(57)【要約】【課題】複数の放電ワイヤを有するコロナ帯電装置において、放電ワイヤの相互作用によるワイヤの振動を効果的に抑制する手法を提供する。【解決手段】コロナ放電により対象物を帯電させる装置であって、２本の放電ワイヤと、各放電ワイヤの両端部をそれぞれの支持点で支持し、２本の放電ワイヤを並行に張架する支持部材と、各放電ワイヤに給電する給電端子とを備え、一方の放電ワイヤの支持点間の間隔と他方の放電ワイヤの支持点間の間隔とが互いに異なることを特徴とするコロナ帯電装置。【選択図】図１
2008116724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロナ放電により対象物を帯電させる装置であって、
２本の放電ワイヤと、
各放電ワイヤの両端部をそれぞれの支持点で支持し、２本の放電ワイヤを並行に張架する支持部材と、
各放電ワイヤに給電する給電端子とを備え、
一方の放電ワイヤの支持点間の間隔と他方の放電ワイヤの支持点間の間隔とが互いに異なることを特徴とするコロナ帯電装置。
【請求項２】
前記支持点の間隔が広いほうの放電ワイヤにおける支持点の間隔をＬｗ、狭い方の放電ワイヤにおける支持点の間隔をＬｎとするとき、両者の比が、
Ｌｎ／Ｌｗ  ≦  ０．９７
である請求項１記載のコロナ帯電装置。
【請求項３】
各支持部材は、一端側の支持点と他端側の支持点とのワイヤ張架方向における中点の位置が、各放電ワイヤ間でそれぞれ異なるように配置される請求項１記載のコロナ帯電装置。
【請求項４】
ワイヤ張架方向における中点のズレ量は、４ミリメートル以上である請求項３記載のコロナ帯電装置。
【請求項５】
前記支持部材は、放電ワイヤと対象物との最短距離を規定する位置決め部材である請求項１記載のコロナ帯電装置。
【請求項６】
前記支持部材は、コロナ放電時に発生する放電ワイヤの振動を抑制する振動防止部材である請求項１記載のコロナ帯電装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つの記載のコロナ帯電装置を備えてなる電子写真方式の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２以上の放電ワイヤを有するコロナ帯電装置およびそれを備えてなる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置の帯電装置として、張架された放電ワイヤに高電圧を印加してコロナ放電させ、感光体や用紙を帯電あるいは除電するコロナ帯電装置が知られている。中でも、高速機用に、複数の放電ワイヤを感光体の移動方向に沿って配置したものが用いられることがある。高速で移動する感光体の表面を安定して帯電させるため、移動方向に十分な幅の帯電領域を形成するためである。
【０００３】
しかし、放電ワイヤをコロナ放電させると、放電ワイヤの張架方向に直交する方向に放電ワイヤが振動の振動が生じることが知られている。放電ワイヤが振動すると、放電が安定せず、断線の原因にもなる。そこで、放電ワイヤの振動を抑制するために、放電ワイヤに防振リングを付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、振動防止部材（防振部材）を放電ワイヤに近接又は接触させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
コロナ放電に伴って放電ワイヤが振動する理由については、例えば、前記特許文献１に知見が記載されている。それによれば、電圧が印加された放電ワイヤには、異極性の電極やシールド板との間にクーロン力が働く。このクーロン力は一定ではなく、放電ワイヤに印加される電圧の変動に応じて変化する。また、コロナ放電自体が非常に短い時間間隔で断続的に発生するので、クーロン力もそれにつれて変動する。放電ワイヤに作用するクーロン力の変動に伴って、放電ワイヤは振動する。前記振動は、放電ワイヤの質量、張力、長さによって決まる固有振動周波数でより大きな振動へと発展する。図５は、従来のコロナ帯電器１０１の構造を示す説明図である。コロナ帯電器１０１は、外部の高圧電源から給電端子１２９を解して放電ワイヤ１１１および１１３に電圧が印加される。印加された電圧によって、放電ワイヤ１１１および１１３がコロナ放電し、それに対向して配置された図示しない対象物を帯電させる。