(57)【要約】【課題】  高い自己排気能力および帯電効率を有するコロナ帯電装置を提供する。【解決手段】  コロナ帯電装置４は、像担持体２に対向した鋸歯電極６ａを有する第１の鋸歯電極板６と、第１の鋸歯電極板を囲むように設けられ、像担持体に対向する領域が開放された制御電極８と、制御電極に設けた第１および第２の開口部１２，１４と、制御電極で囲まれた空間に配置され、第１の開口部１２に対向した鋸歯電極１６ａを有する第２の鋸歯電極板１６と、を備える。第２の鋸歯電極板に電圧を印加することにより第１の開口部１２を通って帯電装置外に向かうイオン風が発生するため、制御電極で囲まれた空間には、第２の開口部１４側から第１の開口部１２側に向かうエアーフローが発生する。その結果、像担持体を帯電するために第１の鋸歯電極板に電圧を印加することで発生したコロナ放電により生成した放電生成物は、エアーフローによって帯電装置外に排出される。【選択図】図２
2005201923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に対向した鋸歯電極を有する第１の鋸歯電極板と、
第１の鋸歯電極板を囲むように設けられ、被帯電体に対向する領域が開放された制御電極と、
制御電極に設けた第１および第２の開口部と、
制御電極で囲まれた空間に配置され、第１の開口部に対向した鋸歯電極を有する第２の鋸歯電極板と、
を備えたコロナ帯電装置。
【請求項２】
被帯電体に対向した第１の鋸歯電極と所定の位置に設けた第２の鋸歯電極とを有する鋸歯電極板と、
鋸歯電極板を囲むように設けられ、被帯電体に対向する領域が開放された制御電極と、
ともに制御電極に設けられ、第２の鋸歯電極に対向する位置に形成された第１の開口部と、所定の位置に設けた第２の開口部と、
を備えたコロナ帯電装置。
【請求項３】
被帯電体に対向した鋸歯電極を有する第１の鋸歯電極板と、
第１の鋸歯電極板を囲むように設けられ、被帯電体に対向する領域が開放された制御電極と、
ともに制御電極に設けられ、制御電極で囲まれた空間からエアーを排気するために用いる第１の開口部と上記空間にエアーを導くために用いる第２の開口部と、
第２の開口部近傍において制御電極で囲まれた空間に配置され、電圧が印加されるとコロナ放電により第１の開口部に向かう成分を有するイオン風を発生させる鋸歯電極を有する第２の鋸歯電極板と、
を備えたコロナ帯電装置。
【請求項４】
被帯電体に対向した鋸歯電極を有する鋸歯電極板と、
鋸歯電極板を囲むように設けられ、被帯電体に対向する領域が開放された制御電極と、
ともに制御電極に設けられ、制御電極で囲まれた空間からエアーを排気するために用いる第１の開口部と、上記空間にエアーを導くために用いる第２の開口部と、
を備え、
鋸歯電極板はさらに、第２の開口部近傍において、電圧が印加されるとコロナ放電により第１の開口部に向かう成分を有するイオン風を発生させる第２の鋸歯電極を有することを特徴とするコロナ帯電装置。
【請求項５】
請求項１または３のコロナ帯電装置と、第１および第２の鋸歯電極板にそれぞれ所定時間所定の電圧を印加するための制御部と、被帯電体として像担持体とを備え、
制御部は、第１の鋸歯電極板への電圧印加の停止に遅れて第２の鋸歯電極板への電圧の印加を停止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、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。本発明はまた、画像形成装置に用いられる帯電装置、特に、コロナ放電により像担持体（例えば感光体ドラム）を一様に帯電するコロナ帯電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式による画像形成装置において、感光体ドラム表面を一様に帯電する手段として、コロナ放電により感光体ドラムに電荷を供給するコロナ帯電装置が知られている。
【０００３】
