(57)【要約】【課題】  放電ワイヤを均一な温度分布に維持しながら安定して放電させる。【解決手段】  加熱部４４は、加熱ワイヤ４４１と３つの調整抵抗４４３と加熱電源４４４とを有する。加熱ワイヤ４４１の中央部の領域４４２ａに調整抵抗４４３ａが並列に接続され、加熱ワイヤ４４１の両端部の領域４４２ｂ及び領域４４２ｃにそれぞれ調整抵抗４４３ｂ及び４４３ｃが並列に接続されている。両端部の調整抵抗４４３ｂの抵抗値Ｒｂ及び調整抵抗４４３ｃの抵抗値Ｒｃは、中央部の調整抵抗４４３ａの抵抗値Ｒａよりも大きい。加熱ワイヤ４４１の両端付近の領域４４２ｂ及び領域４４２ｃに印加される電圧は、加熱ワイヤ４４１の中央部の領域４４２ａに印加される電圧より高くなり、加熱ワイヤ４４１の両端付近は中央部よりも高温になるため、隣接する放電ワイヤ４０の両端付近は中央部よりも加熱されやすくなる。【選択図】    図２
2006058812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と放電ワイヤと放電電源と加熱手段とを備え、
前記支持部材は、前記放電ワイヤを被帯電体に近接して張架し、
前記放電電源は、前記放電ワイヤと前記被帯電体との間に電圧を印加し、
前記放電ワイヤは、前記被帯電体との間で放電を起こし、
前記加熱手段は、前記放電ワイヤの前記支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する手段と前記放電ワイヤの前記支持部材から比較的遠い領域に近接して発熱する手段とを有し、前記放電ワイヤの前記支持部材に比較的近い領域を前記放電ワイヤの前記支持部材から比較的遠い領域より高い温度で加熱することを特徴とする帯電器。
【請求項２】
前記放電ワイヤに電流を流して発熱させる放電ワイヤ加熱電源を備え、
前記放電ワイヤは、前記支持部材に比較的近い高抵抗の領域と、前記支持部材から比較的遠い低抵抗の領域とを有する請求項１に記載の帯電器。
【請求項３】
前記放電ワイヤに電流を流して発熱させる放電ワイヤ加熱電源を備え、
前記放電ワイヤは、前記支持部材に比較的近い螺旋形状の領域と、前記支持部材から比較的遠い直線形状の領域とを有する請求項１に記載の帯電器。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記放電ワイヤの前記支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する手段及び前記放電ワイヤの前記支持部材から比較的遠い領域に近接して発熱する手段の表面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の帯電器。
【請求項５】
前記放電ワイヤの表面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の帯電器。
【請求項６】
前記放電ワイヤを覆うシールドケースの内面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆した請求項１から請求項５のいずれかに記載の帯電器。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の帯電器を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
環境計測センサと加熱制御手段とを備え、
前記環境計測センサは、前記放電ワイヤ近傍の温度及び湿度を計測し、
前記加熱制御手段は、環境計測センサにより、低温かつ乾燥した状態が計測された場合及び高温かつ多湿の状態が計測された場合には前記加熱手段に前記放電ワイヤを加熱させ、低温かつ多湿の状態が計測された場合及び高温かつ乾燥した状態が計測された場合には前記加熱手段に前記放電ワイヤの加熱を停止させる請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この本発明は、感光体や中間転写体等の画像担持体の帯電状態をコロナ放電手段により制御する帯電器及び該帯電器を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電させた感光体を露光及び現像することによりトナー像を形成する電子写真方式の画像形成装置では、形成される画像を高画質にするために感光体を均一に帯電させることが重要である。感光体を帯電させる方式には、感光体に接触して帯電させる方式の他、接触せずに帯電させる方式がある。感光体に接触せずに帯電させる帯電器は、例えば、感光体と一定の間隙を設けて配置した放電ワイヤからコロナ放電を発生させる。広がりをもって被帯電面を帯電させるコロナ放電を用いれば、感光体を一様に帯電して高精細かつ高画質の画像を形成できる一方、オゾンや窒素酸化物(NOx)等の副物質が生成される。