電圧は、接地されたシールドケース１２３を基準電位として印加される。正極性の電圧が印加された場合、放電電流は、各放電ワイヤ１１１、１１３からシールドケース１２３へ流れる。シールドケース１２３は、接地端子１３１を介して、図示しないフレームに接地される。図６は、従来から知られている、コロナ放電時に放電ワイヤが振動する様子を示す説明図である。放電ワイヤ１１１、１１３に同様の振動が生じる。図６に示すように、放電ワイヤ１１１は、両端の支持点１１５と１１７との間で振動する。図６（ａ）は１次モード、図６（ｂ）は２次モード、図６（ｃ）は、３次のモードの例であるが、さらに高次のモードの振動もあり得る。
【特許文献１】特開昭５１−１６０３７号公報
【特許文献２】特開平５−６４７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の放電ワイヤを有するコロナ帯電装置では、特に並行する２本のワイヤの間にもクーロン力が作用し、互いの振動が助長されてしまう。単一の放電ワイヤのものに比べて、放電ワイヤの断線が生じ易いことが経験的に知られている。高速機は、画像形成装置の稼働率の高い顧客に使用されるので、中低速機よりもメンテナンスの周期を長くすることが強く求められる。また、放電ワイヤの断線等によるダウンタイムは、顧客の作業効率を低下させることになるため、ダウンタイムの低減が強く求められる。
【０００６】
防振部材等を用いた振動抑制対策がとられるのは勿論であるが、これは、単一の放電ワイヤにも講じられるものである。高速機用のコロナ帯電装置において、放電ワイヤの振動を効果的に抑制する手法が求められている。
【０００７】
この発明は、前述したような事情を考慮してなされたものであり、複数の放電ワイヤを有するコロナ帯電装置において、放電ワイヤの相互作用によるワイヤの振動を効果的に抑制する手法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、コロナ放電により対象物を帯電させる装置であって、２本の放電ワイヤと、各放電ワイヤの両端部をそれぞれの支持点で支持し、２本の放電ワイヤを並行に張架する支持部材と、各放電ワイヤに給電する給電端子とを備え、一方の放電ワイヤの支持点間の間隔と他方の放電ワイヤの支持点間の間隔とが互いに異なることを特徴とするコロナ帯電装置を提供する。
【０００９】
さらに、この発明は、前記コロナ帯電装置を備えてなる電子写真方式の画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のコロナ帯電装置は、一方の放電ワイヤの支持点間の間隔と他方の放電ワイヤの支持点間の間隔とが互いに異なるので、各放電ワイヤが異なる固有振動周波数を有する。従って、放電ワイヤ間の作用で互いの振動が助長されにくく、効果的に振動が抑制される。
【００１１】
前記支持点の間隔が広いほうの放電ワイヤにおける支持点の間隔をＬｗ、狭い方の放電ワイヤにおける支持点の間隔をＬｎとするとき、両者の比が、
Ｌｎ／Ｌｗ  ≦  ０．９７
であってもよい。このようにすれば、各放電ワイヤの固有振動周波数に十分な差異が確保される。
【００１２】
また、各支持部材は、一端側の支持点と他端側の支持点とのワイヤ張架方向における中点の位置が、各放電ワイヤ間でそれぞれ異なるように配置されてもよい。このようにすれば、放電ワイヤの振動時、最大振幅の部分がズレるようにしているので、放電ワイヤ間の作用で互いの振動が助長されにくく、効果的に振動が抑制される。
さらに、ワイヤ張架方向における中点のズレ量は、４ミリメートル以上であってもよい。
【００１３】
前記支持部材は、放電ワイヤと対象物との最短距離を規定する位置決め部材であってもよい。ここで、位置決め部材は、放電ワイヤと対象物との最短距離を直接的に規定するものであってもよい。このようにすれば、位置決め部材を用いて各放電ワイヤの張架長さを規定できるので、単純な構造で放電ワイヤの振動を抑制することができる。
【００１４】
あるいは、前記支持部材は、コロナ放電時に発生する放電ワイヤの振動を抑制する振動防止部材であってもよい。このようにすれば、振動防止部材を用いて各放電ワイヤの張架長さを規定できるので、単純な構造で放電ワイヤの振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。以下の説明により、この発明をよりよく理解することが可能であろう。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、限定的なものではないと解されるべきである。
