端部と前記基準平面との距離よりも小さくされているため、各端部の間にあるシールド電極の開口部の中で、基準平面は、上流寄りに位置することになる。つまり、シールド電極の開口を感光面の方から見て、ワイヤ電極が開口内の上流寄りに位置している。そのため、感光面における電位は、この開口範囲における特に上流寄りで高い電位となるので、感光面の帯電電位は立ち上がりがよくなり、帯電性能が向上する。なお、壁部とワイヤ電極との距離というのは、壁部とワイヤ電極の最短距離の意味である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の帯電器によれば、シールド電極を構成する各壁部とワイヤ電極との距離を略等距離にしたまま、シールド電極における感光面の移動方向上流側の端部とワイヤ電極から感光面に垂直に下ろしてなる基準平面との距離が、シールド電極における感光面の移動方向下流側の端部と基準平面との距離よりも小さくなっているので、帯電器の安定性を維持したまま、帯電器が感光体を帯電させる性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の帯電器が設けられる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】感光体ドラムおよび分解した帯電器を示す斜視図である。
【図３】感光体ドラムおよび帯電器の側面図である。
【図４】第１の変形例に係る帯電器の側面図である。
【図５】第２の変形例に係る帯電器の側面図である。
【図６】第３の変形例に係る帯電器の側面図である。
【図７】シミュレーションで用いたモデルの図であり、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例を示す。
【図８】シミュレーションの結果としてＸ位置と電流密度の関係を示すグラフである。
【図９】シミュレーションの結果としてＸ位置に対応した感光面の帯電電位を見積もったグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜レーザプリンタの全体構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
【００１２】
［フィーダ部の構成］
フィーダ部４は、本体ケーシング２内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７を備えている。また、フィーダ部４は、用紙３の搬送や紙粉取りを行う各種ローラ１１を備えている。そして、フィーダ部４では、給紙トレイ６内の用紙３が、用紙押圧板７によって上方に寄せられ、各種ローラ１１によって画像形成部５に搬送される。
【００１３】
［画像形成部の構成］
画像形成部５は、スキャナユニット１６、プロセスカートリッジ１７、定着部１８などを備えている。
【００１４】
［プロセスカートリッジの構成］
プロセスカートリッジ１７は、本体ケーシング２の前側に設けられたフロントカバー２Ａを適宜開放することで、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ１７は、現像カートリッジ２８と、ドラムユニット３９とで主に構成されている。
【００１５】
現像カートリッジ２８は、ドラムユニット３９に装着された状態で、本体ケーシング２に対して着脱自在となっている。現像カートリッジ２８は、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３およびトナー収容室３４を主に備えている。
【００１６】
この現像カートリッジ２８では、トナー収容室３４内のトナーが、アジテータ３４Ａで攪拌された後、供給ローラ３３により現像ローラ３１に供給され、このとき、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２と現像ローラ３１との間に進入し、さらに摩擦帯電されつつ、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。
【００１７】
ドラムユニット３９は、感光体ドラム２７、スコロトロン型の帯電器１００および転写ローラ３０を主に備えている。そして、このドラムユニット３９内において、感光体ドラム２７の表面は、帯電器１００により一様に正帯電された後、スキャナユニット１６からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００１８】
次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持されているトナーが、感光体ドラム２７の表面上に形成される静電潜像に供給されて、感光体ドラム２７の表面上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム２７と転写ローラ３０の間で用紙３が搬送されることで、感光体ドラム２７の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。