【０００３】
放電により発生するオゾンは、感光体の表面を酸化させたり他の部品を劣化させるため、形成する画像の品質を損なわせる。NOxは水分と反応して硝酸を生成し、さらに金属と反応して金属硝酸塩を生成する。硝酸や金属硝酸塩は低湿環境下では高抵抗であるため、放電ワイヤに付着すると、放電を不安定にして感光体の帯電ムラを引き起こし、画像品質を劣化させる。
【０００４】
特許文献１には、放電ワイヤの後方で、放電ワイヤの長手方向に沿って開口し、開口部に開閉可能なカバー体と、オゾン吸引用孔部とを設けた放電手段を備え、放電手段内のオゾンガスのみが吸引される程度の気流を生じ、感光体上の残留トナーの吸い上げを行うことなく、放電手段内からのオゾンガスの排出を可能とすることにより、オゾンガスによる感光体の劣化を防止できる画像形成装置が提案されている。
【０００５】
特許文献２には、帯電ワイヤ放電の表面にセラミックス膜を形成して、帯電ワイヤ電極への微粒子の付着を防止するとともに帯電ワイヤ電極の消耗を防止することにより、帯電ムラを防止する画像形成装置が提案されている。
【０００６】
特許文献３には、コロナ帯電器のシールドケースを加熱してシールドケースの水分を除去することにより、シールドケースに付着した電解質の影響で抵抗が変化して帯電ムラを生ずることを防止する画像形成装置が提案されている。
【０００７】
特許文献４には、帯電電極の覆い部材に設けた加熱手段により、覆い部材または覆い部材周辺の大気を加熱して帯電装置の放電空間部分の湿度を低減することにより、帯電装置に印加する電圧の低減、オゾン発生量の低減、外部湿度条件に影響のない均一で安定した放電を得る画像形成装置が提案されている。
【０００８】
特許文献５には、放電ワイヤを加熱手段で400℃から300℃に加熱することにより、オゾンやNOxを発生源に近い場所で加熱分解するコロナ放電装置が提案されている。特許文献５では、放電ワイヤ表面と周囲との湿度勾配により対流を発生させて放電生成物の滞留を防止できるとともに、放電ワイヤの表面を高温度にして清浄に維持することで安定した放電を維持できる。
【０００９】
しかしながら、特許文献５のように放電ワイヤの温度が400℃から300℃程度であるとNOxを充分に分解できないため、より高温にすることが望ましい。放電ワイヤを高温にする場合、放電ワイヤの温度分布が不均一であると、放電ワイヤの一部しか放電生成物の分解に寄与しなかったり、全体を一定温度以上にするために多量の電流を流す必要が生じる。放電ワイヤの電流密度が過大になると、エレクトロマイグレーションにより放電ワイヤの表面が変形したり放電ワイヤが断線する
【００１０】
さらに、放電ワイヤを高温にすると熱膨張によりたるみ、感光体との距離が変化して放電特性が変化する。熱膨張による放電ワイヤのたるみを吸収するため、スプリング等の弾性部材で高温度の放電ワイヤに張力を加えながら張架すると、放電ワイヤが変形して断線しやすく、また、極細線のワイヤに張力を負荷なく張架することはばらつきの管理において困難であり、弾性部材から熱が放散して放電ワイヤの温度分布が不均一となる。
【特許文献１】特開平８−４４２５９号公報
【特許文献２】特開平８−２０２１２１号公報
【特許文献３】特開２００１−２２１５８号公報
【特許文献４】特開２００１−１０９２２９号公報
【特許文献５】特開２００１−３１２１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、放電ワイヤを均一な温度分布に維持しながら安定して放電できる帯電器及び該帯電器を備えた画像形成装置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】
【００１２】
この発明の帯電器は、支持部材と放電ワイヤと放電電源と加熱手段とを備える。支持部材は、放電ワイヤを被帯電体に近接して張架し、放電電源は、放電ワイヤと被帯電体との間に電圧を印加し、放電ワイヤは、被帯電体との間で放電を起こす。加熱手段は、放電ワイヤの支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する手段と放電ワイヤの支持部材から比較的遠い領域に近接して発熱する手段とを有し、放電ワイヤの支持部材に比較的近い領域を放電ワイヤの支持部材から比較的遠い領域より高い温度で加熱する。