このようなコロナ帯電装置は、一般に、ワイヤ電極と、感光体ドラムに対向する領域が開放されワイヤ電極を囲む断面コ字状のシールドケースとを備える。画像形成時、ワイヤ電極に高電圧を印加することでワイヤ電極にコロナ放電が生じ、その結果、空気中に発生したイオンが感光ドラムに供給されることでドラム表面が一様に帯電する。かかる帯電装置では、コロナ放電によりオゾンや窒素酸化物などが生成されるが、これら放電生成物が感光体ドラムに付着すると白抜け、黒帯、画像流れなどの画像ノイズが発生するため、放電生成物を帯電装置から排出することが求められる。
【０００４】
例えば特許文献１には、コロナ放電により発生するイオン風を利用して放電生成物を装置から排出するコロナ帯電装置が開示されている。イオン風とは、コロナ放電によりワイヤ電極周囲の空気が絶縁破壊を起こすことで電離し、電離によって発生したイオンがその極性に従って移動し、コロナ帯電装置内に存在する空気の気体分子に衝突し、気体分子が移動することにより発生する風である。コロナ放電はワイヤ電極の周囲３６０度の方向に発生するため、シールドケースにもイオンが供給される（放電電流が流れる）ことになり、特許文献１のようにシールドケースに通気孔を設けることで、シールドケース側に向かうイオン風が通気孔を抜けるようになるので、放電生成物をコロナ帯電装置から排出することができる（すなわち、コロナ帯電装置は自己排気能力を有する。）。
【０００５】
しかしながら、上記の構成ではコロナ放電による帯電効率が低いため、感光体ドラムの帯電効率を上げるために、シールドケースに流れ込む放電電流を、例えばシールドケースに電圧を印加するなどして低減することが考えられる。しかしながら、シールドケースへ流れ込む放電電流が減少すると、イオン風の多くがワイヤ電極から感光体ドラムに向かうため、コロナ帯電装置の自己排気能力が低下する。この場合、通気孔を介して強制的にコロナ帯電装置内のエアーを排気するするファンなどの構成が別途必要となる。
【０００６】
また、帯電効率を向上させるためにワイヤ電極の代わりに、感光体ドラムに対向する複数の鋸歯電極を有する鋸歯電極板を用いたコロナ帯電装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このコロナ帯電装置では、鋸歯電極の尖頭部でコロナ放電が起きる。
【特許文献１】特開平１０−３１２０９９号公報
【特許文献２】特開平９−２３０６６８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、上記鋸歯電極を備えたコロナ帯電装置では、放電の指向性が強くなるために、イオン風のほとんどが鋸歯電極から感光体ドラムに向かうため、自己排気能力は実質的に有していない。
【０００８】
そこで、本発明は、高い自己排気能力および帯電効率を有するコロナ帯電装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明はまた、高い自己排気能力および帯電効率を有するコロナ帯電装置を備え、したがって放電生成物による画像ノイズのない良好な画像を形成す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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るコロナ帯電装置の一態様は、
被帯電体に対向した鋸歯電極を有する第１の鋸歯電極板と、第１の鋸歯電極板を囲むように設けられ、被帯電体に対向する領域が開放された制御電極と、制御電極に設けた第１および第２の開口部と、制御電極で囲まれた空間に配置され、第１の開口部に対向した鋸歯電極を有する第２の鋸歯電極板と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る画像形成装置の一態様は、