【００１６】
（コロナ帯電器の構造）
図１は、この発明のコロナ帯電器の構造の一例を示す説明図である。図１（ａ）は、正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。コロナ帯電器１には、２本の放電ワイヤ１１，１３が平行に張られている。放電ワイヤ１１の位置決め部の支持点１５と１７との間隔がＬ１、放電ワイヤ１３の位置決め部の支持点１９と２１との間隔がＬ２である。図１のコロナ帯電器１は、Ｌ１とＬ２とが等しくない、即ち、Ｌ２＞Ｌ１の関係にある点が、図５に示す従来のコロナ帯電器１０１と特に異なる。図５に示す従来のコロナ帯電ワイヤ１０１では、放電ワイヤ１１１の位置決め部の支持点１１５と１１７との間隔は、Ｌ０である。また、放電ワイヤ１１３の位置決め部の支持点１１９と１２１との間隔も、Ｌ０である。即ち、放電ワイヤ１１１と１１３における支持点の間隔は、共に等しく、Ｌ０である。この発明のコロナ帯電器１０１は、Ｌ２とＬ１とが等しくないので、従来のものに比べて放電ワイヤの相互作用によるって放電ワイヤの振動が助長されにくい。
【００１７】
また、図１のコロナ帯電器１において、放電ワイヤ１１，１３の一端を固定する固定ビス３３，３５が配置された側の支持点１５，１９は、放電ワイヤに沿う方向の位置が一致している。しかし、他方の支持点１７、２１は、放電ワイヤに沿う方向の位置が互いに異なる。従って、放電ワイヤ１１の支持点１５と１７との中間の点Ｐ１と、放電ワイヤ１３の支持点１９と２１との中間の点Ｐ２との放電ワイヤに沿う方向における位置は、互いに異なる。点Ｐ１は、放電ワイヤ１１が１次モードで振動するとき、最大の振幅が存在する点である。同様に、点Ｐ２は、放電ワイヤ１３が一次モードで振動するとき、最大の振幅が存在する点である。Ｐ１とＰ２の位置を互いにずらすように支持点を配置することで、放電ワイヤ１１，１３の振動時の最短距離がより長くなる。このため、放電ワイヤ１１と１３との相互作用による振動が助長されにくい。
【００１８】
図２は、この発明のコロナ帯電器の構造の異なる一例を示す説明図である。図２のコロナ帯電器１は、放電ワイヤ１１の支持点１５と１７との中間にある点Ｐ３と、放電ワイヤ１３の支持点１９と２１との中間の点Ｐ２とのワイヤ張架方向の位置が一致している。しかし、放電ワイヤ１１の位置決め部の支持点１５と１７との間隔Ｌ３は、放電ワイヤ１３の位置決め部の支持点１９と２１との間隔Ｌ４よりも小さい。即ち、Ｌ３とＬ４とは異なる。従って、放電ワイヤ１１、１３の固有振動数は互いに異なり、両者の相互作用による振動の助長がおこりにくい。
【００１９】
図３は、この発明のコロナ帯電器の構造のさらに異なる一例を示す説明図である。図３のコロナ帯電器１は、放電ワイヤ１１の両端部が、防振部材の支持点１５ｂ、１７ｂで支持されている。位置決め部材による支持点１５ａ、１７ａは、防振部材の支持点１５ｂ、１７ｂよりもワイヤの端にあるため、放電ワイヤ１１は、支持点１５ｂ、１７ｂを節にして振動する。
【００２０】
（電子写真プロセス部の構成）
図４は、この発明の電子写真方式の画像形成装置が有する電子写真プロセスの各ステーションを模式的に示す説明図である。図４で、感光体ドラム４１の周囲に、電子写真プロセスの各ステーションが配置されている。感光体ドラム４１の上方にあって、鎖線で囲んだ部分はレーザー光学系である。レーザー光学系４０は、レーザー発光源である図示しない半導体レーザー素子から出射されたレーザービームをポリゴンミラー４４の周面で反射させて偏向走査し、感光体ドラム４１の表面を走査露光するものである。ポリゴンミラー４４は、ポリゴンミラー駆動モータ４３によって回転駆動される。回転するポリゴンミラー４４の多面体状の周面に反射したレーザービームは、紙面に垂直な方向に偏向され、ｆΘレンズ４５ａ、４５ｂ、シリンドリカルミラー４７を経て感光体ドラム４１の表面を露光する。レーザービームは、感光体ドラム４１の回転軸と平行な方向に前記表面を露光する。
【００２１】