【００１３】
放電ワイヤに電流を流して発熱させる放電ワイヤ加熱電源を備え、放電ワイヤは、支持部材に比較的近い高抵抗の領域と、支持部材から比較的遠い低抵抗の領域とを有するとよい。放電ワイヤに電流を流して発熱させる放電ワイヤ加熱電源を備え、放電ワイヤは、支持部材に比較的近い螺旋形状の領域と、支持部材から比較的遠い直線形状の領域とを有するとよい。
【００１４】
加熱手段は、放電ワイヤの支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する手段及び放電ワイヤの支持部材から比較的遠い領域に近接して発熱する手段の表面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆されているとよい。放電ワイヤの表面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆されているとよい。放電ワイヤを覆うシールドケースの内面を、放電により生成される物質を分解する触媒材料層で被覆するとよい。
【００１５】
この発明の画像形成装置は上記いずれかの帯電器を備える。画像形成装置に環境計測センサと加熱制御手段とを備え、環境計測センサは放電ワイヤ近傍の温度及び湿度を計測し、加熱制御手段は環境計測センサにより低温かつ乾燥した状態が計測された場合及び高温かつ多湿の状態が計測された場合には加熱手段に放電ワイヤを加熱させ、低温かつ多湿の状態が計測された場合及び高温かつ乾燥した状態が計測された場合には加熱手段に放電ワイヤの加熱を停止させる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、支持部材を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤの両端部を中央部より加熱しやすくして放電ワイヤ全体の温度分布を均一にして放電電圧を安定化するとともに、放電電圧を下げることができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、さらに、支持部材を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤの両端部を中央部より加熱しやすくして放電ワイヤ全体の温度分布を均一にして放電電圧を安定化するとともに、放電電圧を下げることができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、放電ワイヤの電流による劣化を防止して放電特性を長期間安定化できるとともに、放電ワイヤが熱膨張及び熱収縮する場合に直線形状の領域と直交する方向への変位を少なくして放電ワイヤと被帯電体との距離を維持して放電特性を維持でき、高温になった放電ワイヤの熱膨張及び熱収縮を螺旋形状の領域で吸収することにより、放電ワイヤの高温で脆弱となった部分へ機械的ストレスが加わることを防止して断線を防止できる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、放電により生成される物質を発生源近くで分解して拡散を防止できるとともに、２次生成物質の発生を防止できる。請求項５の発明によれば、放電により生成される物質を発生源近くで分解して拡散を防止できるとともに、２次生成物質の発生を防止できる。請求項６の発明によれば、放電により生成される物質を発生源近くで分解して拡散を防止できるとともに、２次生成物質の発生を防止できる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、放電ワイヤを均一な温度分布にして低い放電電圧で安定した放電を行いながら画像を形成することができる。請求項８の発明によれば、放電ワイヤ近傍の環境に依存して放電ワイヤの温度を制御することにより放電特性を安定化させて画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