像担持体に対向した鋸歯電極を有する第１の鋸歯電極板、第１の鋸歯電極板を囲むように設けられ、像担持体に対向する領域が開放された制御電極、制御電極に設けた第１および第２の開口部、および、制御電極で囲まれた空間に配置され、第１の開口部に対向した鋸歯電極を有する第２の鋸歯電極板を備えたコロナ帯電装置と、第１および第２の鋸歯電極板にそれぞれ所定時間所定の電圧を印加するための制御部と、を備え、
制御部は、第１の鋸歯電極板への電圧印加の停止に遅れて第２の鋸歯電極板への電圧の印加を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るコロナ帯電装置の一態様によれば、第２の鋸歯電極板に電圧を印加することにより第１の開口部を通って帯電装置外に向かうイオン風が発生するため、制御電極で囲まれた空間には、第２の開口部側から第１の開口部側に向かうエアーフローが発生する。その結果、被帯電体を帯電するために第１の鋸歯電極板に電圧を印加することで発生したコロナ放電により生成した放電生成物は、エアーフローによって帯電装置外に排出される。このように、コロナ帯電装置は、鋸歯電極を用いて高い帯電効率を有しつつ第２の鋸歯電極板への電圧印加により発生するイオン風による高い自己排気能力を備える。
【００１３】
本発明に係る画像形成装置の一態様によれば、第１の鋸歯電極板への電圧印加の停止に遅れて第２の鋸歯電極板への電圧の印加を停止するため、画像形成時に第１の鋸歯電極板に電圧を印加することで発生したコロナ放電により生成した放電生成物を、第２の鋸歯電極板に電圧を印加することで発生する第２の開口部側から第１の開口部側に向かうエアーフローにより帯電装置外に確実に排出できる。したがって、次回の画像形成時に画像ノイズのない良好な画像を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下、同一または類似の構成要素は、同一の符号または同一の符号に適当な添字を付して表す。以下の説明では、コロナ帯電装置としてスコロトロンを説明するが、本発明はこれに限定されず、例えばコロトロンなどにも適用できる。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１、２を参照して本発明に係るコロナ帯電装置の第１の実施形態を説明する。被帯電体である感光体ドラム２を一様に帯電するためのコロナ帯電装置４は、感光体ドラム２の軸と平行に伸びた鋸歯電極板（第１の鋸歯電極板）６を備える。鋸歯電極板６は、例えばステンレス板からなり、感光体ドラム２に対向して複数の鋸歯６ａが等間隔に形成されている。コロナ帯電装置４はまた、感光体ドラム２に対向する領域に開口部を有し鋸歯電極板６を囲むように配置され、コロナ放電を安定させるための制御電極（シールドケース）８と、上記開口部に配置され、感光体ドラム２へのコロナ放電量を制御するためのグリッド電極１０とを備える。制御電極８は、基部８ａと基部８ａと一体的に形成され対向配置される一対の側部８ｂ，８ｃとからなる断面コ状をなしており、基部８ａには、その長手方向の両端部に開口部（第１の開口部）１２および開口部（第２の開口部）１４が形成されている。後述するように、開口部１２は、コロナ帯電装置４内のエアーを排気するための排気口として機能し、開口部１４は、コロナ帯電装置４内にエアーを導く吸気口として機能する。
【００１６】
コロナ帯電装置４はさらに、制御電極８で囲まれた空間において開口部１２に対向して、鋸歯電極板６と略平行に伸びた鋸歯電極板（第２の鋸歯電極板）１６を備える。鋸歯電極板１６は、例えばステンレス板からなり、開口部１２に対向して複数の鋸歯電極１６ａが等間隔に形成されている。
【００１７】
