(57)【要約】【課題】感光体を安定して均一に帯電させることのできる固体イオン発生器および画像形成装置を得る。【解決手段】静電潜像の形成される感光体１０１の長手方向に沿って配置され、感光体１０１の表面を均一に所定の電位に帯電させるイオン発生器２０２であって、少なくとも一方端がスプリング２０３により引っ張られて取り付けられた構成とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像の形成される感光体の長手方向に沿って配置され、感光体の表面を均一に所定の電位に帯電させるイオン発生器であって、
少なくとも一方端が弾性部材により引っ張られて取り付けられていることを特徴とするイオン発生器。
【請求項２】
前記弾性部材は、スプリングまたは板ばねであることを特徴とする請求項１記載のイオン発生器。
【請求項３】
前記弾性部材は導電性を有する部材で形成され、イオン発生器の少なくとも何れか一つの電極と導通されていることを特徴とする請求項１または２記載のイオン発生器。
【請求項４】
長さ方向に一対配置されて前記感光体との間隔を規制する位置決め部材に当接されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のイオン発生器。
【請求項５】
前記弾性部材の引っ張り力はイオン発生器の初期歪を伸ばす力以上に設定されていることを特徴とする請求項４記載のイオン発生器。
【請求項６】
前記イオン発生器に電圧を印加する給電端子の当該イオン発生器との接触位置は、前記位置決め部材と略同位置かこれよりも外側に設定されていることを特徴とする請求項４または５記載のイオン発生器。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のイオン発生器が用いられていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機など、特に固体イオン発生器を用いて感光体を帯電させる電子写真画像形成装置。
【０００２】
【従来の技術】
様々な記録装置の中でも、電子写真方式による画像形成装置はノンインパクト記録であるため騒音が少ないことや、文字が綺麗に記録できること、記録速度が高速であること、ランニングコストが比較的安いこと等の特長を持っているために、最近ではＯＡ機器の出力端末装置として利用されており、その市場も急速に拡大している。
【０００３】
図１１は従来における電子写真方式による画像形成装置を示す説明図、図１２は従来の画像形成装置における感光体の帯電機構の一例を示す説明図、図１３は従来の画像形成装置における感光体の帯電機構の他の一例を示す説明図、図１４は画像形成装置に用いられたイオン発生器の構造を示す説明図である。
【０００４】
従来における電子写真方式による画像形成装置としては、図１１に示すように、金属を断面コの字の状に形成して内部にワイヤが張架された帯電器１０２を、その開口を感光体１０１に向けて設置し、ワイヤに高電圧を印加してコロナ放電により発生したイオンで感光体１０１を帯電し、レーザ光を画像データに従い走査しながら点灯させる露光手段１０３で感光体１０１上に静電潜像を形成し、摩擦帯電した粉体のトナーを現像装置１０４から静電潜像に供給してトナー像を形成する。その後、導電性のゴムロールにトナーの帯電極性と逆の電圧を印加した転写手段１０５で紙等の転写媒体１０６にトナー像を転写する。転写後の感光体１０１に残留した未転写トナーは、次の作像工程における現像に先立ち、クリーニングされて現像装置１０４に回収される。
【０００５】
ここで、近年においては装置の小型化とともに、このようなクリーニングの工程をなくし、未転写トナーを現像装置１０４の中に取り込みつつ静電潜像を現像してトナー像を形成する技術が提案されている。
【０００６】
このような電子写真装置において、感光体１０１を帯電する手段として、特開昭５０−８４３号公報に開示されるような導電性のゴムロール（図１２）やブラシロール（図１３）に高電圧を印加しながら感光体１０１と接触回動させることにより感光体１０１を帯電させる画像形成装置も提案されている。
【０００７】
また、感光体を帯電する他の手段として、イオン発生器を用いた帯電技術も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
ここで、イオン発生器２０２の構造を図１４に示す。
【０００９】
図１４において、セラミックやアルミニウム等からなる基材８の一方面に対向電極６をエッチングなどで形成し、その上にセラミック、ガラス等からなる誘電体７を形成し、さらにイオン発生電極９をエッチングなどで形成した構造となっている。なお、イオン発生電極９は、環境安定性および放電による劣化防止を目的としてガラスコーティングが施されている。また、基材８の他方面には、放電安定性を高めるための加熱部材５が設けられている。
【００１０】
そして、図示したような回路構成でスイッチ１が作動することによってイオン発生電極９と対向電極６との間に駆動用交流電圧２が印加され、さらにイオン発生電極９に直流バイアス電圧３が与えられる。