第１の実施形態の画像形成装置１は、図１の構成図に示すように、光書込ユニット２と感光体３と帯電器４と現像器５と除電ランプ６と給紙ユニット７と転写用電極８と分離用電極９と除電ランプ１０とクリーニング装置１１と搬送ベルト１２と定着装置１３と制御部１４とを備える。なお、画像形成装置は、感光体や中間転写体等の画像担持体に静電潜像を形成する前の帯電やトナー像形成後の除電等の画像形成プロセスにおいて帯電器を用いるものであれば他の構成の印刷装置、複写機、ＦＡＸ等であってもよい。
【００２２】
光書込ユニット２は、画像処理部２０とレーザドライバユニツト２１と半導体レーザー２２とポリゴンミラー２３とスキャナーモータ２４とを有する。画像処理部２０で入力された画像データをシェーデイング補正、γ変換による階調補正、多値化処理による中間調の再現等により信号処理した後、レーザドライバユニツト２１に入力する。レーザドライバユニツト２１は、画像処理部２０で信号処理された画像データに従って半導体レーザー２２を点灯させて、スキャナーモータ２４により回転するポリゴンミラー２３にレーザー光を照射することにより感光体３の回転方向と垂直方向にレーザー光を走査する。
【００２３】
回転方向３１の方向に回転する被帯電体としての感光体３は、負の高圧電流を供給されてコロナ放電する帯電器４によって一様に負に帯電され、半導体レーザー２２から照射されるレーザー光の走査により静電潜像が形成され、現像器５により現像されてトナー像が顕像化され、表面に残留する負の帯電が除電ランプ６により消去される。
【００２４】
給紙ユニット７は、給紙カセット７０と給紙ローラー７１とレジストセンサー７２とレジストローラー７３とを有する。給紙カセット７０から給紙ローラー７１の回転により送られる記録紙は、レジストセンサー７２で検出されてレジストローラー７３に突き当てた状態で一時停止し、感光体４に現像された画像にタイミングをあわせて、レジストローラー７３を回転させることにより感光体３に達する。感光体３に形成されたトナー像は、高電圧発生装置から正の高電圧を供給されている転写用電極８により、感光体３に送られた記録紙に転写される。トナー画像が転写された記録紙は、高電圧発生装置からＡＣ高電圧を供給されている分離用電極９により除電されて感光体３から分離される。
【００２５】
転写を完了した感光体３は、残留する電荷を除電ランプ１０の照射により除去され、僅かに残留するトナーをクリーニング装置１１で掻き取られ、次の画像形成に備える。トナー画像が転写されて感光体３から分離された記録紙は、搬送ベルト１２により定着装置１３に送られ、定着装置１３の上ローラーと下ローラーとの間を通過しながら加圧及び加熱されることによりトナー画像が定着されて排紙される。制御部１４は、画像形成装置１の全体の動作を制御する。
【００２６】
帯電器４は、図２の断面図に示すように放電ワイヤ４０と支持部材４１とシールドケース４２と放電電源４３と加熱部４４とを有する。放電ワイヤ４０は感光体３に近接して感光体３の表面が移動する方向と直交する方向に張架されて、両端を支持部材４１により支持されている。支持部材４１は絶縁性の物質で形成され、放電ワイヤ４０の感光体３側の面以外を覆うように形成されたシールドケース４２の内部に固定されている。放電電源４３は放電ワイヤ４０と感光体３との間に高電圧を印加して、放電ワイヤ４０と感光体３との間にコロナ放電を発生させる。
【００２７】
加熱部４４は、加熱ワイヤ４４１と３つの調整抵抗４４３と加熱電源４４４とを有する。ニクロムやタンタル等の発熱材料で形成された加熱ワイヤ４４１は、5〜100μm程度の距離で放電ワイヤ４０に沿って隣接して配置され、放電ワイヤ４０の支持部材に比較的遠い領域に近接して発熱する中央部の領域４４２ａと、放電ワイヤ４０の支持部材に比較的近い領域に近接して発熱する両端部の領域４４２ｂ及び領域４４２ｃとで構成される。加熱ワイヤ４４１の中央部の領域４４２ａに調整抵抗４４３ａが並列に接続され、加熱ワイヤ４４１の両端部の領域４４２ｂ及び領域４４２ｃにそれぞれ調整抵抗４４３ｂ及び４４３ｃが並列に接続されている。両端部の調整抵抗４４３ｂの抵抗値Ｒｂ及び調整抵抗４４３ｃの抵抗値Ｒｃは、中央部の調整抵抗４４３ａの抵抗値Ｒａよりも大きい。加熱電源４４４は、加熱ワイヤ４４１の両端に電圧を印加して、流れる電流により加熱ワイヤ４４１をジュール発熱させ、雰囲気の温度を上げることにより隣接する放電ワイヤ４０の温度を上げる。放電ワイヤ４０と加熱ワイヤ４４１とを別にすることで、加熱ワイヤ４４１として発熱に適した材料を用いることができる。
【００２８】