【００１９】
［定着部の構成］
定着部１８は、加熱ローラ４１と、加熱ローラ４１との間で用紙３を挟持する加圧ローラ４２とを備えている。そして、このように構成される定着部１８では、用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させている。なお、定着部１８で熱定着された用紙３は、定着部１８の下流側に配設される排紙ローラ４５に搬送され、この排紙ローラ４５から排紙トレイ４６上に送り出される。
【００２０】
＜帯電器の構成＞
本実施形態に係る帯電器１００は、図２に示すように、ワイヤ電極１１０と、グリッド電極１２０と、シールド電極１３０とを備えてなる。
【００２１】
ワイヤ電極１１０は、図２では図示を省略したドラムユニット３９のケースに、感光体ドラム２７の回転軸と平行に張られて設けられている。ワイヤ電極１１０にはグリッド電極１２０およびシールド電極１３０との間でコロナ放電を起こすための電圧が掛けられる。
【００２２】
グリッド電極１２０は、ワイヤ電極１１０と、感光体ドラム２７の感光面２７Ａとの間に配置された金属製部材であり、複数のグリッド孔１２１が配列されることで、網状に形成されている。グリッド孔１２１の大きさや配列は特に限定されないが、図３に例示するように、ワイヤ電極１１０から感光面２７Ａに垂直に向かう方向にグリッド孔１２１があるのが望ましい。特に、ワイヤ電極１１０から感光面２７Ａに垂直に向かう方向にグリッド孔１２１の中央が位置していれば、ワイヤ電極１１０から感光面２７Ａへ向かう電荷が、グリッド電極１２０にじゃまされることなく容易に感光面２７Ａへ到達できる。
【００２３】
シールド電極１３０は、ワイヤ電極１１０のグリッド電極１２０とは反対側を覆う略Ｕ字型断面の金属性部材である。シールド電極１３０は、ワイヤ電極１１０より感光面２７Ａの移動方向上流側（図３における左側に相当し、以下、単に「上流側」という。）に配置されグリッド電極１２０に向けて延びた第１の壁部１３１と、第１の壁部１３１に対向し、ワイヤ電極１１０よりも感光面２７Ａの移動方向下流側（図３における右側に相当し、以下、単に「下流側」という。）に配置された第２の壁部１３２と、グリッド電極１２０に対向する第３の壁部１３３とを有する。
【００２４】
第１の壁部１３１、第２の壁部１３２および第３の壁部１３３は、それぞれワイヤ電極１１０からの距離が通常の誤差が許容される程度に略等距離である。第１の壁部１３１と第２の壁部１３２は互いに平行で、第３の壁部１３３は、第１の壁部１３１および第２の壁部１３２に対し垂直である。そして、第１の壁部１３１は、下流側に行くに従い感光面２７Ａに近づくように基準平面ＲＰに対し傾斜している。なお、基準平面ＲＰは、ワイヤ電極１１０から感光面２７Ａに垂直に下ろしてなる平面である。本実施形態においては、第１の壁部１３１の基準平面ＲＰに対する傾斜角θは２０°である。この角度θは、望ましくは、１〜６０°であり、より望ましくは、５〜４５°である。
【００２５】
このように、第１の壁部１３１が、下流側に行くに従い感光面２７Ａに近づくように基準平面ＲＰに対し傾斜していることで、第１の壁部１３１の端部１３１Ａと基準平面ＲＰとの距離αは、第２の壁部１３２の端部１３２Ａと基準平面ＲＰとの距離βよりも小さくなっている。
【００２６】
そして、グリッド電極１２０とシールド電極１３０には、ワイヤ電極１１０と異なる電位が与えられる。例えば、本実施形態では電位が０とされる。
【００２７】
以上のように構成された、レーザプリンタ１における帯電器１００の作用について説明する。
画像形成が開始されて、感光体ドラム２７が図３における時計回りに回転し、ワイヤ電極１１０に所定の電圧が掛けられると、ワイヤ電極１１０とグリッド電極１２０およびシールド電極１３０との間で、ワイヤ電極１１０を中心として略同心円状に広がる電界が形成され、コロナ放電が開始される。そして、ワイヤ電極１１０で発生した電荷がグリッド孔１２１を抜けて感光面２７Ａに到達し、感光面２７Ａを帯電させる。
【００２８】
ワイヤ電極１１０に掛ける電圧によりワイヤ電極１１０の周りには、ワイヤ電極１１０を中心とする同心円状の電界が形成されることから、感光面２７Ａの電位は、ワイヤ電極１１０の真下、つまり、基準平面ＲＰが感光面２７Ａと交わる位置が最も高く、その位置から離れるにしたがって、略左右対称に低くなっていく。
【００２９】