【００１１】
交流電圧の周波数は数百Ｈｚ〜数１００ｋＨｚ、出力電圧は０．５〜５ｋＶｐ−ｐの高周波・高電圧であるので、誘電体７を挟んでこれらの電極６，９間に交流電圧２を印加すると、対向電極６とイオン発生電極９との間で沿面放電が起こり、イオン発生電極９周辺の空気がイオン化され、この付近に正・負のイオンが発生する。
【００１２】
ここで、直流バイアス電圧３で負の電圧が印加されている場合には、イオン発生器２０２からは負のイオンだけが取り出されることになる。また、直流バイアス電圧３が正の場合には、正のイオンが取り出される。
【００１３】
さらに、発生したイオンの移動は感光体と高圧電極との間に存在する電位差によって行われ、感光体が帯電することにより、感光体と帯電電極の電位差がある程度小さくなり、イオンの移動がほぼなくなるところで停止する。
【００１４】
このような、イオン発生器は、感光体との設置距離とイオン移動量が、その空間電界の強さに依存するため、設置距離、長手方向の真直度を精度良く全幅均一保持する必要がある。そこで、セラミックやアルミニウム等の基材の真直度を０．０５ｍｍ程度にし、取り付け精度を確保していた。
【００１５】
また、以上のようにして形成されたイオン発生器は、感光体との位置決め部材に荷重をかけるような取り付け方をしていた。
【００１６】
さらに、１００μｍ以下の厚さで成型した集成マイカの絶縁体の両面に電極を形成しガラスコートして作製したイオン発生器においては、イオン発生器が剛性を持たないため、真直度が出ている板状の部材に接着するなどして取り付けていた（例えば、特許文献２参照。）。
【００１７】
【特許文献１】
特開平５−２８１８３４号公報
【特許文献２】
特開平６−７５４５７号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような技術においては、製造時に基材が反っていたり、あるいは基材が温度変化で膨張したり収縮したりするため、撓みが生じ、感光体長手方向の感光体との間隙が均一にならなくなる。
【００１９】
さらには、基材とその他の構成部材、例えば誘電体を密着させるための接着剤やガラス層、あるいは電極のステンレスなどの金属との膨張係数の違いから、膨張、収縮を繰り返すうちに、部分的に剥離破壊などが生じる。
【００２０】
また、剛性の小さなイオン発生器を板状部材に貼り付けた場合では、接着強度が高い場合には電極部で剥離が生じ、接着強度が弱い場合には板状部材からイオン発生器が剥離する問題が生じる。さらに、剛性の高い板状部材はコストが高く、且つイオン発生器自体も大きくなってしまう。
【００２１】
これらの問題を回避するために、一端を拘束しない取り付け構造にすること等も考えられるが、イオン発生電極に基準電圧、あるいは発生電極などに電圧を印加する電極が摺動構造にする必要が生じるので、接触不良などの問題が新たに生じる。また、剛性を持った板状のイオン発生器では、取り付ける際、位置決め部材と異なる部分に荷重をかけると、位置決め部材を支点にイオン発生器が撓み、やはり全幅均一に感光体との距離を保持することができない。
【００２２】
また、逆に剛性の小さなイオン発生器を取り付ける場合、イオン発生器に電圧を供給する部材が位置決め部材より印字領域に対して内側にあると、電極を接触させる圧力がイオン発生器にかかって屈曲するため、やはりイオン発生面の位置が変化し、全幅均一に感光体との距離を保持することができない。
【００２３】
さらには、イオン発生器をフレームに強固に取り付けると、イオン発生器が膨張あるいは収縮することにより、フレームが変形するなどの問題が発生する。
【００２４】
そこで、本発明は、感光体を安定して均一に帯電させることのできるイオン発生器およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明のイオン発生器は、静電潜像の形成される感光体の長手方向に沿って配置され、感光体の表面を均一に所定の電位に帯電させるイオン発生器であって、少なくとも一方端が弾性部材により引っ張られて取り付けられた構成としたものである。
【００２６】
これにより、膨張収縮したときの変化量が弾性部材に吸収され、また膨張係数の小さいほうの部材に引っ張り力がかかるために各部材に過大なせん断力が働かないので、感光体との間隙の精度を確保でき、感光体を安定して均一に帯電させることが可能になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、静電潜像の形成される感光体の長手方向に沿って配置され、感光体の表面を均一に所定の電位に帯電させるイオン発生器であって、少なくとも一方端が弾性部材により引っ張られて取り付けられているイオン発生器であり、膨張収縮したときの変化量が弾性部材に吸収され、また膨張係数の小さいほうの部材に引っ張り力がかかるために各部材に過大なせん断力が働かないので、感光体との間隙の精度を確保でき、感光体を安定して均一に帯電させることが可能になるという作用を有する。
