(57)【要約】【課題】  被帯電体の表面と所要間隔を介して対向するように帯電用電極を配置させ、帯電用電極と被帯電体の表面との間でコロナ放電させて、被帯電体の表面を帯電させるにあたり、帯電用電極に印加させる電圧を低くして、オゾン等の発生を抑制しながら、像担持体等の被帯電体の表面を均一に帯電できるようにすると共に、帯電装置のコストを低減させる。【解決手段】  像担持体１１の表面と所要間隔を介して対向するように帯電用電極２１を配置させ、この帯電用電極２１と像担持体１１の表面との間でコロナ放電させて、像担持体１１の表面を帯電させる帯電装置２０において、少なくとも像担持体１１の表面との間でコロナ放電させる帯電用電極２１の部分をメッシュで構成した。【選択図】  図２
2016218296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体の表面と所要間隔を介して対向するように帯電用電極が配置され、この帯電用電極と被帯電体の表面との間でコロナ放電させて、被帯電体の表面を帯電させる帯電装置において、少なくとも被帯電体の表面との間でコロナ放電させる帯電用電極の部分をメッシュで構成したことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電装置において、前記の帯電用電極におけるメッシュが、線幅が１００μｍ以下の線材で構成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の帯電装置において、前記の帯電用電極におけるメッシュ部分の厚みが１００μｍ以下であることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の帯電装置において、前記の被帯電体の表面と対向する前記の帯電用電極におけるメッシュ部分との間隔を０．５〜３．５ｍｍの範囲にしたことを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の帯電装置において、前記の帯電用電極におけるメッシュを構成する線材間の間隔が２００μｍ以下であることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の帯電装置によって像担持体の表面を帯電させ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、被帯電体の表面を帯電させる帯電装置及びこの帯電装置によって像担持体の表面を帯電させるようにした画像形成装置に関するものである。特に、被帯電体の表面と所要間隔を介して対向するように帯電用電極が配置され、この帯電用電極と被帯電体の表面との間でコロナ放電させて、被帯電体の表面を帯電させるようにした帯電装置及びこのような帯電装置によって像担持体の表面を帯電させるようにした画像形成装置において、帯電用電極に印加させる電圧を低くしてオゾン等の放電生成物の発生を抑制しながら、像担持体等の被帯電体の表面を均一に帯電できるようにすると共に、帯電装置のコストを低減させるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機，ファクシミリ，プリンター及びこれらの複合機等の画像形成装置においては、像担持体からなる被帯電体の表面を帯電装置によって帯電させ、このように帯電された像担持体の表面に静電潜像を形成して画像形成を行うようにしている。
【０００３】
そして、このように画像形成装置において、像担持体の表面を帯電装置によって帯電させるにあたり、従来においては、一般に、像担持体の表面と所要間隔を介して対向するように帯電用電極を配置させ、この帯電用電極と像担持体の表面との間でコロナ放電させて、像担持体の表面を帯電させるようにした非接触式の帯電装置や、特許文献１に示されるように、導電性ゴムローラー等の帯電ローラーを像担持体の表面に接触させ、また特許文献２に示されるように、導電性ブラシローラー等の帯電ブラシを像担持体の表面に接触させ、帯電ローラーや帯電ブラシと像担持体との間の微小空隙で放電を起こして、像担持体の表面を帯電させるようにしたものが提案されている。
【０００４】
ここで、非接触式の帯電装置の場合、一般に、帯電用電極に５０μｍ程度のワイヤーや鋸刃状ブレードを用い、この帯電用電極と像担持体との間に高電圧を印加させて、帯電用電極と像担持体の表面との間でコロナ放電させるため、高圧電源が必要になると共に、オゾン等の放電生成物の発生量が多くなり、環境、コスト、省エネ面において様々な問題があった。また、帯電用電極と像担持体との間に放電電子量の調整を行うメッシュ状のグリッド電極を設けたスコロトロン方式のものも用いられているが、前記のメッシュ状のグリッド電極自体が放電するものではなく、依然として、前記のような問題が存在した。
