(57)【要約】【課題】帯電器を大型化せず、かつ放電ワイヤに印加する電圧を高くせずに、感光体表面の帯電電位を安定化するとともに全体的な放電量を減らすことができる帯電器及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】放電ワイヤ２と、該放電ワイヤ２の周囲を覆うシールドケース３と、前記放電ワイヤ４と感光体５との間に設けられ前記シールドケース３と電気的に非導通なグリッド４と、を具備し、同極性であり、かつ絶対値が、前記放電ワイヤ２に印加する電圧＞前記シールドケース３に印加する電圧＞前記グリッド４に印加する電圧、なる関係の電圧を、前記放電ワイヤ２、前記シールドケース３及び前記グリッド４に印加し、前記感光体５を帯電することを特徴とする帯電器１。【選択図】図１
2005062496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ワイヤと、
該放電ワイヤの周囲を覆うシールドケースと、
前記放電ワイヤと感光体との間に設けられ前記シールドケースと電気的に非導通なグリッドと、
を具備し、同極性であり、かつ絶対値が、前記放電ワイヤに印加する電圧＞前記シールドケースに印加する電圧＞前記グリッドに印加する電圧、なる関係の電圧を、前記放電ワイヤ、前記シールドケース及び前記グリッドに印加し、前記感光体を帯電することを特徴とする帯電器。
【請求項２】
請求項１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体を帯電するスコロトロン帯電器及びこれを備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、現像器から感光体に供給されるトナーをこの静電潜像に付着させてトナー像として現像し、用紙に転写し、加熱定着させるという一連の画像形成プロセスを行うことにより用紙に画像を形成する。
【０００３】
前記感光体を帯電するには接触式と非接触式があり、非接触式としてはコロナ放電を用い帯電する方式が一般的である。このような非接触式の帯電器として、放電ワイヤとその周囲に設けた導電性のシールドケースとから構成され、放電ワイヤと感光体との間に高電圧を印加してコロナ放電を発生させることにより、感光体表面を帯電させるコロトロン帯電器がある。しかし、コロナ放電には局所的な放電むらがあり、又、感光体には局所的な帯電能むらがあるため、感光体表面には帯電むらが生じる。
【０００４】
そこで、帯電むらを抑え、帯電をより均一にするために、コロトロン帯電器に対して放電ワイヤと感光体の間にスリットや透孔を設けたグリッドを追加したスコロトロン帯電器が多く用いられる。スコロトロン帯電器においては、グリッドに印加された電圧によって帯電電位が規制され、感光体表面の電位が飽和するため、放電むらや帯電能むら等に起因する帯電むらが吸収され、感光体表面が確実に一様な所定電位となるように帯電できる。従来のスコロトロン帯電装置においては、一般的にシールドケースとグリッドを一体として形成しており、シールドケースとグリッドに同じ電圧を印加していた。又、シールドケースとグリッドを別部材とした場合にも、組付け等により一体化するなどによって、同じ電圧を印加していた。
【０００５】
ところで、スコロトロン帯電器においては、感光体表面の帯電電位を安定化するために、感光体とグリッドとの間にある程度の距離を確保することにより均一な帯電を図るとともに、シールドケースの内面と放電ワイヤとの距離を大きくすることが好ましい。又、特に画像形成装置に用いる場合には、プリンタの高速化により、帯電時間が十分とれないので、感光体表面の帯電電位が飽和に達しない。そのため、できる限り飽和に近い条件を満たすように、帯電させる速度を速くし、ある程度の電位に素早く立ち上がることが重要となるので、放電ワイヤに印加する電圧を高くすることによりコロナ放電を強くし、グリッドに印加する電圧を低くすることにより飽和値を下げることが必要になる。
【０００６】
更に、従来の２色画像形成装置において、上流側の第１画像形成系により第１画像を形成するときに、感光体上の第１画像のトナーと同極性で、絶対値が、コロナ放電が開始する電圧≧放電ワイヤに印加する電圧＞グリッドに印加する電圧≧シールドケースに印加する電圧、なる関係の電圧を第２帯電器の放電ワイヤ、グリッド及びシールドケースに印加することにより、第２帯電器の放電ワイヤのトナー汚れを防止することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１８４２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、感光体表面の帯電電位を安定化するために、感光体とグリッドとの間にある程度の距離を確保し、シールドケースの内面と放電ワイヤとの距離を大きくすると、スコロトロン帯電器が大型化するため、画像形成装置の小型化に反する問題があった。又、放電ワイヤに印加する電圧を高くすると、放電量が増えるのでオゾン発生量が増加するとともに、電源の負担が大きくなる問題があった。又、グリッドに印加する電圧を低くすると、シールドケースに印加する電圧はそれ以下であるため、放電ワイヤからシールドケースやグリッドへの放電量が増えるので、オゾン発生量が増加する問題があった。