放電ワイヤ４０が加熱されると、近傍の空気が暖められて放電ワイヤ４０付近の圧力が下がる。放電ワイヤ４０近傍の圧力Ｐに放電ワイヤ４０と感光体３との距離dを掛けた値が放電電圧となることを示すパッシェンの法則Ｖ=Ｐ×ｄによると、放電ワイヤ４０の温度を高温にして放電ワイヤ４０近傍の圧力Ｐを下げると放電電力Ｖが下がるため、オゾン等の生成量を減少させることができる。
【００２９】
加熱ワイヤ４４１の両端付近の領域４４２ｂ及び領域４４２ｃに印加される電圧は、加熱ワイヤ４４１の中央部の領域４４２ａに印加される電圧より高くなり、加熱ワイヤ４４１の両端付近は中央部よりも高温になるため、隣接する放電ワイヤ４０の両端付近は中央部よりも加熱されやすくなる。図３（ａ）に示すように支持部材４１を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ４０の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、図３（ｂ）に示すように放電ワイヤ４０全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ４０の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができるとともに、放電ワイヤ４０のうち温度の低い領域において放電を行うために必要とされる高い放電電圧が不要になり放電電源４３の容量を軽減できる。なお、加熱ワイヤ４４１を３つの領域に分ける他、複数であれば他の数であってもよい。
【００３０】
この画像形成装置１によれば、放電ワイヤを均一な温度分布にして低い放電電圧で安定して画像を形成することができる。
【００３１】
第２の実施形態の帯電器４５０が有する加熱ワイヤ４５１は、全体的に均一な抵抗値をもち、図４の断面図に示すように中央部の方が両端部よりも放電ワイヤ４０との距離が遠くなるように配置される。例えば、両端部の距離d1は5〜100μmであり、中央部の距離d2は両端部の距離d1の2倍〜10倍である。放電ワイヤ４０のうち、加熱ワイヤ４５１との距離が遠い中央部よりも、加熱ワイヤ４５１との距離が近い両端部の方が加熱されやすい。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３２】
支持部材４１を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ４０の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、放電ワイヤ４０全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ４０の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができるとともに、放電ワイヤ４０のうち温度の低い領域において放電を行うために必要とされる高い放電電圧が不要になり放電電源４３の容量を軽減できる。
【００３３】
なお、加熱ワイヤ４５１と放電ワイヤ４０との距離は、端部から中央部に向けて直線的に遠くなるようにする他、加熱ワイヤ４５１を複数の領域に分割して多段的に距離を変化させてもよく、熱伝導量が加熱ワイヤ４５１と放電ワイヤ４０との距離の２乗に反比例することに基づき、加熱ワイヤ４５１の温度分布に応じて距離を変化させてもよい。
【００３４】
第３の実施形態の帯電器４６０が有する加熱ワイヤ４６１は、図５（ａ）の断面図に示すように、感光体３に近接して感光体３の回転軸方向に沿って直線的に張架されて、両端を支持部材４１により支持されており、図５（ｂ）の断面図に示すような中央部の直径d3が、図５（ｃ）の断面図に示すような両端部の直径d4よりも大きい。例えば、中央部の直径d3は両端部の直径d4よりも1.2倍〜2.5倍程度大きくする。加熱ワイヤ４６１の中央部と両端部とが同一の直径であれば、支持部材４１への熱拡散を生じる放電ワイヤ４０の両端部が中央部に比べて温度が低くなるのに対し、加熱ワイヤ４６１の両端部の直径を中央部の直径よりも小さくして両端部の抵抗値を中央部の抵抗値よりも大きくし、加熱ワイヤ４６１の両端部のジュール発熱を中央部より多くして熱容量の小さい両端部の温度を上がりやすくすることにより、放電ワイヤ４０の両端部を加熱されやすくし、支持部材４１への熱拡散による温度の低下を補って、放電ワイヤ４０全体を均一な温度分布にすることができる。他の構成は第１の実施形態と同様である。なお、加熱ワイヤ４６１の中央部の抵抗値を両端部に比べて小さくしてジュール発熱量を少なくし、両端部の熱容量を中央部に比べて小さくすれば、例えば、図６に示すように直径の均一な加熱ワイヤ４６２の中央部のみに別の加熱ワイヤ４６３を均一に巻きつけたものであってもよい。
