(57)【要約】  【課題】放電ムラがなく使用寿命の長い帯電ワイヤを備えた帯電装置とそれを用いた画像品質のよい画像形成装置を提供する。  【解決手段】所定方向に回転する感光体３を帯電するための帯電装置であって、前記感光体に対して開口部を対向させて設けられたシールドケース２と、当該シールドケースの所定の位置に表面粗さＲmaxが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下である帯電ワイヤ２と、当該帯電ワイヤに電圧を印加する電圧印加手段５を具備する帯電装置と、これを搭載する電子写真方式による画像形成装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に回転する感光体を帯電するための帯電装置であって、前記感光体に対して開口部を対向させて設けられたシールドケースと、当該シールドケースの所定の位置に表面粗さＲmaxが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下である帯電ワイヤと、当該帯電ワイヤに電圧を印加する電圧印加手段を具備することを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
感光体ドラムと、当該感光体ドラムに対して開口部を対向させて設けられたシールドケースと、当該シールドケースの所定の位置に表面粗さＲｍａｘが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下である帯電ワイヤと、当該帯電ワイヤに電圧を印加する電圧印加手段より構成される帯電器と、前記帯電器により帯電された前記感光体表面に対して光照射することにより前記感光体上に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、当該静電潜像形成手段によって静電潜像に対して現像剤を供給することによって前記潜像を現像する現像手段と、を具備す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、感光体等の被帯電体を一様に帯電するための帯電装置および該帯電装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カールソン法の電子写真プロセスにおいては、感光体を一様に帯電させたのち、露光によって画像様に電荷を消去して静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーによって現像、可視化し、次いでそのトナーを紙等に転写、定着させて画像形成が行われている。すなわち、電子写真プロセスの基本構成は図１に示すように、感光体ドラム、帯電器、露光器、現像器、転写器、定着器と、さらには除電器、クリーナーなどを配して構成されている。近年、電子写真画像形成装置で得られる画像の品質に対する要望がますます厳しくなってきており、特にＬＤ、ＬＤＥプリンタ等の反転現像方式のプリンタでは高い印字品質を長期にわたって保障することが要求されている。
【０００３】
電子写真プロセスの第１ステップは、感光体表面にイオンあるいは電子を付着させて、一定電位に均一に帯電する帯電プロセスであり、コロナ帯電がよく利用されている。このときに帯電ムラを生じないようにすることが画像の品質上、極めて重要になる。従来、感光体への帯電ムラを軽減するために、たとえば特許文献１には、帯電ワイヤ（コロナ放電ワイヤともいう）２と、その帯電ワイヤを囲繞するとともに感光体に開口部を対向させた断面コ字状のシールドケース４からなる帯電装置１において、電圧印加装置５により帯電させることにより（図２参照）、前記シールドケースの開口部から前記感光体へ流れ込む電流のピークが、シールドケースの中央位置よりも、感光体の回転方向に対して上流側に偏移させ、シールドケースの出口部における帯電電位を均一化させることを目的とした帯電装置が提案されている。この装置によると、感光体の回転方向の帯電ムラを軽減できるものの、ワイヤ線方向の帯電ムラの軽減効果は期待できない。
【０００４】
また、画像品質の低下が起こる原因としては、帯電時の均一性の低下が挙げられている。従来、放電ワイヤ型の帯電器には、コロナ放電用電極材料としてタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属線材を単体線として用いるほか、これらの線材に酸化被膜付着や、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｇ等の貴金属、白金族元素を被覆した線材が使用されている。しかし、これら線材のコロナ電極は、いずれも次のような問題があり十分とはいえない。たとえば、Ｗ線単体電極にあっては、Ｗがコロナ放電で発生するオゾンによって酸化腐食されるため、電極の寿命が短く、Ｗ線酸化電極にあってもこれと同様の問題がある。Ｗ線金メッキ電極にあっては金メッキが通常０．５〜２μｍの厚さであり、金がタングステンと合金化せずに密着性が弱くしかも柔らかいために複写機などに取り付けて使用中、定着等に使用されるシリコンオイルの蒸発によりＳｉＯ2や、窒素酸化物あるいは空気中のゴミなどが電極に付着しこれをふき取る際に、金メッキが剥がれるかまたは削り取られるなどして寿命が短くなる。