【０００８】
本発明は、上記した事情や問題に鑑みてなされたものであり、帯電器を大型化せず、かつ放電ワイヤに印加する電圧を高くせずに、感光体表面の帯電電位を安定化するとともに全体的な放電量を減らすことができる帯電器及びこれを備える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】
【０００９】
当該目的を達成するために、請求項１に記載の帯電器は、放電ワイヤと、該放電ワイヤの周囲を覆うシールドケースと、前記放電ワイヤと感光体との間に設けられ前記シールドケースと電気的に非導通なグリッドと、を具備し、同極性であり、かつ絶対値が、前記放電ワイヤに印加する電圧＞前記シールドケースに印加する電圧＞前記グリッドに印加する電圧、なる関係の電圧を、前記放電ワイヤ、前記シールドケース及び前記グリッドに印加し、前記感光体を帯電することを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の帯電器を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の帯電器によれば、同極性であり、かつ絶対値が、放電ワイヤに印加する電圧＞シールドケースに印加する電圧＞グリッドに印加する電圧、なる関係の電圧を、シールドケース及びグリッドに印加し、感光体を帯電するので、グリッドに印加する電圧を抑えたまま、シールドケースに印加する電圧を高くすることができる。これにより、放電ワイヤからシールドケースへの放電量を減らすことができるので、放電ワイヤに印加する電圧を高くすることなく、放電ワイヤから感光体への放電量を増やすことができるため、オゾン発生量を増加させないとともに、電源の負担を大きくする必要がない。又、グリッドに印加する電圧を高くする必要がないので、感光体の帯電電位がより早く飽和状態に近づくため、感光体の帯電電位を安定化することができる。
【００１２】
請求項２に記載の画像形成装置によれば、請求項１に記載の帯電器を画像形成装置が備えるので、感光体の帯電電位を安定化することができるため、画像品位を向上することができる。又、オゾン発生量が増加しないため、画像形成装置におけるオゾン排気装置やオゾン回収フィルタ等の性能を向上させる必要がないので、画像形成装置のコスト上昇を抑えることができる。又、画像形成装置の電源を大きくする必要がないので、画像形成装置のコスト上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
感光体の帯電電位の安定化を行うことができるスコロトロン帯電器を提供するという目的を、同極性であり、かつ絶対値が、放電ワイヤに印加する電圧＞シールドケースに印加する電圧＞グリッドに印加する電圧、なる関係の電圧を、放電ワイヤ、シールドケース及びグリッドに印加し、感光体を帯電することにより、帯電器を大型化することなく、かつ放電ワイヤに印加する電圧を高くすることなく実現した。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例に係る帯電器について図面に基づいて説明する。該帯電器１は、図１及び図２に示すように、放電ワイヤ２と、該放電ワイヤ２の周囲を覆うシールドケース３と、放電ワイヤ２とその表面が帯電器１により帯電される感光体５との間に設けられるグリッド４と、ハウジング（不図示）とを備え、放電ワイヤ２、シールドケース３及びグリッド４に電圧が印加されるスコロトロン帯電器である。
【００１５】
放電ワイヤ２は、タングステン等の金属材料からなる１本の微小径ワイヤが一直線に延びるものである。シールドケース３は、放電ワイヤ２を３方向から所定の距離を離間しながら囲む断面ほぼコ字状に、アルミニウムやステンレス鋼等の導電性金属材料からなる薄板を折り曲げて形成したものである。グリッド４は、アルミニウムやステンレス鋼等の導電性金属材料からなる薄板にエッチング加工等によりスリット溝を放電ワイヤ２の長手方向に形成したものである。グリッド４は、シールドケース３の断面ほぼコ字状の開口に対して、所定の隙間を介しながら覆うように、かつ感光体５と１．５〜３ｍｍの距離で対向するように設置される。ただし、シールドケース３とグリッド４とはいかなる部位にても接触せず互いに電気的に非導通な状態である。ハウジングは、合成樹脂等の非伝導性材料からなり、放電ワイヤ２、シールドケース３及びグリッド４を、所定の状態に設置するためのものである。なお、グリッド４は、スリット溝を形成した金属製薄板に限定されず、多数の透孔やメッシュ等を形成した金属製薄板や、ステンレスやタングステン等の金属製線材を１〜３ｍｍ間隔で張設したものであってもよい。