【００３５】
支持部材４１を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ４０の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、放電ワイヤ４０全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ４０の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができるとともに、放電ワイヤ４０のうち温度の低い領域において放電を行うために必要とされる高い放電電圧が不要になり放電電源４３の容量を軽減できる。
【００３６】
第４の実施形態の帯電器４７０は、図７の断面図に示すように放電ワイヤ４７１と支持部材４１とシールドケース４２と放電電源４３と放電ワイヤ加熱電源４７２とを有する。放電ワイヤ４７１は感光体３に近接して感光体３の表面が移動する方向と直交する方向に張架されて、両端を支持部材４１により支持され、両端部の近傍には１巻きの螺旋領域４７３をもち、両端の螺旋領域４７３の間には直線領域４７４をもつ。支持部材４１は、放電ワイヤ４７１の感光体３側の面以外を覆うように形成されたシールドケース４２に固定されている。放電電源４３は放電ワイヤ４７１と感光体３との間に高電圧を印加して、放電ワイヤ４７１と感光体３との間にコロナ放電を発生させる。放電ワイヤ加熱電源４７２は、放電ワイヤ４７１の両端に電圧を印加して、流れる電流により放電ワイヤ４７１をジュール発熱させる。螺旋構造により放電ワイヤ４７１が近接して密になる螺旋領域４７３は、発生した熱が集中して温度上昇することにより抵抗値が大きくなりジュール発熱量が増してさらに温度上昇するため、直線領域４７４よりも加熱されやすく、放電ワイヤ４７１の両端部における支持部材４１への熱拡散による温度の低下を補って、放電ワイヤ４７１全体を均一な温度分布にすることができる。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３７】
支持部材４１を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ４７１の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、放電ワイヤ４７１全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ４７１の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができる。放電ワイヤ４７１全体の温度分布が均一な場合には、放電ワイヤ４７１の中央部に局所的に高温に発熱する領域がある場合と比べ、放電ワイヤ４７１全体の抵抗値が大きくなり、放電ワイヤ４７１全体を所定の温度に上昇させるために必要な電流密度が小さくなるため、放電ワイヤ４７１に許容される電流密度に対して実際の電流密度に余裕が生じ、放電ワイヤ４７１の電流による劣化を防止して放電特性を長期間安定化できる。放電ワイヤ４７１の温度分布を均一化すると放電電圧を下げられるため放電電源４３の容量を軽減できる。
【００３８】
放電ワイヤ４７１が熱膨張及び熱収縮する場合、螺旋領域４７３が径方向に変移して直線領域４７４を直線に沿う方向に変移させるため、直線領域４７４と直交する方向への変位を少なくでき、放電ワイヤ４７１と感光体３との距離を維持して放電特性を維持できる。高温になった放電ワイヤ４７１の熱膨張及び熱収縮を螺旋領域４７３で吸収することにより、放電ワイヤ４７１の高温で脆弱となった部分へ機械的ストレスが加わることを防止して断線を防止できる。
【００３９】
放電ワイヤの製造における、線材原料中の不純物、線引き時の温度、焼きなまし、温度分布、テンション、回転、ねじれ、巻き取り、表面研磨等の製造条件、表面の傷、結晶のならび、結晶粒界の析出物等が要因となり、高温度で発熱した放電ワイヤは、結晶面角度等に応じての線形の細りやねじれを生じやすく、過剰発熱した放電ワイヤは、結晶欠陥、不純物の結晶粒界への析出、ねじれの残留応力の潜在的な要因により、結晶粒界面ですべりを発生する等により断線を発生しやすい。例えば図８（ａ）に示すようなタングステン結晶粒界をもつ放電ワイヤ４７５は、図８（ｂ）に示すような結晶粒界面で発生するすべり等により断線を発生しやすい。高温になった放電ワイヤ４７５の熱膨張及び熱収縮を螺旋領域４７３で吸収することにより、放電ワイヤ４７５の高温で脆弱となった部分へ機械的ストレスが加わることを防止して断線を防止できる。