鋸歯電極板６、制御電極８、およびグリッド電極１０はそれぞれ、両端が電気絶縁体である一対のホルダ１８ａ，１８ｂにより支持されている。鋸歯電極板１６は、一端がホルダ１８ａにより支持されている。各電極６，８，１０，１６は、ホルダ１８ａ，１８ｂに設けた不図示の端子を介して電源に接続され、それぞれ所定の電圧が印加されるようになっている。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、制御電極８の側部８ｂ，８ｃにはそれぞれ、感光体ドラム２に近接する先端部分にシール（例えば、厚さが１００μｍのポリウレタンシート）２０，２２が貼り付けてあり、感光体ドラム２の回転方向に関して帯電領域の上流側および下流側において、感光体ドラム２に当接している［図１および図２（ｂ）ではシール２０，２２は図示を省略している。］。したがって、本実施形態に係るコロナ帯電装置４において、感光体ドラム２、制御電極８、ホルダ１８ａ，１８ｂ、およびシール２０，２２により、開口部１２，１４を除いて実質的に閉鎖された空間２４が形成されることになる。
【００１９】
図３は、コロナ帯電装置４を備えた画像形成装置の一例である。この画像形成装置２６の感光体ドラム２の周りには、その回転方向に沿って、コロナ帯電装置４と、選択的に感光体ドラムに光２６を照射し、これにより感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置２８と、感光体ドラムにトナーを供給し、これにより潜像を顕像化する現像装置３０と、転写ローラ３２と、転写後に感光体ドラム上に残ったトナーを除去するクリーニング装置３４とが順次配設されている。
【００２０】
画像形成装置２６の画像形成時において、画像形成装置２６の制御部（図示しない）は、感光体ドラム２を図の矢印の方向に回転させながら、鋸歯電極板６、制御電極８、およびグリッド電極１０に所定時間所定の電圧を印加して、コロナ放電を発生させる。一例として、鋸歯電極板６に定電流電源を接続して７００μＡの電流を印加し（鋸歯電極板６に定電圧電源を接続すると、鋸歯電極板６に付着した異物のために、鋸歯電極板６に印加する電圧が一定でも、鋸歯電極板６に流れる電流が一定とならない可能性があるため、鋸歯電極板６には定電流電源を接続するのが好ましい。）、制御電極８およびグリッド電極１０に共通の電源を接続して５００Ｖの電圧を印加する。制御電極８とグリッド電極１０に印加する電圧は異なっていてもよく、また、制御電極８は接地してもよい。
【００２１】
鋸歯電極板６で発生したコロナ放電により空気中に発生したイオンが感光体ドラム２に供給され、これにより感光体ドラム２の表面は一様に帯電する（なお、感光体ドラム２の帯電極性は、鋸歯電極板６、制御電極８およびグリッド電極１０に印加する電圧の極性に応じて異なる。）。このとき、イオン風は、図４（ａ）に示すように、鋸歯電極板６から感光体ドラム２に衝突し、感光体ドラム２表面に沿って側方に流れ、その後、シール２０，２２に衝突して、さらに制御電極８の側部８ｂ，８ｃに沿って流れ、再び鋸歯電極板６側に向かい、鋸歯電極板６に沿って流れる渦流となる。また、鋸歯電極板６で発生したコロナ放電により、コロナ帯電装置４内に放電生成物が生成される。
【００２２】
一様に帯電した感光体ドラム２表面は、続いて、露光装置２８から光２６が選択的に照射され、これにより、感光体ドラム２表面に静電潜像が形成される。そして、現像装置３０から感光体ドラム２にトナーを供給することで静電潜像が顕像化された後、感光体ドラム２上のトナーが感光体ドラム２と転写ローラ３２との間に搬送された用紙３８に転写されて用紙に画像が形成される。転写ローラ３２との対向部で用紙３８に転写されなかった感光体ドラム４上の残留トナーは、クリーニング装置３４において除去される。
【００２３】
画像形成装置２６の制御部は、このような画像形成終了後、鋸歯電極板６、制御電極８、およびグリッド電極１０への電圧印加を停止させる。その後、感光体ドラム２を空転させながら、鋸歯電極板１６に所定時間所定の電圧を印加してコロナ放電を発生させる。一例として、鋸歯電極板１６に定電流電源を接続して１００μＡの電流を印加する。コロナ放電により鋸歯電極板１６で発生したイオンは、主として開口部１２周囲の制御電極基部８ａ部分に供給され、これにより開口部１２を介して装置４外部に向かうイオン風が発生する。その結果、図４（ｂ）に示すように、開口部１４から空間２４に導かれ、さらに空間２４を長手方向に沿って流れ、開口部１２から装置４外部に向かうエアーフローが発生する。したがって、感光体ドラム２を帯電するためのコロナ放電により生成した放電生成物をコロナ帯電装置４外に排出することが可能である。