【００１６】
スコロトロン帯電器１は、図２に示すように、同極性であり、かつ絶対値が、放電ワイヤ２に印加する電圧ＶＣ＞シールドケース３に印加する電圧ＶＳＬＤ＞グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤ、なる関係の電圧を、放電ワイヤ２、シールドケース３及びグリッド４に印加し、感光体５を帯電する。例えば、放電ワイヤ２には定電圧回路２ａにより＋４〜５ｋＶの所定の高電圧ＶＣが、シールドケース３には定電圧回路３ａにより＋１〜２ｋＶの所定の電圧ＶＳＬＤが、グリッド４には定電圧回路４ａにより＋６００〜９００Ｖの所定の電圧ＶＧＲＩＤが、それぞれ印加される。これは、従来、シールドケース３に印加する電圧ＶＳＬＤが、グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤと同じ＋６００〜９００Ｖの所定の電圧であったところ、シールドケース３に印加する電圧ＶＳＬＤを、グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤよりも、＋３００〜１．２ｋＶ電圧を高くしたものである。ただし、スコロトロン帯電器１の形態によって異なるが、グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤは、放電ワイヤ２に印加する電圧ＶＣよりも＋３〜４ｋＶ低いことが、コロナ放電を発生させるためには必要である。
【００１７】
前記定電圧回路２ａは高圧電源回路からなるが、定電流電源により定電流駆動される回路であってもよい。前記定電圧回路３ａ、４ａは、電圧発生回路、又はツェナーダイオード、バリスタなどの定電圧素子を利用した回路からなる。又、定電圧回路２ａ、３ａ、４ａは、図３に示すように、共通の高圧電源からそれぞれ異なる抵抗を介して所定の各電圧を印加する回路としてもよい。なお、放電ワイヤ２、シールドケース３及びグリッド４に印加する電圧は、同極性であればよく、全て負極性であってもよいが、各電圧はぞれぞれの絶対値が同様な大小関係を保つ必要がある。
【００１８】
次に、スコロトロン帯電器１によりコロナ放電を発生させ、感光体５の表面を帯電する過程について説明する。スコロトロン帯電器１の放電ワイヤ２に、前記所定の高電圧ＶＣを印加することによりコロナイオンが発生する。発生したコロナイオンは、放電ワイヤ２、グリッド４、感光体５間に生じる電界により運ばれ、グリッド４を通過したコロナイオンによって感光体５の表面が帯電する。この時、シールドケース３に印加する電圧ＶＳＬＤがグリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤよりも高いので、両電圧が等しい場合に比べて、放電ワイヤ２からシールドケース３への放電量が、放電ワイヤ２からグリッド４への放電量よりも少なくなる。そのため、全体として放電ワイヤ２からグリッド４への放電量の割合が相対的に大きくなり、ひいてはグリッド４のスリットを通過するコロナイオンの割合が増加するので、感光体５の表面がより早く帯電する。よって、感光体５の表面の帯電電位の立上りがより急俊になり、より早く飽和電位に近づき、感光体５の表面の帯電電位はより安定化する。
【００１９】
一方、グリッド４とシールドケース３とは互いに電気的に非導通であるので、グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤをシールドケース３に印加する電圧ＶＳＬＤに合せて高くする必要がない。そのため、グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤを変えないので、感光体５の表面の帯電電位が上昇しグリッド４の電位との差が小さくなると、グリッド４と感光体５の表面との間の電界強度が小さくなり、コロナイオンの移動が少なくなるため、より早く飽和電位に近づき、感光体５の表面の帯電電位はより安定化する。
【００２０】
次に、本発明の実施例に係る帯電器を備える画像形成装置について図面に基づいて説明する。該画像形成装置１０は、例えばコピー機能、ファクシミリ機能、（ネットワーク）プリンタ機能等により画像データの画像を用紙に記録するものである。具体的には、コピー機能により読取られた原稿の画像、他のＧ３ファクシミリ装置（不図示）から受信した画像データの画像、及びクライアントＰＣ（不図示）からＬＡＮ（不図示）等を介して受信した画像データの画像を所定の用紙に記録するものである。
