(57)【要約】【課題】針状電極を用いたコロナ放電装置を提供するとともに、その製造コストの低減と電極の耐久性の改良を両立させること。【解決手段】所定の間隔ｐで直線上に並べられた複数の針状突起を有する金属電極を有し、被帯電体と対向し該被帯電体をコロナ放電により帯電させるコロナ放電装置において、前記針状突起を有する金属電極表面に導電材でメッキを施したことを特徴とする。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で直線上に並べられた複数の針状突起を有する金属電極を有し、被帯電体と対向し該被帯電体をコロナ放電により帯電させるコロナ放電装置において、
前記針状突起を有する金属電極表面に導電材でメッキを施したことを特徴とするコロナ放電装置。
【請求項２】
前記針状突起を有する金属電極は、金属薄板を精密プレス加工により成型したものであることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
【請求項３】
前記針状突起を有する金属電極は、金属薄板をエッチング加工により成型したものであることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
【請求項４】
前記針状突起を有する金属電極の材質としてＳＵＳ材を用いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコロナ放電装置。
【請求項５】
前記金属電極表面のメッキに用いられる導電材は、金、白金、銅、ニッケル、又はクロムであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコロナ放電装置。
【請求項６】
像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、を有する画像形成装置において、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコロナ放電装置を、前記転写手段と前記定着手段の間に設置し、記録媒体の除電を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
像担持体と該像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、を有する画像形成装置において、
装置本体内における所定の部材の帯電又は除電を行うために、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコロナ放電装置を設置した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、被帯電体と対向し該被帯電体をコロナ放電により帯電させるコロナ放電装置に関し、例えば電子写真画像形成装置において所定の部材の帯電又は除電を行うために用いられる帯電装置又は除電装置としてのコロナ放電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より実用化された電子写真方式の複写機、プリンタ等においては、非接触のコロナ放電帯電器を使用している。コロナ放電は、針先のような鋭い突起部近傍で起こりやすいことが知られており、針を放電電極として用いた例もあるが、多数の針を精度良く基板上に並べていたため、高コストであった。
【０００３】
一方、図５に示すようなワイヤ電極タイプのコロナ放電帯電器は、一本の細い金属ワイヤ（タングステンワイヤ）を空中に張ってコロナ放電電極としており、前記針を放電電極として用いたものに比べてコスト面で有利であったため、実際商品化されている電子写真機器の大多数が、放電電極としてワイヤを用いている。
【０００４】
しかしながら、ワイヤ方式のコロナ放電帯電器は放電が安定しており効果が得られやすい一方で、ワイヤの切断が発生しやすく、寿命や安全対策等に難しさがあった。
【０００５】
特開平５−４５９９９号公報や特開平６−１１８７２８号公報においては、多数の針を基板上に並べる手間を省くため、前述の如き電極として、銅やＳＵＳ材を用いた金属薄板をエッチング加工や精密プレス加工により、例えば図４に示すように鋸歯状に成型している。この方法によれば、針を並べる代わりに先端の尖った電極を精度良く低コストで並べてコロナ放電電極とすることが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
針電極が従来あまり使用されなかった理由は、その製造コストがワイヤ電極タイプよりも高いためばかりでなく、製造条件により針先端近傍にバリや凹凸が生じて放電ムラが発生したり、また、使用状態によってはその耐久性が問題となることも一因であった。すなわち、長時間放電が続くと針の先端が放電により酸化して脆くなり、放電の爆圧で飛び散って先端が丸くなり、放電効率が落ちるという問題があった。また、針ごとの劣化の程度の違いから部分的な放電ムラが生じるという問題があった。
【０００７】
ワイヤ電極でも同じようにワイヤ表面が部分的に脆化、変形することがあるが、ワイヤは長手全域で放電できるため、どこか一部分が放電しなくなってもすぐ隣が放電するために、放電ムラは生じにくい。
【０００８】