【０００５】
また、帯電ローラーや帯電ブラシを像担持体の表面に接触させ、像担持体との間の微小空隙で放電を起こして像担持体の表面を帯電させる場合、前記のコロナ放電の場合に比べて低い電圧で放電を行うことができて、オゾン等の放電生成物の発生を低減させることができる。しかし、帯電ローラーや帯電ブラシと、像担持体の表面との接触むら等によって像担持体の表面に帯電むらが生じたり、像担持体との接触によって帯電ローラーや帯電ブラシが汚れたりするという問題あると共に、前記の帯電ローラーや帯電ブラシに高機能性材料を使用することが必要になり、また品質を確保するためには比較的高度な生産技術も要求され、帯電ローラーや帯電ブラシのコストが高くつくという問題があった。
【０００６】
さらに、近年においては、特許文献３、４に示されるように、多孔質絶縁皮膜の孔から帯電用電極となる金属ナノ線を突出させたローラー式非接触帯電部材を用い、このローラー式非接触帯電部材の軸方向両側に設けたギャップ調整コロにより、ローラー式非接触帯電部材を像担持体の表面に近接させ、この状態で、前記の金属ナノ線と像担持体の表面との間でコロナ放電させて、像担持体の表面を帯電させるようにしたものが提案されている。
【０００７】
しかし、多孔質絶縁皮膜における数多くの孔から帯電用電極となる金属ナノ線を突出させるように設けることは非常に面倒であり、またローラー式非接触帯電部材と像担持体の表面とが一定した間隔で適切に維持されるようにするためには、前記のようなローラー式非接触帯電部材を精度良く製造することが必要になり、ローラー式非接触帯電部材のコストが非常に高くつくと共に、数多くの金属ナノ線を突出させるようにしないと、像担持体の表面を均一に帯電させることが困難になる等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１６４０１０号公報
【特許文献２】特開２００６−３３０５５３号公報
【特許文献３】特開２００３−３３７４６４号公報
【特許文献４】特開２００４−２７１８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、被帯電体の表面を帯電させる帯電装置における前記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。
【００１０】
そして、本発明においては、前記のように被帯電体の表面と所要間隔を介して対向するように帯電用電極を配置させ、この帯電用電極と被帯電体の表面との間でコロナ放電させて、被帯電体の表面を帯電させるようにした帯電装置において、帯電用電極に印加させる電圧を低くしてオゾン等の放電生成物の発生を抑制しながら、像担持体等の被帯電体の表面を均一に帯電できるようにすると共に、帯電装置のコストを低減させることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明における帯電装置においては、前記のような課題を解決するため、被帯電体の表面と所要間隔を介して対向するように帯電用電極が配置され、この帯電用電極と被帯電体の表面との間でコロナ放電させて、被帯電体の表面を帯電させる帯電装置において、少なくとも被帯電体の表面との間でコロナ放電させる帯電用電極の部分をメッシュで構成した。
【００１２】
そして、この帯電装置においては、メッシュで構成された帯電用電極の部分と被帯電体の表面との間でコロナ放電させて、被帯電体の表面を帯電させるようにする。
【００１３】
ここで、本発明における帯電装置においては、前記の帯電用電極におけるメッシュを線幅が１００μｍ以下の線材で構成し、また帯電用電極におけるメッシュ部分の厚みを１００μｍ以下にすることが好ましい。このようにすると、帯電用電極と被帯電体との間に印加させる電圧を低くしても、メッシュで構成された帯電用電極と被帯電体の表面との間で適切にコロナ放電されて、被帯電体の表面が適切に帯電されるようになる。なお、線材の線幅やメッシュ部分の厚みの下限は特に限定されないが、メッシュを構成する線材が金属材料である場合には、耐腐食性、耐劣化性の観点より、線材の線幅やメッシュ部分の厚みを１０μｍ以上にすることが好ましい。また、メッシュを構成する線材が、グラファイトやグラフェン類からなるカーボン素材の場合、その素材が有する線幅であるｎｍレベルで使用することができる。
【００１４】
また、本発明における帯電装置においては、被帯電体の表面と対向する帯電用電極におけるメッシュ部分との間隔は小さい程、低い電圧で放電させて、オゾン等の放電生成物の発生を抑制しながら被帯電体の表面を適切に帯電させることができるようになるが、小さくなり過ぎると、画像形成装置等に使用した場合に振動等によって、帯電用電極が被帯電体に接触するおそれがあるため、被帯電体の表面と対向する帯電用電極におけるメッシュ部分との間隔を０．５〜３．５ｍｍの範囲にすることが好ましい。