【００２１】
画像形成装置１０は、図３に示すように、矢印方向に回転する感光体である感光体ドラム５を備え、該感光体ドラム５の回転方向に沿って、前記スコロトロン帯電器１と、帯電した感光体ドラム５の表面に静電潜像を形成する露光器１１と、静電潜像を現像しトナー像を形成する現像器１２と、トナー像を用紙に転写する転写器１３と、感光体ドラム５の表面に残存した未転写トナーの付着力を弱める拡散ブラシ（メモリ除去ブラシ）１４とが順に配設される、未転写トナーを現像器１２にて回収するクリーナレス方式の画像形成装置である。画像形成装置１０は、更に、給紙カセット１５、レジストローラ１６、ヒートローラ１７、プレスローラ１８、排紙ローラ１９、排紙トレイ２０を備えている。
【００２２】
感光体ドラム５は、ドラム状に形成されたアルミニウム等の導電性支持体の表面にＯＰＣ（Organic Photo Conductor）、アモルファスシリコン、セレン等の感光層を形成して構成したものであり、この感光体ドラム５の表面に静電潜像が形成される。露光器１１は、感光体ドラム５の表面に光を照射して帯電電荷を除去することにより、感光体ドラム５の表面に静電潜像を形成する装置であって、このための露光光学系として、具体的には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光学系や半導体レーザ光学系等が用いられる。
【００２３】
現像器１２は、感光体ドラム５の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視のトナー像とする装置であり、攪拌器２１、供給ローラ２２、現像ローラ２３、層厚規制ブレード２４等によって構成される。攪拌器２１は、図示した矢印方向に回転し、現像器１２内に貯蔵収容されているトナーを攪拌し供給ローラ２２側に搬送する。供給ローラ２２には電圧が印加されており、付近のトナーが帯電し供給ローラ２２に付着する。供給ローラ２２から電位差を利用して転移させ、トナーを圧接する現像ローラ２３に付着させる。層厚規制ブレード２４は、現像ローラ２３の外周面に付着したトナーの層厚を均一にする。現像ローラ２３のトナーが付着した外周面を感光体ドラム５の表面に当接させながら回転させ、静電潜像にトナーを付着させ感光体ドラム５の表面にトナー像を形成する。拡散ブラシ１４によって付着力が弱められた未転写トナーは、感光体ドラム５と現像ローラ２３との電位差を利用して、現像ローラ２３により回収され、現像器１２内に貯蔵収容され再利用される。
【００２４】
転写器１３は、感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる装置であって、具体的には、電圧を印加した導電ローラ、コロナ帯電器等が用いられるが、ここでは、導電性の転写ローラが用いられており、トナーと逆極性の電圧を印加することにより、感光体ドラム５の表面のトナー像が用紙上に転写される。拡散ブラシ１４は、用紙に転写されることなく感光体ドラム５の表面に残存した未転写トナーの付着力を弱め分散させるものである。
【００２５】
給紙カセット１５には、所定サイズの用紙が多数収納されており、給紙カセット１５に収納されている用紙は、給紙ローラ２５により１枚ずつ分離され用紙搬送路２６に供給される。レジストローラ１６は、給紙カセット１５から供給された用紙を、用紙搬送路２６を挟んで設けられる感光体ドラム５と転写器１３との間へ搬送するものである。ヒートローラ１７及びプレスローラ１８は、用紙搬送路２６を挟んでその両側に配置され、用紙を上下から圧接しつつ、ヒートローラ１７の内部に設けられた熱源によりトナー像を加熱してトナー像を用紙に定着させる。排紙ローラ１９は、画像が定着した記録紙（用紙）を排紙トレイ２０に排出する。
【００２６】
以下、この画像形成装置１０において画像形成時に行われる画像形成処理について、図３に基づいて説明する。図示するように、所定のタイミングで感光体ドラム５、現像ローラ２３等が図中矢印方向にそれぞれ回転する。それに伴い、スコロトロン帯電器１は、高圧電源によって印加された直流電圧により、感光体ドラム５の表面を均一な正の電位に帯電する。そして、露光器１１は、感光体ドラム５の表面の画像部に光を照射して帯電電荷を除去することにより、静電潜像を形成する。そして、現像器１２は、供給ローラ２２によりトナーを正に帯電し、現像ローラ２３により感光体ドラム５の表面の画像部に、正に帯電したトナーによるトナー像を形成する。従って、転写器１３は、トナー像が形成される面とは反対側の面から負の電圧を印加して用紙を負の電位に帯電させることにより、感光体ドラム５の表面のトナー像を吸着して用紙に転写する。なお、ここでは、転写器１３は用紙の下面に接触させた導電ローラを介して用紙に直接電圧を印加する装置であるが、コロナ帯電器を用いて用紙に負の電荷を与えるようにしてもよい。