また、感光体ドラム４１の周囲には、この発明のコロナ帯電器１およびコロナ帯電器１の放電ワイヤ１１、１３に電圧を印加する高圧電源１２からなる帯電ステーションが配置されている。帯電ステーションは、感光体ドラム４１の表面を一様に帯電させる。図４で、感光体ドラム４１は、矢印Ｒ方向に回転する。帯電ステーション対し、感光体ドラム４１の回転方向に沿う下流側には、前記レーザービームが感光体ドラム４１の表面に照射され、静電潜像が形成される露光ステーションが配置されている。
【００２２】
さらにその下流側には、現像ステーションが配置されている。現像ステーションは、現像槽４９、現像槽４９内に配置された現像ローラ４９ａおよび現像ローラ４９ａにバイアス電位を印加する現像バイアス電源４９ｂから構成される。現像ローラ４９ａは、感光体ドラム４１の表面に形成された静電潜像の各像領域における電位に応じて前記表面にトナーを付着させる。これによって、感光体ドラム４１の表面に、前記電位に応じた濃淡が形成される。これが、現像処理である。
【００２３】
現像ステーションの下流側には、現像により形成されたトナー画像に同期して給送される転写シート５１にトナーを転写させる転写ステーションが配置される。転写ステーションは、感光体ドラム４１に接する転写シート５１をその裏面側から帯電させる転写帯電器５３と転写帯電器５３の放電ワイヤに転写電圧を印加する転写電源５３ｂとから構成される。
【００２４】
また、転写ステーションの下流側には、転写後の転写シート５１を除電してそのコシにより転写シートを感光体ドラム４１から剥離させる剥離ステーションが配置される。剥離ステーションは、交流のコロナ放電を行う剥離チャージャ５７と、剥離チャージャ５７の放電ワイヤにコロナ放電電圧を印加する剥離用電源５７ｂとから構成される。剥離チャージャ５７は、転写後の転写シート５１を除電して感光体ドラム４１への静電吸着力を弱める。なお、転写帯電器５３および剥離チャージャ５７のそれぞれに、この発明のコロナ帯電器を適用してもよい。
【００２５】
剥離ステーションの下流側には、転写後の感光体ドラム４１の表面に光を照射して除電する除電ステーションが配置される。除電ステーションは、除電ランプ５９で構成される。さらに、除電ステーションの下流側には、感光体ドラム４１の表面を物理的にクリーニングするクリーニングステーションが配置される。クリーニングステーションは、弾性ブレードのエッジを感光体ドラム４１の表面に接触させて、前記表面に残留するトナー等を物理的に除去するクリーナ６１で構成される。
【００２６】
剥離ステーションで感光体ドラム４１から剥離した転写シート５１は、定着部６３へ導かれる。定着部６３は、転写シート上に転写されたトナーを加熱して溶融させ、トナーを転写シート５１上に定着させる。
【００２７】
（実験例）
表１は、図１のコロナ帯電器を装着した電子写真方式の画像形成装置を用いて、温度３０℃、湿度８０％の高温高湿環境下で約１００万枚の実写エージングを行ったときの、断線の有無、帯電不良の有無、放電ワイヤの振動の大小の比較結果を示す表である。放電ワイヤへの印加電圧は、約−５．５ｋＶ、感光体表面の移動速度は、４００ｍｍ／秒、Ｌ２の値は、３４０ｍｍである。また、放電ワイヤの材質は、タングステン、その直径は、３０μｍ、放電ワイヤの張力は、約１５０ｋｇ／ｍｍ2である。
【００２８】
【表１】
2008116724.tif 000003
【００２９】
表１で、左端の欄は、各放電ワイヤの支持点間の距離Ｌ１とＬ２との比の値である。比の値が１．００のものは、従来のコロナ帯電器である。断線の有無は、実写エージング中に放電ワイヤの断線が発生したか否かの結果である。帯電不良は、実写サンプルの画像に表れる搬送方向の周期的な濃淡ムラを目視で評価した結果である。濃度ムラの評価方法は、画像のベタ部に予め定められた許容基準を超えるムラが見られたり、画像の細線部のヤセ方に許容基準を超えるムラが見られたりしたものを濃度ムラ（帯電不良）「有」としている。
【００３０】
実写エージングの結果から、Ｌ１／Ｌ２が０．９９以下の範囲では、放電ワイヤの断線がなく、さらに、Ｌ１／Ｌ２が０．９７以下の範囲では、帯電不良による濃度ムラも見られない。したがって、各放電ワイヤの支持点の間隔は、Ｌ１／Ｌ２≦０．９７の関係を満足することが好ましい。
【００３１】
表１で、振動の大小は、前述の境界値となるＬ１／Ｌ２＝０．９７の場合の振動に対する大小を目視で確認した結果を示している。Ｌ１／Ｌ２の値が小さいほど、放電ワイヤの振動が小さいことがわかる。
【００３２】