【０００５】
このために特許文献２あるいは特許文献３には、高強度を有するタグステンまたはモリブデン等の金属からなる芯材上にＣｒ2Ｏ3等のセラミックまたはガラス質材料からなる表面被覆が形成されてなるコロナ電極が提案されている。しかし、皮膜の強度は高いものの、脆性も高いため帯電ワイヤとしての取り扱いが困難である。ここで特許文献３には、芯材に貴金属被覆層を形成して表面粗さＲmaxを０．９μｍ以下とするコロナ放電電極用線材が開示されている。
【特許文献１】特開平８−４４１４３号公報
【特許文献２】特開平５−８２２３９号公報
【特許文献３】特開平７−１１４２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の第１の目的は、従来のコロナ電極に比べて放電ムラがなく使用寿命の長い帯電ワイヤを有する帯電装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、前記の帯電装置を搭載し、画像ムラがなく高い印字品質を長期にわたって安定に画像形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題に鑑みて、本発明者らは従来の手段によって帯電ワイヤの表面粗さＲmaxを０．９μｍ以下にしても放電ムラやメッキ剥がれの起点となることがあり、これを防止すべく鋭意検討を進めた結果、表面粗さにおける局部傾斜の最大角度も大きな影響を及ぼすとの知見を得て、それに基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成したものである。
すなわち、本発明の帯電装置は、所定方向に回転する感光体を帯電するための帯電装置であって、前記感光体に対して開口部を対向させて設けられたシールドケースと、当該シールドケースの所定の位置に表面粗さＲmaxが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下である帯電ワイヤと、当該帯電ワイヤに電圧を印加する電圧印加手段を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の画像形成装置は、感光体ドラムと、当該感光体ドラムに対して開口部を対向させて設けられたシールドケースと、当該シールドケースの所定の位置に表面粗さＲｍａｘが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下である帯電ワイヤと、当該帯電ワイヤに電圧を印加する電圧印加手段より構成される帯電器と、前記帯電器により帯電された前記感光体表面に対して光照射することにより前記感光体上に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、当該静電潜像形成手段によって静電潜像に対して現像剤を供給することによって前記潜像を現像する現像手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、帯電ワイヤの表面粗さＲmaxは、ＪＩＳ Ｂ０６０１:2001（ＩＳＯ ４２８７:1997）に規定する測定法に従って測定したときの最大粗さ（μｍ）を表す。また、局部傾斜は、ＪＩＳ Ｂ０６０１:2001（ＩＳＯ ４２８７:1997）の３．２．９項で規定する輪郭曲線の傾斜をいい、ここで規定する計算式により求めた角度値をいう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の帯電装置によるとワイヤ線方向の帯電が均一化されるので、複写機などの画像形成装置に搭載すると良好な画像が形成される。また、複写機などを使用中に窒素酸化物や空気中の埃等が付着することがあっても均一に付着するために帯電ムラのない均一な画像となる。帯電ワイヤを清掃するときも表面の凹凸が小さいのでメッキの剥がれ等の劣化が抑えられて使用寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の帯電装置は、コロナ放電を利用した非接触帯電方式において、表面粗さＲmaxが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下である帯電ワイヤ（コロナ放電ワイヤ）を用いるものである。前記の図２は、広く利用されているスコロトロン方式の例を示したものであって、所定方向に回転する感光体ドラムに対して開口部を対向させて設けられたシールドケースの所定位置に、帯電ワイヤとして表面粗さＲmaxが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下のワイヤを設け、このワイヤに電圧印加手段より電圧を印加することによりコロナ電流を発生せしめ、これを感光体に流し込むことで前記感光体に表面に電荷を付与する構成になっている。