【００２７】
このようにして、感光体ドラム５の表面のトナー像が給紙カセット１５から供給された用紙上に転写されると、用紙は用紙搬送路２６に沿って搬送され、ヒートローラ１７及びプレスローラ１８によってトナー像が用紙に定着される。そして、画像が形成された用紙は、記録紙として排紙ローラ１９によって用紙搬送路２６から排紙トレイ２０へと排出される。
【００２８】
次に、スコロトロン帯電器１により感光体ドラム５の表面を帯電する過程について説明する。スコロトロン帯電器１には、図２に示すように、同極性であり、かつ絶対値が、前記放電ワイヤ２に印加する電圧ＶＣ＞前記シールドケース３に印加する電圧ＶＳＬＤ＞前記グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤ、なる関係の電圧を、放電ワイヤ２、シールドケース３及びグリッド４に印加し、感光体ドラム５を帯電する。ここでは、スコロトロン帯電器１の放電ワイヤ２には＋４〜５ｋＶの所定の高電圧ＶＣを、シールドケース３には＋１〜２ｋＶの所定の電圧ＶＳＬＤを、グリッド４には＋６００〜９００Ｖの所定の電圧ＶＧＲＩＤを、共通の高圧電源からそれぞれ異なる抵抗を介して印加している。
【００２９】
放電ワイヤ２に高電圧ＶＣを印加することによりコロナイオンが発生する。発生したコロナイオンは、放電ワイヤ２、グリッド４、感光体ドラム５間に生じる電界により運ばれ、グリッド４を通過したコロナイオンによって図中矢印方向に回転する感光体ドラム５の表面を一様に帯電させる。この時、シールドケース３に印加する電圧ＶＳＬＤがグリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤよりも高いので、両電圧が等しい場合に比べて、放電ワイヤ２からシールドケース３への放電量が、放電ワイヤ２からグリッド４への放電量よりも少なくなる。そのため、全体として放電ワイヤ２からグリッド４への放電量の割合が相対的に大きくなり、ひいてはグリッド４のスリットを通過するコロナイオンの割合が増加するので、感光体ドラム５の表面がより早く帯電する。よって、感光体ドラム５の表面の帯電電位の立上りがより急俊になり、より早く飽和電位に近づき、感光体ドラム５の表面の帯電電位はより安定化する。
【００３０】
一方、グリッド４とシールドケース３とは互いに電気的に非導通であるので、グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤをシールドケース３に印加する電圧ＶＳＬＤに合せて高くする必要がない。そのため、グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤを変えないので、感光体ドラム５は下流側に移動するとともに、感光体ドラム５の表面の帯電電位が上昇しグリッド４の電位との差が小さくなると、グリッド４と感光体ドラム５の表面との間の電界強度が小さくなり、コロナイオンの移動が少なくなるため、より早く飽和電位に近づき、感光体ドラム５の表面の帯電電位はより安定化する。
【００３１】
なお、以上の記載においては、グリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤは所定の電圧であり一定であるとしたが、例えば、感光体ドラム５の表面の帯電電位を測定し、これに基づきグリッド４に印加する電圧ＶＧＲＩＤを適宜調整できるような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
スコロトロン帯電器において、被帯電体の帯電を安定化するもの等に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例に係るスコロトロン帯電器を示す部分斜視図である。
【図２】図１に示したスコロトロン帯電器を説明するための図である。
【図３】図１に示したスコロトロン帯電器を備える画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    スコロトロン帯電器（帯電器）
２    放電ワイヤ
３    シールドケース
４    グリッド
５    感光体ドラム（感光体）
１０    画像形成装置
【図１】
2005062496.tif 000003
【図２】
2005062496.tif 000004
【図３】
2005062496.tif 000005