【００２４】
鋸歯電極板１６への電圧印加停止とともに、感光体ドラム２の回転を停止させる。放電生成物はコロナ帯電装置４から排出されているため、待機状態において放電生成物が感光体ドラム２に付着することはなく、次回の画像形成時には画像ノイズのない良好な画像を形成できる。なお、鋸歯電極板６への電圧印加停止後も感光体ドラム２を回転させているのは、感光体ドラム２表面の特定の領域に鋸歯電極板６でのコロナ放電により生成した放電生成物が付着する可能性をできるだけ減らすためである。
【００２５】
上記説明では、鋸歯電極板１６への電圧印加は、鋸歯電極板６への電圧印加停止後に開始しているが、鋸歯電極板６への電圧印加停止と同時に開始してもよいし、あるいは、鋸歯電極板６への電圧印加停止する前に開始してもよい。重要なことは、鋸歯電極板１６への電圧印加の停止を、鋸歯電極板６への電圧印加停止より遅延させることであり、これにより鋸歯電極板６でのコロナ放電により生成した放電生成物を、鋸歯電極板１６でのコロナ放電による生じたイオン風によりコロナ帯電装置４内に生じたエアーフローにより確実に装置４外に排出させることができる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、感光体ドラム２を帯電するための鋸歯電極板６と放電生成物をコロナ帯電装置４から排出するための鋸歯電極板１６を別体に形成したが、代わりに、感光体ドラム２を帯電させる機能と放電生成物をコロナ帯電装置４から排出する機能を兼用する鋸歯電極板を用いてもよい。
【００２７】
例えば、図５に示すコロナ帯電装置４’のように、感光体ドラム２の軸と平行に伸び、感光体ドラム２に対向して複数の鋸歯電極（第１の鋸歯電極）４０ａを有するとともに開口部（排気口）１２に対向して複数の鋸歯電極（第２の鋸歯電極）４０ｂを有する鋸歯電極板４０を設ける。この構成の場合、画像形成時に、鋸歯電極板４０に所定の電圧を印加すると、鋸歯電極４０ａの尖頭部でコロナ放電が生じて感光体ドラム２を帯電するのと同時に、鋸歯電極４０ｂの尖頭部で生じるコロナ放電に伴うイオン風が発生する。感光体ドラム２を帯電するためのコロナ放電により生成される放電生成物は、上記イオン風により発生する開口部（吸気口）１４から閉鎖空間２４を通り開口部（排気口）１２に向かうエアーフローにより装置４’外から排出される。本実施形態では、鋸歯電極板４０への電圧印加を停止すると、上記エアーフローも消滅する。
【００２８】
本実施形態では、画像形成時に感光体ドラム２の帯電と同時にコロナ帯電装置４’内のエアーの排気を行っているので、第１の実施形態同様、次回の画像形成時には画像ノイズのない良好な画像を形成できる。
【００２９】
本実施形態のように、感光体ドラム２の帯電と同時にコロナ帯電装置４’内のエアーの排気を行う場合であっても、感光体ドラム２の帯電効率は実施の形態１の場合とほとんど変わらないことが本発明者らにより確認されている。これは、鋸歯電極４０ａと比較して鋸歯電極４０ｂの数が非常に少ないためと考えられる。
【００３０】
図５のように鋸歯電極４０ａと鋸歯電極４０ｂを鋸歯電極板４０の長手方向に関して異なる位置に配置する代わりに、図６に示すコロナ帯電装置４”のように、鋸歯電極板４０”の長手方向に関する鋸歯電極４０ｂ”の位置を鋸歯電極４０ａ”の位置と重なるようにしてもよい。
【００３１】
＜第３の実施形態＞
図７を参照して、本実施形態に係るコロナ帯電装置４'''は、実施の形態１に類似しているが、排気口１２側でなく吸気口１４近傍に鋸歯電極板１６'''を備える点が異なる。詳しくは、鋸歯電極板１６'''は、ホルダ１８ｂから鋸歯電極板６と略平行に伸びた支持部１６ｂ'''と、鋸歯電極板６（コロナ帯電装置４'''）の長手方向と所定の角度をなすよう支持部１６ｂ'''先端から鋸歯電極板６側に折曲する折曲部１６ｃ'''とを有し、折曲部１６ｃ'''の鋸歯電極板６に対向する側とは反対側に所定の間隔で複数の鋸歯電極１６ａ'''が設けてある。制御電極８'''の開口部１４を形成する部分には、鋸歯電極１６ａ'''に対向し折曲部１６ｃ'''と略平行に伸びた折曲壁８ｄ'''が形成されている。