従って、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、針状電極を用いたコロナ放電装置を提供するとともに、その製造コストの低減と電極の耐久性の改良を両立させることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、所定の間隔で直線上に並べられた複数の針状突起を有する金属電極を有し、被帯電体と対向し該被帯電体をコロナ放電により帯電させるコロナ放電装置において、前記針状突起を有する金属電極表面に導電材でメッキを施したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記針状突起を有する金属電極は、金属薄板を精密プレス加工により成型したものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記針状突起を有する金属電極は、金属薄板をエッチング加工により成型したものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、前記針状突起を有する金属電極の材質としてＳＵＳ材を用いたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、前記金属電極表面のメッキに用いられる導電材は、金、白金、銅、ニッケル、又はクロムであることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、像担持体と該像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、を有する画像形成装置において、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコロナ放電装置を、前記転写手段と前記定着手段の間に設置し、記録媒体の除電を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、像担持体と該像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、を有する画像形成装置において、装置本体内における所定の部材の帯電又は除電を行うために、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコロナ放電装置を設置したことを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、針状突起を有する金属電極表面に導電材（好ましくは耐食性に優れた金属）でメッキを施すことで、製造コストが安く放電の安定した耐久性の高い針状電極を用いたコロナ放電装置を提供することが可能である。特に、上記構成のコロナ放電装置を電子写真方式の画像形成装置に適用することで、記録媒体や装置本体内の所定の部材の帯電や除電を行うことが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１８】
〔第１実施形態〕
図２に、本発明を適用した第１実施形態に係る針状電極を有するコロナ放電帯電装置を示す。図２において、コロナ放電装置３０は、絶縁スペーサ３３を介して、針状突起３１ａを有する金属電極（以下、針状電極という）と、放電補助部材としての金属板とを有する構成であり、針状電極３１と放電補助金属板３２の間の距離をＤ［ｍｍ］、針状電極３１における針状突起３１ａ先端の間の距離をｐ［ｍｍ］としてある。本実施形態では、前記針状突起３１ａを有する金属電極３１の表面にニッケル等の導電材３４（好ましくは耐食性に優れた金属）でメッキを施している。
【００１９】
図２に示した構成で、厚さ１００［μｍ］のＳＵＳ板を精密プレス加工により作製した針状電極（比較例：図４）と、同じＳＵＳ材の針状電極に耐食性の向上が期待できる無電界ニッケルメッキを施した針状電極（本実施形態：図１）を用いて、両者の耐久性の比較を行った。
【００２０】
なお、前記針状突起を有する金属電極の材質としてＳＵＳ材を用いる理由としては、耐腐食性に優れており、また、剛性が高く、加工性が良い、などの利点があるためである。
【００２１】
実験の条件は以下の通りで、Ｄ＝４［ｍｍ］、ｐ＝８［ｍｍ］とし、定電圧電源から＋４０００［Ｖ］の電圧をそれぞれの針状電極に印加し続けた場合の、コロナ放電電流及び針状突起の先端形状の変化を観察した。実験は気温２３［℃］、湿度６０［％］の環境にて行った。
【００２２】
両者の放電電流の経時変化を図６に、針状突起先端Ｒ形状の経時変化を図７に示す。図６，図７中、メッキを施していない針状電極の経時変化を点線（ＲＥＦ）で、メッキを施している針状電極の経時変化を実線（ＫＮメッキ）で表している。また図８は、メッキを施していない電極の針状突起先端の形状を顕微鏡により観察、測定した結果の一例を示したものである。
【００２３】
図６及び図７から、ニッケルメッキを施していない針状電極を用いた場合には、時間とともに放電電流が低下し、針状突起先端のＲ形状も大きくなっていくことがわかる。例えば、図８に示すように、１００時間後には針状突起先端の形状はＲ＝約６０μｍに丸まっている。一方、ニッケルメッキをしたＳＵＳの針状電極を用いることで、長時間コロナ放電が続いても酸化による針状電極の脆化が起こりにくくなる。従って針状突起先端の丸まりや、コロナ放電電流の低下がほとんど見られない、耐久性のあるコロナ放電器を得られることがわかる。
【００２４】
なお、ＳＵＳ板のプレスにあたっては、精密プレス加工を用いたが、メッキを施さない比較例においてはプレス時に発生する微小なバリや凹凸部により初期から放電ムラが生じることがあり、紙やすりによる研磨追加工が必要であったのに対し、メッキを施した本実施形態においては、メッキにより表面の不均一性が改善されるため、プレス後の研磨追加工等を行う必要がないという利点がある。
【００２５】
また、本実施形態では、針状突起を有する金属電極のメッキに用いる導電材としてニッケルを用いた場合を例示したが、これに限定されるものではなく、該メッキ材としては耐食性の高い金、白金、銅、クロムなどによっても、同様の効果が得られることを確認した。
【００２６】
なお、本実施形態に係る針状突起を有する金属電極は、前述したプレス加工以外にも金属薄板をエッチング加工によって針状に成型を行っても良く、この場合においても同様の効果を得ることができた。また、金属薄板としては、ＳＵＳ材の他に耐腐食性に優れ、剛性の高いリン青銅等の材質を用いることもできる。
【００２７】
〔第２実施形態〕