本実施形態の帯電器１００では、第１の壁部１３１の端部１３１Ａと基準平面ＲＰとの距離αは、第２の壁部１３２の端部１３２Ａと基準平面ＲＰとの距離βよりも小さいことから、感光面２７Ａは、シールド電極１３０の感光面２７Ａに対向する開口１３５（端部１３１Ａと端部１３２Ａの間である。図２参照。）に対面し始めたときに、すぐに、比較的高い電位の部分に差し掛かり、多くの電荷流が感光面２７Ａに降りかかる。そのため、感光面２７Ａはシールド電極１３０の開口１３５に対面し始めたときから、効率よく帯電されはじめ、電位の上昇の立ち上がりが良好となる。そのため、感光面２７Ａは、開口１３５に対面している時間が短くても、十分に帯電されることが可能となる。すなわち、帯電器１００によれば、感光体ドラム２７を効率よく帯電させることができる。そして、本実施形態の帯電器１００では、ワイヤ電極１１０とシールド電極１３０の各壁部１３１〜１３３との距離は略等距離であるので、コロナ放電の安定性を維持することができる。
【００３０】
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することができる。
例えば、第１の壁部１３１と基準平面ＲＰの角度θは、より大きくてもよく、例えば、図４に示す帯電器２００のように６０°程度にしてもよい。このように、角度θを大きくした場合、第１の壁部１３１の端部１３１Ａと基準平面ＲＰの距離αが小さくなりすぎることがあるので、必要に応じ、図４に示すように、グリッド電極１２０の上流側の端部１２２を第１の壁部１３１に向けて屈曲して延ばして形成してもよい。このようにすることで、シールド電極１３０の開口１３５と感光面２７Ａの対面範囲を適切にすることができる。
【００３１】
また、角度θを大きくした場合、第２の壁部１３２の端部１３２Ａと基準平面ＲＰとの距離βが大きくなり、帯電器が大きくなってしまうことがあるため、図５に示す帯電器３００のように、第２の壁部１３２のグリッド電極１２０側の端部１３２Ｂは、グリッド電極１２０側へ向けて屈曲させた形態としてもよい。このようにすることで、シールド電極１３０の開口１３５と感光面２７Ａの対面範囲を十分に確保しつつ、帯電器３００の小型化を図ることができる。
【００３２】
さらに、図６に示す帯電器４００のように、第３の壁部１３３Ａを、ワイヤ電極１１０を中心とする円筒状に形成することもできる。
【００３３】
前記実施形態において、感光体は、ドラム形の感光体ドラム２７を例示したが、ベルト形の感光体であってもよい。
【００３４】
前記実施形態においては、シールド電極のうち、感光面の移動方向上流側の第１の壁部を基準平面に対して傾斜させた形態のみを示したが、第１の壁部を基準平面に平行にし、第１の壁部の端部を若干下流側に延ばして開口部を狭めることでも電位の立ち上がりを向上することは可能である。
【００３５】
また、前記実施形態においては、本発明の帯電器が適用される画像形成装置としてレーザプリンタ１を例示したが、本発明の帯電器は、複写機、複合機、カラーＬＥＤプリンタなど他の画像形成装置に利用することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明の効果を確認した実施例について説明する。
コンピュータにて、図７（ａ）、（ｂ）のハッチング領域に示す空間部分を想定した２次元モデルを作成し、ワイヤ電極に相当する部位に５ｋＶ、モデルの外表面部分に０Ｖの電位を与えて、電流密度分布を計算した。そして、モデルの下面を感光面に見立て、第１の壁部の端部のＸ位置を、実施例（図７（ａ））および比較例（図７（ｂ））とも基準位置とし、感光面（下面）における電流密度を取得し、Ｘ位置と電流密度の関係を図８のグラフとして得た。そして、感光面の電流密度をＸ位置についてＸが小さい位置から積算して、Ｘ位置における感光面の帯電電位を見積もったグラフが図９である。
【００３７】
図８に示すように、実施例においては、比較例と比較すると、Ｘが小さい位置から電流密度が立ち上がり電流密度のピーク位置も、Ｘが小さい位置になることが分かった。そして、図９に示すように、この電流密度の分布に基づく感光面の帯電電位は、実施例は、比較例に比較して小さいＸ位置において高い帯電電位を実現できることが分かった。
【符号の説明】
【００３８】
１      レーザプリンタ
２７    感光体ドラム
２７Ａ  感光面
１００  帯電器
１１０  ワイヤ電極
１２０  グリッド電極
１２１  グリッド孔
１２２  端部
１３０  シールド電極
１３１  第１の壁部
１３１Ａ  端部
１３２  第２の壁部
１３２Ａ  端部
１３３  第３の壁部
１３５  開口
ＲＰ    基準平面
【図１】
2010224109.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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