【００３２】
画像形成時、鋸歯電極板６への電圧印加により発生したコロナ放電により放電生成物が生成される。一方、例えば第１の実施形態で説明したのと同様のタイミングで鋸歯電極板１６'''に所定の電圧を印加することにより、該電極で生じたコロナ放電により発生したイオンは、対向する制御電極折曲壁８ｄ'''に向かう。この結果生じる鋸歯電極板１６'''から折曲壁８ｄ'''に向けて流れるイオン風は、コロナ帯電装置４'''の長手方向に沿った成分を有することになり、開口部１４から閉鎖空間２４を介して開口部１２に向かうエアーフローが発生する。感光体ドラム２を帯電するためのコロナ放電により発生する放電生成物は上記エアーフローにより装置４'''外に排出されるため、次回の画像形成時には画像ノイズのない良好な画像を形成できる。
【００３３】
本実施形態では、感光体ドラム２を帯電するための鋸歯電極板６と放電生成物をコロナ帯電装置４'''から排出するための鋸歯電極板１６'''を別体に形成したが、代わりに、実施の形態２のように、感光体ドラムを帯電させる鋸歯電極（第１の鋸歯電極）を有するとともに、コロナ放電により吸気口から排気口に向かう成分を有するイオン風を発生させる鋸歯電極（第２の鋸歯電極）を吸気口近傍に有する鋸歯電極板を用いてもよい。
【００３４】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれらに限らず種々改変可能である。例えば、制御電極（シールドケース）に設ける一対の開口部の位置は、本発明を限定しない。但し、コロナ帯電装置内の制御電極で囲まれた空間全体にわたってエアーフローを形成し該空間内に滞留する放電生成物を十分に排出するために、上記実施形態のように制御電極の長手方向両端部に一対の開口部を設けるのが好ましい。また、エアーフローの吸気口および排気口は、それぞれ２つ以上設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るコロナ帯電装置の第１の実施形態を示す斜視図。
【図２】（ａ）図１のＩＩａ−ＩＩａ線に沿った断面図。（ｂ）図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図。
【図３】図１のコロナ帯電装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略図。
【図４】（ａ）感光体ドラムを帯電するためのコロナ放電を発生する際に生じるイオン風の向きを示す図２（ａ）に対応する図。（ｂ）放電生成物を排出するために発生させるエアーフローを示す図２（ｂ）に対応する図。
【図５】本発明に係るコロナ帯電装置の第２の実施形態を示す、図２（ｂ）に類似した図。
【図６】本発明に係るコロナ帯電装置の第２の実施形態の変形例を示す、図２（ｂ）に類似した図。
【図７】本発明に係るコロナ帯電装置の第３の実施形態を示す、図２（ｂ）に類似した図。
【符号の説明】
【００３６】
２  感光体ドラム（像担持体）
６  第１の鋸歯電極板
６ａ  鋸歯電極
８  制御電極（シールドケース）
１２  第１の開口部（排気口）
１４  第２の開口部（吸気口）
１６  第２の鋸歯電極板
１６ａ  鋸歯電極
【図１】
2005201923.tif 000003
【図２】
2005201923.tif 000004
【図３】
2005201923.tif 000005
【図４】
2005201923.tif 000006
【図５】
2005201923.tif 000007
【図６】
2005201923.tif 000008
【図７】
2005201923.tif 000009