【００１２】
前記帯電ワイヤとして、コロナ放電用電極材料としてタングステン（Ｗ）あるいはモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属線材を単体線、もしくはこれらの単体線に酸化被膜付着や、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｇ等の貴金属、白金族元素を常法により被覆した線材が用いられる。この被覆方法としては、メッキ法、ＣＶＤ法、あるいはＰＶＤ法などが挙げられる。本発明においては、酸化皮膜付着または金属被覆した線材の方が放電による線材の劣化防止の点からより好ましく用いられる。
【００１３】
本発明における帯電ワイヤは、表面粗さＲmaxが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下となるように調製される。この調製方法としては、イオンビームエッチング（イオンエッチングともいう）による研磨処理が、精度と作業性の両面から好ましい方法となる。この調製にあたっては、前記の高融点金属線材の（１）単体線をイオンエッチングする、（２）単体線に酸化皮膜付着または金属被覆した線材をイオンエッチングする、（３）単体線をイオンエッチングした後に、酸化被膜付着または金属被覆する、などの工程により実施される。
【００１４】
イオンビームエッチングは、低気圧放電イオン源から１キロボルト（ｋｖ）程度の引き出し電界で大面積の一様なイオンビームをつくり、主としてイオンの運動エネルギーを用いて半導体やその酸化物、窒化物膜の加工をするプロセスとして利用されているが、このプロセスによりコロナ放電用線材をエッチングする。イオンビームエッチングの実施にあたっては、酸素、アルゴン、ヘリウムのうちから選択された少なくとも１種を含むガスを導入し、減圧雰囲気下あるいは大気圧雰囲気下で、上記線材にイオンビームを照射する。この場合、線材はイオンビーム処理室を一定速度で通過し連続的に処理することが好ましい。
【００１５】
本発明において、帯電ワイヤにおける局部傾斜は４５度以下であってこの角度は小さいほど好ましいが、実際上、その下限値はイオンビームエッチングによって平滑化し得る能力に依存し、その中で得られる最も小さい局部傾斜ということになる。
次に、本発明の画像形成装置は、感光体ドラムと、帯電器と、前記帯電器により帯電された前記感光体表面に対して光照射することにより前記感光体上に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、当該静電潜像形成手段によって静電潜像に対して現像剤を供給することによって前記潜像を現像する現像手段と、を具備するものであって、ここで帯電器として上記のとおり、シールドケースの所定の位置に表面粗さＲｍａｘが０．９μｍ以下でかつ局部傾斜が４５度以下である帯電ワイヤと、当該帯電ワイヤに電圧を印加する電圧印加手段より構成される帯電器を用いて構成される。当該画像形成装置としては、電子写真方式を用いた複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタなどが挙げられる。
【００１６】
図３は、本発明の画像形成装置の一つの構成例を示す。この画像形成装置には、矢印２２方向に回転する感光体ドラム２１が備えられている。感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向２２に沿って順に、帯電器２３、露光装置２４、現像装置２５、転写ローラ２６、およびクリーニングブレード２８が備えられたクリーニング装置２７が配置されている。帯電器２３として、本発明の前記帯電器が用いられる。
【００１７】
画像形成時には、例えば感光体ドラム２１が矢印２２方向に一定速度（周速：１１０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動されていて、感光体ドラム２１の表面は、帯電器２３の放電により所定電位（８５０Ｖ）に均一にプラス帯電される。プラス帯電された表面は、感光体ドラム２１の回転によって露光装置２４に対向し、形成すべき画像に対応した光で露光される。これにより、感光体ドラム２１の表面には、電位の高い領域と低い領域とが生じ、いわゆる静電潜像が形成される。感光体ドラム２１が更に回転すると、その表面に形成された静電潜像は、現像装置２５に対向し、トナーによって現像される。そして、トナー像は転写ローラ２６に対向する位置になったとき、搬送されてくる転写用紙Ｐに転写される。