図３は、上記メッキが施された針状電極を有するコロナ放電装置を具備した電子写真方式の画像形成装置である。本実施形態では、異なる色の画像形成部であるプロセスステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを４個並べて配置した、いわゆるインライン方式の４色フルカラーの電子写真方式を用いた画像形成装置（プリンタ）を用いて説明する。
【００２８】
プロセスステーション１ａ〜１ｄは、像担持体として感光体ドラム２ａ〜２ｄを有しており、感光体ドラム２ａ〜２ｄの表面は、帯電手段としての一次帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電された後、例えばＬＥＤ、レーザなどの露光装置４ａ〜４ｄによる画像情報に基づく露光を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段としての現像器５ａ〜５ｄによって各色のトナーが付着され、トナー像として現像される。なお、転写後に感光体ドラム２ａ〜２ｄの表面に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーニング器６ａ〜６ｄにより除去される。
【００２９】
各プロセスステーション１ａ〜１ｄは、プロセスカートリッジとして、画像形成装置本体（不図示）に対して着脱可能になっている。各プロセスカートリッジは、感光体ドラム２、一次帯電器３、現像器５、クリーニング器６が一体にまとめられた構成になっている。
【００３０】
画像形成装置の場合、転写材Ｓは、給送カセット１５から給送ローラ１６によって画像形成装置内に送り出され、レジストローラ１７に搬送され、次いで、吸着バイアス電源１３より正極性の吸着バイアスが印加される吸着ローラ１２によって転写材担持体としてのの転写搬送ベルト７と静電的に吸着されて担持搬送される。
【００３１】
画像形成装置において、前記転写搬送ベルト７は、駆動ローラ８、吸着対向ローラ９、テンションローラ１０，１１の４本のローラに巻架されている。
【００３２】
この転写搬送ベルト７の移動方向（矢印方向）に沿って上流から順に、シアン，イエロー，マゼンタ，ブラックの各色のプロセスステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが略垂直に配置されている。
【００３３】
転写搬送ベルト７に吸着された転写材Ｓは各色のプロセスステーション１ａ〜１ｄを順次通過し、感光体ドラム２ａ〜２ｄ上の各色のトナー像が転写手段としての転写ローラ１４ａ〜１４ｄにより静電的に順次転写される。その後、これらトナー像は定着手段としての定着装置１８にて加熱及び加圧されることにより転写材Ｓ上に定着されて永久画像が形成される。画像が定着された転写材Ｓは排出トレイ１９上に排出される。
【００３４】
なお、転写材Ｓに対して両面印字を行う場合は、前述の如くして一方の面に画像が形成された転写材Ｓを、再給送パス２０及び再給送ローラ２１を用いて再び前述の画像形成部に給送し、同様にして他方の面に画像を形成する。
【００３５】
図３に示す画像形成装置では、メッキが施された針状電極を有するコロナ放電装置としてのコロナ放電器２２を転写搬送ベルト７と定着装置１８の受け渡し部分の画像面側に配置する。この場合の前記コロナ放電器２２と被帯電体である転写材Ｓとの間隔は、例えば１０〜５０［ｍｍ］に設定する。この時、転写材Ｓは４つのプロセスステーションを通過する時、４回の転写工程を経る為、大量の電荷を受け、例えば−３０００［Ｖ］の様な高電位を保持する。そのため転写搬送ベルトの分離部分で剥離放電現象が起こり、転写材Ｓ上に転写されたトナー像が放電パターンに沿って乱れる現象が発生する。特に転写材の抵抗が高く、帯電しやすくなる低温低湿環境や、両面印字時の一度定着工程を通過し乾燥した状態の２面目印字等で顕著に発生する。
【００３６】
この剥離放電現象による画像乱れを防止する為に、図３に示すように針状電極を有するコロナ放電器（以下、針状帯電器という）２２を転写搬送ベルト７と定着装置１８の間に配置し、転写搬送ベルト７から転写材Ｓが分離するポイントで、一例として、Ｐ＝８［ｍｍ］、Ｄ＝４［ｍｍ］の針状帯電器の針状電極に＋３８００［Ｖ］の電圧を印加してコロナ放電を発生させる。
【００３７】
転写材Ｓの存在しない場合、針状帯電器（針状電極）のコロナ放電による、例えば６０［μＡ］なる電流のほぼ全てが放電補助金属板に対して流れ込むが、この状態から高電位（上述のたとえば−３０００［Ｖ］）の転写材Ｓが例えば１００［ｍｍ／ｓ］の速度で対向被帯電体として通過すると、針状電極付近の電場の変化によりコロナ放電電流が上述の６０［μＡ］から例えば７０［μＡ］に増加し、さらにその一部が転写材Ｓにイオン風として流れることで転写材Ｓの除電が行われ、剥離放電による画像不良を防止することができる。転写材Ｓにイオン風として流れ込む電流量は、この場合多くとも３［μＡ］以下である。
【００３８】
上記構成において、実際に剥離放電が発生しやすい低温低湿環境、ここでは気温１５［℃］、湿度１０［％］の環境にて連続通紙耐久実験を行い、第１実施形態と同様、ニッケルメッキを施したＳＵＳ材の針状電極を有するコロナ放電器と、ニッケルメッキを施していないＳＵＳ材の針状電極を有するコロナ放電器の効果確認を行った。その結果を図９に示す。針状電極は２０Ｋ（Ｋ＝１０００）枚通紙おきに清掃し、汚れなどが放電量に影響しないようにして評価を行った。
【００３９】
メッキを施していないＳＵＳ材の針状電極を用いたコロナ放電器は、連続通紙とともに放電量が落ちてくるうえ、針状突起ごとの放電量にばらつきが出てくる。その結果、連続通紙１００Ｋ枚あたりから画像に放電ムラとして現れる。一方、ニッケルメッキを施した針状電極を用いることにより、３００Ｋ枚の連続通紙でも放電量の安定したコロナ放電器を得ることができた。
【００４０】