【００２８】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弾性部材は、スプリングまたは板ばねであるイオン発生器であり、感光体との間隙の精度を確保でき、感光体を安定して均一に帯電させることが可能になるという作用を有する。
【００２９】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記弾性部材は導電性を有する部材で形成され、イオン発生器の少なくとも何れか一つの電極と導通されているイオン発生器であり、導通部分が摺動しないので、イオン発生器の電極に対して電圧を安定して印加することができるという作用を有する。
【００３０】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、長さ方向に一対配置されて前記感光体との間隔を規制する位置決め部材に当接されているイオン発生器であり、イオン発生器と感光体との間隔を正確に保持することが可能になるという作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記弾性部材の引っ張り力はイオン発生器の初期歪を伸ばす力以上に設定されているイオン発生器であり、イオン発生器に反りや歪があっても、位置決め部材によりこれらが矯正されてイオン発生器と感光体との間隔を正確に保持することが可能になるという作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、前記イオン発生器に電圧を印加する給電端子の当該イオン発生器との接触位置は、前記位置決め部材と略同位置かこれよりも外側に設定されているイオン発生器であり、給電端子との接触によりイオン発生器に屈曲や変形が発生しても、その部位は位置決め部材の内側にはならないので、イオン発生器と感光体との距離を安定して保持することができるという作用を有する。
【００３３】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載のイオン発生器が用いられている画像形成装置であり、感光体との間隙の精度を確保でき、感光体を安定して均一に帯電させることが可能になるという作用を有する。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１０を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００３５】
図１は本発明の一実施の形態であるイオン発生器が用いられた画像形成装置を示す概略図、図２は本発明の一実施の形態であるイオン発生器の取付構造を感光体とともに示す斜視図、図３は図２の側面図、図４は本発明の他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図、図５は本発明のさらに他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図、図６は図５の取付構造におけるイオン発生器の状態を示す説明図、図７は本発明のさらに他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図、図８は図７の断面図、図９は本発明のさらに他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図、図１０は本発明のさらに他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図である。
【００３６】
図１に示す電子写真方式による画像形成装置は、感光体１０１を所望の帯電レベルまで帯電させる工程、感光体１０１をレーザ光またはＬＥＤアレイ等で露光して静電潜像を形成する工程、トナーを所定の極性に帯電して静電潜像に電気的に付着させてトナー像を形成する工程、感光体１０１上に形成されたトナー像を転写媒体に転写する工程、転写後の感光体１０１上の未転写トナーを現像装置に回収する工程を実行する装置である。
【００３７】
この画像形成装置には、図示するように、感光体１０１、感光体１０１の長手方向に沿って配置され、感光体１０１の表面を均一に所定の電位に帯電させる帯電手段であるイオン発生器２０２、所定の電位に帯電された感光体１０１に対して画像データに従いレーザ光を走査して静電潜像を形成する露光手段１０３、摩擦帯電した粉体のトナーを現像ロール１０４−１により静電潜像に供給してトナー像を形成する現像装置１０４、導電性のゴムロールから構成されて、トナーの帯電極性と逆の電圧が印加されて紙等の転写媒体１０６にトナー像を転写する転写手段１０５を備えている。
【００３８】
なお、イオン発生器２０２の構造は、既に説明した図１４に示すようになっているので、ここでの重複した説明は省略する。
【００３９】
図示する画像形成装置において、感光体１０１を矢印Ａ方向に回転させ、イオン発生器２０２で−６００Ｖ付近に帯電させ、露光手段１０３で露光された部分が約−８０Ｖに電位低下することにより静電潜像が形成される。
【００４０】