【００４０】
螺旋領域４７３で熱膨張及び熱収縮を緩和するため振動を抑制でき、外部振動による共振を増幅させないため放電特性を安定させることができる。より大きな張力で維持する場合は、図９に示すように放電ワイヤ４７１の両端部を複数の螺旋を重ねたスプリング状の螺旋領域４７６とすることが望ましい。さらに、第１の実施形態から第３の実施形態の帯電器に放電ワイヤ４７１と放電ワイヤ加熱電源を併設することにより、さらに放電ワイヤ４７１全体の温度分布を均一にできる。
【００４１】
第５の実施形態の帯電器は、図１０の断面図に示すように表面に触媒材料層４８２をもつ放電ワイヤ４８１を第１から第４の実施形態の帯電器に使用したものである。放電ワイヤ４８１表面の触媒材料層４８２は、貴金属元素、アルカリ類酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、それらの複合材料、例えばPt、Pd、Rh、TiO2、SnO2を、液相めっき、電着、静電塗布、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法で、ナノメートルからマイクロメートル程度の薄膜状に形成される。
【００４２】
触媒材料層４８２を設けることで、放電ワイヤ４８１近傍で生成されるオゾン、NOx、SOx等を発生源近くで分解できるため拡散を防止でき、オゾン、NOx、SOx等が水分と結合して２次生成物質を発生させることを防止できる。また、触媒材料層４８２を加熱ワイヤにより加熱することで触媒作用を活性化させやすい。第１から第４の実施形態において放電ワイヤを均一な温度分布にさせることができるため、放電ワイヤを５００℃程度まで高温度にでき、触媒材料層の活性度を高められる。触媒材料層をもつため、放電ワイヤをタングステンで形成する他、ステンレスや、電熱材料として適格なニクロム、タンタル等で形成してもよい。
【００４３】
なお、触媒材料層４８２における触媒作用の効率を高めるため、触媒材料層４８２の表面を凹凸形状としたり多孔構造とすることにより表面積を大きくすることが望ましく、さらに、放電ムラで剥離を生じないように凹凸形状や多孔構造を緻密化することが望ましい。
【００４４】
加熱された放電ワイヤ４８１は内部から外部へ温度が低くなることから、触媒材料層４８２を、内側の金属酸化物ZnOの層と外側の貴金属Pdの層との積層構造とし、400℃付近の比較的高温で触媒作用の効率が高い金属酸化物ZnOでNOxを分解し、350℃付近の比較的低温で触媒作用の効率が高い貴金属Pdでオゾンを分解するようにするとよい。
【００４５】
なお、第１から第３の実施形態の加熱ワイヤの表面に触媒材料層を形成してもよく、幅射熱を多少うけて温度上昇するシールドケース４２の内面に触媒材料層を形成してもよい。放電ワイヤ近傍で生成されるオゾン、NOx、SOx等の発生量が多い場合、シールドケースを加熱したり、放電生成物をファンでシールドケースの触媒材料層にあてて分解することにより、オゾン、NOx、SOx等を積極的に分解できる。
【００４６】
第６の実施形態の帯電器は、図１１の構成図に示すように第１の実施形態の帯電器４において、第１の環境計測センサ４９１と第２の環境計測センサ４９２と加熱制御部４９３とを有する。第１の環境計測センサ４９１は放電ワイヤ４０の近傍の温度及び湿度を計測する。第２の環境計測センサ４９２は画像形成装置の外部の温度及び湿度を計測する。加熱制御部４９３は、第１の環境計測センサ４９１により、低温かつ乾燥した状態が計測された場合、または高温かつ多湿の状態が計測された場合には放電ワイヤ４０の温度を上昇させてオゾン、NOx等の分解を促進し、低温かつ多湿の状態や高温かつ乾燥した状態が計測された場合には、放電ワイヤ４０の温度を下げる。
【００４７】