以上のように、上記の構成の場合、転写搬送ベルト７から剥離時に針状帯電器２２によるコロナ放電で転写材Ｓの除電を行い、長期間にわたって安定して剥離放電を防止することができる。よって、コロナワイヤ方式のようにワイヤ切れの心配がなく、リーク等の安全対策の必要がない、また、メッキを施していない針状電極のように、使用に伴う放電量低下やそれに伴う部品の交換を必要としない、製造コストが安く長寿命で安定した性能のコロナ放電器が提供できる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、第１実施形態において例示したコロナ放電装置を、上記インライン方式の画像形成装置において転写材Ｓの除電を行うために用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば感光体ドラム・転写搬送ベルト・定着器等の所定の部材の帯電又は除電を行うために上記コロナ放電装置を適用しても有効である。
【００４２】
〔他の実施形態〕
前述した第２実施形態では、カラー画像形成のために異なる色の画像形成部を４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。
【００４３】
また前述した第２実施形態では、装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ（プロセスステーション）として、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されるものではなく、感光体ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。
【００４４】
更に前述した第２実施形態では、感光体ドラムを含むプロセスカートリッジが装置本体に対して着脱自在な構成を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば各構成部材が装置本体にそれぞれ組み込まれた構成、或いは各構成部材が装置本体に対してそれぞれ着脱可能な構成としても良い。
【００４５】
また前述した第２実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置や、転写材担持体として前述のベルトではなくドラムを使用し、該転写材担持体に担持された転写材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置や、ベルト，ドラム等の中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を転写材に一括して転写する画像形成装置であっても良く、該画像形成装置に前述した本発明に係るコロナ放電装置を適宜適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、針状突起を有する金属電極表面に導電材（好ましくは耐食性に優れた金属）でメッキを施すことで、製造コストが安く放電の安定した耐久性の高い針状電極を用いたコロナ放電装置を提供することが可能である。特に、上記構成のコロナ放電装置を電子写真方式の画像形成装置に適用することで、記録媒体や装置本体内の所定の部材の帯電や除電を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る針状電極の正面図である。
【図２】針状電極を有するコロナ放電器の様子を説明する斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図４】従来例に係る針状電極の正面図である。
【図５】ワイヤ方式の帯電器の様子を説明する斜視図である。
【図６】コロナ放電を続けた際の放電電流の経時変化を説明する図である。
【図７】コロナ放電を続けた際の針状突起先端形状の経時変化を説明する図である。
【図８】コロナ放電を続けた際の針状突起先端形状の観察結果の一例を示す図である。
【図９】連続通紙耐久実験時の画像上に現れる放電ムラの観察結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ　　　…転写材
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…プロセスステーション
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…感光体ドラム
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…一次帯電器
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…露光装置
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…現像器
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…クリーニング器
７　　　…転写搬送ベルト
８　　　…駆動ローラ
９　　　…吸着対向ローラ
１０，１１…テンションローラ
１２　…吸着ローラ
１３　…吸着バイアス電源
１４ａ〜１４ｄ…転写ローラ
１５　…給送カセット
１６　…給送ローラ
１７　…レジストローラ
１８　…定着装置
１９　…排出トレイ
２０　…再給送パス
２１　…再給送ローラ
２２　…針状帯電器（コロナ放電器）
３０　…コロナ放電装置
３１　…針状電極
３１ａ…針状突起
３２　…放電補助金属板
３３　…絶縁スペーサ
３４　…導電材
【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】
2004004334.tif 000008
【図７】
2004004334.tif 000009
【図８】
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【図９】
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