静電潜像の形成された感光体１０１がさらに回転して当該静電潜像が現像装置１０４まで到達すると、負に帯電したトナーを担持して回動する現像ロール１０４−１と接触する。このとき現像ロール１０４−１には−３００Ｖ程度の電圧が印加されており、露光された部分に対してはトナーが付着し、露光されていない部分には付着しないので、露光に応じたトナー像が顕像化される。
【００４１】
次に図示しない媒体送り手段によって転写媒体１０６が矢印Ｂ方向に送られてトナー像を担持した感光体１０１に接触すると、この位置で、転写手段１０５によって転写媒体１０６側にトナー像が電気的に転写される。
【００４２】
ここで、前述のように、本実施の形態では帯電手段としてイオン発生器２０２が用いられている。図２および図３に示すように、このイオン発生器２０２は、その一方端が固定され、他方端がスプリング（弾性部材）２０３に引っ張られて取り付けられている。これにより、イオン発生器２０２が温度変化によって膨張あるいは収縮しても、スプリング２０３により膨張や収縮による変化量が吸収される。なお、イオン発生器２０２は、その両端がスプリング２０３により引っ張られて取り付けられていてもよい。
【００４３】
このようなイオン発生器２０２によれば、膨張収縮したときの変化量がスプリング２０３に吸収され、また膨張係数の小さいほうの部材に引っ張り力がかかるために各部材に過大なせん断力が働かないので、感光体１０１との間隙の精度を確保でき、感光体１０１を安定して均一に帯電させることが可能になる。
【００４４】
ここで、イオン発生器２０２は、以下のように取り付けてもよい。
【００４５】
すなわち、図４に示すように、対向電極６と基材８と引っかけ部材２０５とをかしめ部材２０４で一体的に挟み込んで固定し、引っかけ部材２０５を板ばね（弾性部材）２０６で引っ張るようにしてもよい。
【００４６】
これらの場合において、スプリング２０３（図２、図３）や板ばね２０６（図４）などの弾性部材を導電性を有する部材で形成し、イオン発生器２０２の少なくとも何れか一つの電極６，９と導通させてもよい。
【００４７】
このようにすれば、導通部分が摺動しないので、電極６，９に対して電圧を安定して印加することができる。
【００４８】
また、図５および図６に示すように、イオン発生器２０２の長さ方向に一対配置されて感光体１０１との間隔を規制する位置決め手段２０７にイオン発生器２０２を当接させ、これにより感光体１０１との間隙を保持するようにしてもよい。なお、図示する場合には、イオン発生器２０２におけるイオン発生側と反対側が位置決め手段２０７に当接する構造となっているが、イオン発生側が当接する構造でもよい。また、図示する場合には、イオン発生器２０２は板ばね２０６に保持されているが、スプリング２０３（図２、図３）に保持されるようになっていてもよい。
【００４９】
このようにすれば、イオン発生器２０２と感光体１０１との間隔が、位置決め手段２０７により正確に保持されることになる。
【００５０】
この場合において、スプリング２０３（図２、図３）や板ばね２０６（図４）などの弾性部材の引っ張り力がイオン発生器の初期歪を伸ばす力以上であることが望ましい。このようにすれば、イオン発生器２０２に反りや歪があっても、位置決め手段２０７によりこれらが矯正され、イオン発生器２０２と感光体１０１との間隔を正確に保持することができるからである。
【００５１】
すなわち、図６において、スプリング等の弾性部材の引っ張り力がイオン発生器２０２の自己歪や反りを補正する力となっていることを示している。この力は、本実施の形態の場合、イオン発生器のヤング率が７０００ｋｇ／ｍｍ２で、その幅が６ｍｍ、長さが２７０ｍｍであり、製造上の最大反り量が２．３ｍｍであるとしたならば、弾性部材が以下の式で求められる力以上でイオン発生器２０２を引っ張れば、撓みが補正されて真っ直ぐになる。図示するように、イオン発生器２０２を位置決め手段２０７に当接させるために、その端部を角度θ方向に引っ張っているが、この力Ｔによって、撓んだイオン発生器２０２は一点鎖線で示す位置（Ｘ位置）から実線で示す位置（Ｙ位置）になる。例えば本実施の形態では、位置決め手段２０７より内側の両端各８ｍｍは非印字領域となるが、角度θを１２度より小さくとることにより、撓みの強変化領域が８ｍｍ以下となる。
【００５２】
なお、この撓み後の位置Ｙは、イオン発生器２０２のヤング率が変わらない限り常に一定であるため、位置決め手段２０７の稜線の高さは、
（位置決め部材の稜線と感光体との間隙＝感光体との所望の間隙−（位置決め部材の稜線と感光体との間隙＋イオン発生器の当接位置からイオン発生面までの厚さ＋Ｙｍａｘ））
との式から設定される。
【００５３】
また、位置決め部材が感光体側にある場合、上記の式は、
（位置決め部材の稜線と感光体との間隙＝感光体との所望の間隙−Ｙｍａｘ）となる。
【００５４】
この場合において、イオン発生器２０２に電圧を印加する給電端子２０９のイオン発生器２０２との接触位置は、位置決め手段２０７と略同位置かこれよりも外側に設定されているのが望ましい。これにより、給電端子２０９との接触によりイオン発生器２０２に屈曲や変形が発生しても、その部位は位置決め手段２０７の内側にはならないので、イオン発生器２０２と感光体１０１との距離を安定して保持することができる。