【実施例】
【００１８】
以下に実施例および比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。
なお、以下において、帯電ワイヤの表面粗さＲｍａｘの測定は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に記載の方法に従って行なって最大値を求めた。測定には、市販の表面粗さ計（ミツトヨ株式会社製のサーフテスト、品番ＳＶ−９６３４を使用した）を用い、線材の長手方向に測定端子を走らせて、速度０．３ｍｍ／秒で縦倍率２０００倍、横倍率２０倍で全長２．５ｍｍの部分を測定した。また、局部傾斜は、前記Ｒｍａｘの測定値をコンピュータに取り込んで、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する式に従ってデータ処理することにより求めた。
【００１９】
実施例１
タングステンワイヤ（直径６０μｍ、長さ２２０ｍｍ）にアルゴンドライエッチングにより平均１０００オングストロームの研磨を行ない、次いで常法により表面に酸化皮膜を形成させた。
実施例２
タングステンワイヤ（直径６０μｍ、長さ２２０ｍｍ）をアルゴンドライエッチングにより平均１０００オングストロームの研磨を行ない、次いで常法により厚さ１．５μｍとなるように金メッキ処理を施した。
【００２０】
実施例３
タングステンワイヤ（直径６０μｍ、長さ２２０ｍｍ）に厚さ１．５μｍとなるように金メッキ処理を施し、次いでアルゴンドライエッチングにより平均１０００オングストロームの研磨を行なった。
比較例１
タングステンワイヤ（直径６０μｍ、長さ２２０ｍｍ）に厚さ１．５μｍとなるように金メッキ処理を施した。
【００２１】
比較例２
タングステンワイヤ（直径６０μｍ、長さ２２０ｍｍ）に厚さ１．５μｍとなるように金メッキ処理を施した（比較例１の繰り返し）。
上記の実施例および比較例で作製した帯電ワイヤを画像形成装置（京セラミタ製「ＦＳ−１０００」）における帯電器に組み込んだ。この画像形成装置を用いて、画像濃度０．８付近のムラを生じやすい条件で画像を出力しワイヤ線方向の画像濃度（測定機種：王子計測機器株式会社製の汎用画像処理システム「品番ＤＡ−６０００」）を測定した。ここでワイヤを清掃する際には、前記画像形成装置に付属の帯電ワイヤ清掃具を用いてワイヤの長手方向に１０往復の清掃を行なった。結果を表１に示す。また、実施例１の帯電ワイヤを用いたときのワイヤ線方向位置と画像濃度の関係を図４に、同じく比較例１の帯電ワイヤを用いたときの同関係を図５にそれぞれ示す。
【００２２】
【表１】
2005164697.tif 000003
【００２３】
この結果、比較例１および２に比べて、実施例１〜３のように、Ｒｍａｘが０．９μｍ以下であり、局部傾斜が４５度以下の帯電ワイヤを用いた帯電器では、使用初期、使用経過２０時間後（ただし、この間は画像形成時と同一の電圧を印加して放電のみを行なって感光体を帯電させた）、清掃後のいずれにおいてもムラのない良好な画像が得られた。また、図４および図５の画像濃度の変化を比較すると、実施例１の帯電装置の方が比較例１に比べて画像濃度のバラツキが少ないことが示された。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の帯電装置は、放電ムラがなく電子写真方式による画像形成装置において長い寿命で使用され、品質の高い画像が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電子写真方式による画像形成装置の構成例を示す。
【図２】本発明の帯電装置の構成例を示す。
【図３】本発明の画像形成装置の構成例を示す。
【図４】実施例１の帯電装置を搭載した画像形成装置を用いたときの帯電ワイヤ線方向位置と画像濃度の関係を示す。
【図５】比較例１の帯電装置を搭載した画像形成装置を用いたときの帯電ワイヤ線方向位置と画像濃度の関係を示す。
【符号の説明】
【００２６】
１帯電装置
２帯電ワイヤ
３感光体
４シールドケース
５電圧印加装置
【図１】
2005164697.tif 000004
【図２】
2005164697.tif 000005
【図３】
2005164697.tif 000006
【図４】
2005164697.tif 000007
【図５】
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