【００１５】
また、本発明における帯電装置において、メッシュで構成された帯電用電極の部分と被帯電体の表面との間でコロナ放電させて、被帯電体の表面を均一に帯電させるには、帯電用電極におけるメッシュを構成する線材間の間隔を２００μｍ以下にすることが好ましい。なお、帯電用電極におけるメッシュを構成する線材間の間隔の下限は特に限定されないが、メッシュを構成する線材が金属材料である場合には、加工上の精度より１０μｍが実用上の限界と考えられる。また、メッシュを構成する線材が、グラファイトやグラフェン類からなるカーボン素材の場合、その素材が有する線間であるｎｍレベルにすることができる。
【００１６】
そして、本発明における画像形成装置においては、前記のような帯電装置を用いて像担持体の表面を帯電させるようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の帯電装置においては、前記のようにメッシュで構成された帯電用電極を用い、このメッシュで構成された帯電用電極と被帯電体の表面との間でコロナ放電させるようにしたため、帯電用電極に印加させる電圧を低くしてオゾン等の放電生成物の発生を抑制しながら、像担持体等の被帯電体の表面を均一に帯電させることができると共に、帯電装置のコストも低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る帯電装置を使用した画像形成装置の概略説明図である。
【図２】前記の実施形態に係る帯電装置におけるクロスメッシュで構成する帯電用電極を像坦持体の上方に配置させた状態を示した概略平面図である。
【図３】前記の実施形態に係る帯電装置に使用する帯電用電極の変更例を示し、（Ａ）〜（Ｄ）は帯電用電極におけるメッシュのパターンを変更させた変更例の概略平面図である。
【図４】前記の実施形態に係る帯電装置に使用した帯電用電極におけるメッシュを構成する線材の線幅及び線材間の間隔を示した部分拡大説明図である。
【図５】前記の実施形態に係る帯電装置において使用する帯電用電極を変更させた変更例を示し、円筒状になった帯電用電極の両側に規制コロを設け、この規制コロにより帯電用電極を像担持体の表面と所要間隔を介して対向するように配置させる状態を示した概略説明図である。
【図６】図５に示した変更例における帯電装置において使用する部材を示し、（Ａ）は円筒状になった帯電用電極の概略平面図、（Ｂ）は円筒状になった帯電用電極内に挿入させるスリットが設けられた保持部材の概略平面図、（Ｃ）はスリットが設けられた保持部材の内部にオゾン吸着剤を内包させた状態を示した概略平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態に係る帯電装置及びこの帯電装置を使用した画像形成装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る帯電装置及び画像形成装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【００２０】
ここで、図１に示す実施形態における画像形成装置１０においては、被帯電体として回転する感光体ドラムからなる像担持体１１を用い、この回転する像担持体１１の表面を帯電装置２０によって帯電させるようにしている。
【００２１】
そして、このように帯電された像担持体１１の表面にレーザー等を用いた潜像形成装置１２により画像情報に応じた露光を行い、この像担持体１１の表面に静電潜像を形成するようにしている。
【００２２】
次いで、このように像担持体１１の表面に形成された静電潜像の部分に現像装置１３からトナーを供給して、像担持体１１の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成するようにしている。
【００２３】
そして、このように像担持体１１の表面に形成されたトナー像を、ローラー状になった転写装置１４と対向する位置に導くと共に、この像担持体１１と転写装置１４との間に記録シートＳを導き、像担持体１１の表面に形成されたトナー像を転写装置１４より記録シートＳに転写させ、このようにトナー像が転写された記録シートＳを定着装置１５導き、この定着装置１５おいてトナー像を記録シートＳに定着させるようにしている。
【００２４】
また、記録シートＳに転写されずに像担持体１１の表面に残留したトナー等をクリーニング装置１６よって像担持体１１の表面から除去し、その後、この像担持体１１の表面を、前記のように帯電装置２０により帯電させるようにしている。
【００２５】