また、表２は、ワイヤ張架方向における中点のズレ量、即ち、図１の点Ｐ１とＰ２とがワイヤ張架方向においてなす距離をパラメータとして、断線の有無、帯電不良ならびに振動の大小関係を示したものである。実写エージングの条件は、表１についての条件と同様である。
【００３３】
【表２】
2008116724.tif 000004
【００３４】
表２で、左端の欄は、中点のズレ量である。ズレ量が０ｍｍのものは、従来のコロナ帯電器である。表１と同様、断線の有無は、実写エージング中に放電ワイヤの断線が発生したか否かの結果である。帯電不良は、実写サンプルの周期的な濃淡ムラを目視で評価した結果である。
【００３５】
実写エージングの結果から、ズレ量が２ｍｍ以上の範囲では、放電ワイヤの断線がなく、さらに、ズレ量が４ｍｍ以上の範囲では、帯電不良による濃度ムラも見られない。したがって、各放電ワイヤの支持点の間隔は、ズレ量が４ｍｍ以上の関係を満足することが好ましい。
【００３６】
表１で、振動の大小は、前述の境界値となるズレ量４ｍｍの場合の振動に対する大小を目視で確認した結果を示している。ズレ量が大きいほど、放電ワイヤの振動が小さいことがわかる。
前述の実験例は、本願発明の一例を示すものであるが、この発明は、異なる条件にも適用され得るものである。例えば、放電ワイヤの直径は、３０μｍ以上、８０μｍ未満のものが一般的である。感光体表面の移動速度は、一般的に３００ｍｍ／秒以上である。放電ワイヤの材質としては、タングステンの他にも、ステンレスや、タングステン系の合金で、Ｗ、Ｗ−Ｍｏの合金が用いられる。その他、モリブデン、あるいはチタン、およびチタン系の合金などが用いられる。放電ワイヤへの印加電圧は、−５〜６ｋＶが一般的である。これによって、感光体の表面は、６００〜８００Ｖに帯電する。例えば、これらのものにも、この発明は適用可能である。
【００３７】
最後に、前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得ることは明らかである。そのような変形例は、この発明の特徴及び範囲に属さないと解されるべきものではない。本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更とが含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明のコロナ帯電器の構造の一例を示す説明図である。
【図２】この発明のコロナ帯電器の構造の異なる一例を示す説明図である。
【図３】この発明のコロナ帯電器の構造のさらに異なる一例を示す説明図である。
【図４】この発明のコロナ帯電器を用いた電子写真プロセスの各ステーションを模式的に示す説明図である。
【図５】従来のコロナ帯電器の構造を示す説明図である。
【図６】従来から知られている、コロナ放電時に放電ワイヤが振動する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１、１０１    コロナ帯電器
１２    高圧電源
１１、１３、１１１、１１３    放電ワイヤ
１５，１７，１９，２１、１１５、１１７、１１９、１２１    支持点
１５ａ、１７ａ、１９ａ、２１ａ  位置決め部の支持点
１５ａ、１７ａ、１９ａ、２１ａ  防振部材の支持点
２３、１２３    シールドケース
２５，２７、１２５、１２７    ホルダ
２９、１２９    給電端子
３１、１３１    接地端子
３３，３５、１３３、１３５    固定ビス
３７，３９、１３７、１３９    テンションスプリング
４０  レーザー光学系
４１    感光体ドラム
４３    ポリゴンミラー駆動モータ
４４    ポリゴンミラー
４５ａ、４５ｂ  ｆΘレンズ
４７    シリンドリカルミラー
４９    現像槽
５１    転写シート
５３    転写帯電器
５３ｂ  転写電源
５７    剥離チャージャ
５７ｂ  剥離用電源
５９    除電ランプ
６１    クリーナ
６３    定着部
１０３    対象物
【図１】
2008116724.tif 000005
【図２】
2008116724.tif 000006
【図３】
2008116724.tif 000007
【図４】
2008116724.tif 000008
【図５】
2008116724.tif 000009
【図６】
2008116724.tif 000010