【００５５】
すなわち、図７および図８において、イオン発生器２０２は、位置決め手段２０７に当接されて板ばね２０６（またはスプリング２０３）により引っ張られている。そして、位置決め手段２０７と同位置において給電端子２０９がイオン発生器２０２と接触している。
【００５６】
このとき、イオン発生器２０２の引っ張り力をｆ１、給電端子２０９の接触押し上げ力（イオン発生器２０２を位置決め手段２０７から離す方向成分の力）をｆ２、イオン発生器２０２の位置決め手段２０７の支点における引っ張り方向の角度をθとしたとき、ｆ１ｓｉｎθ＞ｆ２としており、イオン発生器２０２が位置決め手段２０７と離れない構成としている。
【００５７】
また、図９に示すように、イオン発生器２０２の端部を抑え部材２１０で位置決め手段２０７に押さえ付けるようにしてもよい。この押さえ部材２１０が押さえる力をｐ２とすると、ｆ１ｓｉｎθ＋ｐ２＞ｆ２という関係にすることで、ｆ２をより大きくして電極の接触抵抗をより小さくしたいときに、給電端子２０９が強い力で押してもイオン発生器２０２が位置決め手段２０７から離れないようになっている。このときのｐ２の条件は、イオン発生器２０２が膨張収縮しても挟持している部分で摺動可能な程度に設定されている。イオン発生器２０２が３つの電極を持つ場合において２つの電極が両端で引っ張られているとき、３つ目の電極にこの構造を適用するとよい。
【００５８】
さらに、図１０に示すように、イオン発生器２０２の両端を板ばね２０６−１、２０６−２で引っ張って、位置決め手段２０７に接触するようにしてもよい。ここで、一方端が低圧側、他方端が高圧側となっている。そして、高圧側の板ばね２０６−１が低圧側の板ばね２０６−２より厚い板厚となっており、撓み量が少なく長手方向の放電電極位置が大きくずれないようになっている。
【００５９】
なお、本実施の形態のイオン発生器２０２は、高湿環境下で放電する際に結露などで放電不良が発生しないようにヒータ（図示せず）が備えられており、そのための給電端子２０９が、イオン発生器２０２上にある通電パターン部に押し付けられる構造となっている。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、膨張収縮したときの変化量が弾性部材に吸収され、また膨張係数の小さいほうの部材に引っ張り力がかかるために各部材に過大なせん断力が働かないので、感光体との間隙の精度を確保でき、感光体を安定して均一に帯電させることが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるイオン発生器が用いられた画像形成装置を示す概略図
【図２】本発明の一実施の形態であるイオン発生器の取付構造を感光体とともに示す斜視図
【図３】図２の側面図
【図４】本発明の他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図
【図５】本発明のさらに他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図
【図６】図５の取付構造におけるイオン発生器の状態を示す説明図
【図７】本発明のさらに他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図
【図８】図７の断面図
【図９】本発明のさらに他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態であるイオン発生器の取付構造を示す説明図
【図１１】従来における電子写真方式による画像形成装置を示す説明図
【図１２】従来の画像形成装置における感光体の帯電機構の一例を示す説明図
【図１３】従来の画像形成装置における感光体の帯電機構の他の一例を示す説明図
【図１４】画像形成装置に用いられたイオン発生器の構造を示す説明図
【符号の説明】
１　スイッチ
２　直流電源
３　交流電源
４　加熱手段用直流電源
５　加熱手段
６　対向電極
７　誘電体層
８　基材
９　イオン発生電極
１０１　感光体
２０２　帯電手段（イオン発生器）
２０３　スプリング（弾性部材）
２０６　板ばね（弾性部材）
２０７　位置決め手段
２０９　給電端子
【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】
2004144889.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004144889.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004144889.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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