ここで、この実施形態における帯電装置２０においては、図１及び図２に示すように、クロスメッシュからなるメッシュで構成された細長の平板状になった帯電用電極２１を、前記の像担持体１１の軸方向に沿ってこの像担持体１１の表面と所要間隔を介するように配置させている。
【００２６】
そして、この帯電用電極２１に帯電用バイアス電源２２から帯電用バイアス電圧を印加させて、クロスメッシュで構成された帯電用電極２１と前記の像担持体１１の表面との間でコロナ放電させて、像担持体１１の表面を所定の電位に帯電させるようにしている。
【００２７】
ここで、この帯電用電極２１を構成するメッシュのパターンは、前記のようなクロスメッシュに限定されず、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すようなスクリーンメッシュ、縦線メッシュ、横線メッシュ、六員環メッシュ等であってもよい。
【００２８】
また、前記の帯電用電極２１を構成する材料は特に限定されないが、導電性及び耐腐食性に優れたものを用いることが好ましく、例えば、４２合金、ＳＵＳ、Ｔｉ合金などの金属材料を用いることができ、またグラファイト類（グラフェン含む）などの六員環メッシュ構造を有するカーボン素材を用いることもできる。そして、前記の金属材料でメッシュを形成するにあたっては、例えば、ケミカルエッジング法、所望の太さの金属ワイヤーを編んで作製する方法等を用いることができる。ここで、ケミカルエッチング法は、エッチング液と呼ばれる薬品によって金属を部分腐食、溶解させてメッシュを作製するため、比較的容易にメッシュの細線を形成できると共に、腐食、溶解された面（メッシュ細線の厚み方向の断面）において突起が形成され、その先端は比較的鋭利となることが知られており、鋭利な部分に電界集中が起こりやすく、より低電圧において放電させることが可能となる。このため、金属材料でメッシュを形成する場合には、ケミカルエッチング法を用いることが好ましい。
【００２９】
また、帯電用電極２１のメッシュを金属材料で形成する場合、帯電用電極２１に印加させる帯電用バイアス電圧を低くしても、帯電用電極２１と像担持体１１の表面との間で適切にコロナ放電されると共に、像担持体１１の表面が均一に帯電されるようにするため、図４に示すように、帯電用電極２１におけるメッシュを構成する線材２１ａの線幅ｄを１００μｍ以下にすると共に、前記のメッシュを構成する線材２１ａ間の間隔ｐを２００μｍ以下にすることが好ましく、また前記の線材２１ａで構成される帯電用電極２１のメッシュ部分の厚みを１００μｍ以下にすることが好ましい。
【００３０】
また、前記のように帯電用電極２１を像担持体１１の表面と所要間隔を介して対向するように配置させるにあたっては、帯電用電極２１に印加させる帯電用バイアス電圧を低くしても、帯電用電極２１と像担持体１１の表面との間で適切にコロナ放電されるようにすると共に、振動等によって帯電用電極２１が像担持体１１に接触したりしないようにするため、帯電用電極２１と像担持体１１の表面との間隔を、前記のように０．５〜３．５ｍｍの範囲にすることが好ましい。
【００３１】
また、この実施形態においては、クロスメッシュで構成された細長の平板状になった帯電用電極２１を用いるようにしたが、帯電用電極２１はこのような平板状のものに限られず、円筒状等の立体的なものであってもよい。
【００３２】
例えば、図５に示すように、クロスメッシュで構成されて円筒状になった帯電用電極２１を用い、回転軸２３ａを有する導電性フランジ２３をこの帯電用電極２１の両側に装着させて、円筒状になった帯電用電極２１を両側の導電性フランジ２３に保持させると共に、この導電性フランジ２３の外周に規制コロ２４を設け、この規制コロ２４を像担持体１１の表面に接触させて、帯電用電極２１を像担持体１１の表面と所要間隔を介して対向するように配置させ、前記の導電性フランジ２３を介して帯電用バイアス電源２２から帯電用バイアス電圧を前記の帯電用電極２１に印加させるようにすることができる。
【００３３】
また、前記のように円筒状になった帯電用電極２１の両側を導電性フランジ２３に保持させて、像担持体１１の表面を帯電させるにあたり、帯電用電極２１が勝手に変形して、像担持体１１の表面との間隔が変化したりするのを防止するため、図６（Ａ）に示すような円筒状になった帯電用電極２１を用いると共に、図６（Ｂ）に示すような円筒状でその外周面に複数のスリット２５ａが設けられた保持部材２５を用い、この保持部材２５を円筒状になった帯電用電極２１内に挿入させて、円筒状になった帯電用電極２１をこの保持部材２５により保持させるようにすることができる。また、図６（Ｃ）に示すように、前記の保持部材２５内に、活性炭、シリカ、アルミナ、酸化第二鉄、ゼオライト等のオゾン吸着剤２６を内包させ、像担持体１１の表面を帯電させる際に発生したオゾン等を、メッシュで構成された帯電用電極２１及び保持部材２５に設けられたスリット２５ａを通して前記のオゾン吸着剤２６に吸着させるようにすることもできる。