放電ワイヤ４０の近傍の環境に依存して放電ワイヤ４０の温度を制御することにより放電特性を安定化できる。放電ワイヤ４０の近傍の環境が急変しやすい画像形成装置の始動時に、第１の環境計測センサ４９１及び第２の環境計測センサ４９２により画像形成装置の内外の環境を詳細に計測することにより、放電ワイヤ４０の温度を制御して放電特性を安定化することができる。第２の環境計測センサ４９２により画像形成装置の外部の環境をあらかじめ計測し、外部の環境が放電ワイヤ４０の近傍の環境に与える変化を事前予測するようにするとよく、例えば、外部の温度が低下した場合には、内部の温度の低下を予測して加熱電源４４４を加熱制御部４９３で制御し加熱ワイヤ４４１の温度を上げて、放電ワイヤ４０の温度を上昇させたり、外部の温度が上昇した場合には、内部の温度の上昇を予測して放電ワイヤ４０の温度を低下させるとよい。また、加熱制御部４９３により現像サイクル間隔で間欠的に加熱ワイヤ４４１への電力供給を付加してもよく、最小の発熱量で放電ワイヤ４０を加熱することにより省電力の画像形成装置を構成できる。
【００４８】
なお、環境計測センサは、温度及び湿度を計測する他、水分密度、ガス、圧力、気流、炭化水素濃度等を計測するようにし、放電ワイヤ４０の近傍の環境と画像形成装置の外部の環境とを計測し、あらかじめ画像形成装置の外部の環境を計測して、放電ワイヤ４０の近傍の環境の変化を事前予測するようにしてもよい。
【００４９】
放電ワイヤ４０を均一な温度分布にできるためオゾンやNOxの分解効率が高く、熱容量の大きなケーシングを加熱してオゾンやNOxの分解を補助する必要がなく、感光体への熱影響を抑制できる。なお、分解温度の異なるオゾン及びNOxの濃度を成分ごとに環境計測センサ４９１及び環境計測センサ４９２で計測し、計測結果に基づいて加熱制御部４９３によりオゾンとNOxとのうち高濃度のものの分解温度に放電ワイヤ４０の温度を制御すると、より効果的に分解することができるとともに、放電ワイヤ４０の温度が均一に維持されていることからオゾン及びNOxをそれぞれの分解温度で効率よく分解できる。支持部材４１を通じて熱が拡散しやすい放電ワイヤ４０の両端部を中央部より加熱しやすくすることにより、放電ワイヤ４０全体の温度分布を均一にできる。放電ワイヤ４０の温度分布を均一にすることにより、放電を安定させることができるとともに、放電ワイヤ４０のうち温度の低い領域において放電を行うために必要とされる高い放電電圧が不要になり放電電源４３の容量を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】第１の実施形態の帯電器の構成図である。
【図３】放電ワイヤ中の位置と温度との関係を示す図である。
【図４】第２の実施形態の帯電器の構成図である。
【図５】第３の実施形態の帯電器の構成図および放電ワイヤの断面図である。
【図６】第３の実施形態の他の帯電器の構成図および放電ワイヤの断面図である。
【図７】第４の実施形態の帯電器の構成図である。
【図８】放電ワイヤの断線発生要因を示す図である。
【図９】複数の螺旋をもつ放電ワイヤの螺旋領域の拡大図である。
【図１０】第５の実施形態の放電ワイヤの断面図である。
【図１１】第６の実施形態の帯電器の構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１；画像形成装置、２；光書込ユニット、３；感光体、４；帯電器、５；現像器、
６；除電ランプ、７；給紙ユニット、８；転写用電極、９；分離用電極、
１０；除電ランプ、１１；クリーニング装置、１２；搬送ベルト、１３；定着装置、
１４；制御部、２０；画像処理部、２１；レーザドライバユニツト、
２２；半導体レーザー、２３；ポリゴンミラー、２４；スキャナーモータ、
３１；回転方向、４０；放電ワイヤ、４１；支持部材、４２；シールドケース、
４３；放電電源、４４；加熱部、７０；給紙カセット、７１；給紙ローラー、
７２；レジストセンサー、７３；レジストローラー、４４１；加熱ワイヤ、
４４２；領域、４４３；調整抵抗、４４４；加熱電源、４５０；帯電器、
４５１；加熱ワイヤ、４６０；帯電器、４６１；加熱ワイヤ、４６２；加熱ワイヤ、
４６３；加熱ワイヤ、４７０；帯電器、４７１；放電ワイヤ、
４７２；放電ワイヤ加熱電源、４７３；螺旋領域、４７４；直線領域、
４７５；放電ワイヤ、４７６；螺旋領域、４８１；放電ワイヤ、４８２；触媒材料層、
４９１；第１の環境計測センサ、４９２；第２の環境計測センサ、４９３；加熱制御部。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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