【００３４】
次に、市販の複写機（コニカミノルタ社製：ｂｉｚｈｕｂ  ５５４ｅ）に使用されるいるドラムカートリッジにおけるオゾンフィルターを抜いた状態にして、このドラムカートリッジを改造し、本発明の実施例における帯電装置を用いた場合と、比較例として前記の複写機に使用されているスコロトロン方式の帯電装置を用いた場合とにおいて、像担持体に対する帯電特性及びオゾンの発生状態を調べるようにした。
【００３５】
ここで、実施例１〜１０においては、前記の実施形態に示すようにケミカルエッチング法によってクロスメッシュに形成した細長の平板状の帯電用電極を用いるようにし、この帯電用電極としてＶ、電極材料、メッシュを構成する線材の線幅ｄ、線材間の間隔ｐ、電極の厚みｔが、下記の表１に示すようになったものを用いると共に、この帯電用電極と像担持体の表面との間隔ｘを、下記の表１に示すようにした。
【００３６】
そして、実施例１〜１０の帯電用電極における像担持体に対する帯電特性として、像担持体の表面を−５００Ｖに帯電させるにあたって、各帯電用電極に印加させた電圧Ｖｃを求め、その結果を下記の表１に示した。
【００３７】
また、実施例１〜１０の帯電用電極を用いた場合におけるオゾンの発生状態については、温度２３±２℃、相対湿度６０±５％に調節した内容積２．１ｍ３のチャンバー内において、Ｂ/Ｗ比が１０％のハーフトーン画像を連続印刷させ、運転開始から３０分経過後から１０分間の平均オゾン濃度を、オゾン濃度計（ダイレック社製：ＭＯＤＥＬ−１２００）により測定し、その結果を下記の表１に示した。
【００３８】
また、前記の複写機に使用されているスコロトロン方式の帯電装置を用いた比較例のものにおいては、像担持体に対する帯電特性として、像担持体の表面を−５００Ｖに帯電させるにあたって、グリッド電極に印加させた電圧Ｖｇ、帯電用電極に印加させた電圧Ｖｃ、帯電用電極を流れた電流Ｉｃを求め、またオゾンの発生状態については、前記の実施例１〜１０の場合と同様にして平均オゾン濃度を測定し、これらの結果を下記の表２に示した。
【００３９】
【表１】
2016218296.tif 000003
【００４０】
【表２】
2016218296.tif 000004
【００４１】
ここで、前記の表１及び表２に示す結果から明らかなように、本発明の実施例１〜１０の帯電用電極を用いた場合には、比較例のスコロトロン方式の帯電装置を用いた場合に比べて、像担持体の表面を−５００Ｖに帯電させるのに、帯電用電極に印加させる電圧を大幅に低下させることができると共に、帯電時におけるオゾンの発生を大きく低減できることが分かる。
【００４２】
また、前記の表１における実施例１〜１０の帯電用電極を用いた場合の結果から、メッシュを構成する線材の線幅ｄ、線材間の間隔ｐ、電極厚みｔが大きくなったり、帯電用電極と像担持体の表面との間隔ｘが大きくなったりすると、像担持体の表面を−５００Ｖに帯電させるのに、帯電用電極に印加させる電圧Ｖｃが高くなり、また帯電時におけるオゾンの発生量も増加しており、前記のようにメッシュを構成する線材の線幅ｄを１００μｍ以下、線材間の間隔ｐを２００μｍ以下、電極厚みｔを１００μｍ以下、帯電用電極と像担持体の表面との間隔ｘを３．５ｍｍ以下することが好ましいということが分かる。
【００４３】
なお、この実施例においては、クロスメッシュに形成された細長の平板状の帯電用電極を用いるようにしたが、前記の図５に示すように、クロスメッシュで構成されて円筒状になった帯電用電極を用いた場合にも同様の結果が得られ、また図６（Ｃ）に示すように、保持部材内にオゾン吸着剤を内包させた場合には、帯電時におけるオゾンの発生をより一層抑制することができた。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ：画像形成装置
１１  ：像担持体（被帯電体）
１２  ：潜像形成装置
１３  ：現像装置
１４  ：転写装置
１５  ：定着装置
１６  ：クリーニング装置
２０  ：帯電装置
２１  ：帯電用電極、２１ａ  ：線材
２２  ：帯電用バイアス電源
２３  ：導電性フランジ、２３ａ  ：回転軸
２４  ：規制コロ
２５  ：保持部材、２５ａ  ：スリット
２６  ：オゾン吸着剤
Ｓ  ：記録シート
ｄ  ：線材の線幅
ｐ  ：線材間の間隔
【図１】
2016218296.tif 000005
【図２】
2016218296.tif 000006
【図３】
2016218296.tif 000007
【図４】
2016218296.tif 000008
【図５】
2016218296.tif 000009
【図６】
2016218296.tif 000010