JP2000214656A

JP2000214656A - 画像形成装置及び帯電装置

Info

Publication number: JP2000214656A
Application number: JP11011896A
Authority: JP
Inventors: Kunihisa Yoshino; 邦久吉野
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】発生オゾンン量が少なく、高効率かつ均一な
帯電が可能で、高品質の画像が得られる画像形成装置及
び帯電装置を提供する。【構成】静電潜像担持体である感光体ドラム１０の周
面と、非接触に配置された帯電装置１２を有する画像形
成装置において、帯電装置１２は、一端が開口されてい
るハウジングの中央にブラシ状の放電電極１２１があ
り、また前記ハウジングの開口部には、グリッド部材が
配置されている構成であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コロナ放電方式の
帯電装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に関し、
特に非接触型のブラシ電極を用いたコロナ放電方式の帯
電装置を備えた画像形成装置及び帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置で、
像担持体の帯電に用いられる帯電装置としては、〜
の様なものがある。

【０００３】図８に示す放電ワイヤ１２１Ａ、バッ
クプレート１２２、グリッド部材１２３等よりなる放電
ワイヤ方式のコロナ放電装置と、図９に示す鋸歯状電極１２１Ｂ、バックプレート１
２２、グリッド部材１２３等よりなる鋸歯状電極方式の
コロナ放電装置、ローラ又はブラシによる接触帯電方式の帯電装置に
大別される。

【０００４】それぞれの長所、短所を述べると次のよう
になる。

【０００５】（放電ワイヤ方式）；高速画像形成に対
応可能であり、帯電ムラが少なく従って画像ムラが少な
い。しかし、放電の効率が悪いため発生オゾン量が多
い。

【０００６】（鋸歯状電極方式）；高速画像形成に対
応可能であり、発生オゾン量が少ない。しかし、電極の
歯の部分にトナーが付着すると帯電ムラが発生し易く、
帯電ムラによる画像ムラの発生が生じ易い。

【０００７】（接触帯電方式）；発生オゾン量は少な
いが、高速画像形成に対応できない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の帯電装置
は、高速画像形成に対応可能とするとオゾンを多量に発
生するという問題と耐久的には画像ムラが発生するとい
う問題点があった。

【０００９】本発明はこのような問題点を解決して、放
電能力が高く、帯電の均一性に優れ、発生オゾン量の少
ない画像形成装置及び帯電装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的の画像形成装置
は、静電潜像を担持するための静電潜像担持体と非接触
に配置された帯電装置を有する画像形成装置において、
前記帯電装置は、一端が開口されているハウジングの中
央に導電性のブラシがあり、また前記ハウジングの開口
部には、グリッド部材が設置されている構成としたこと
を特徴とする画像形成装置によって達成される。

【００１１】また、前記目的の帯電装置は、ハウジング
に、静電荷を与える感光体とは非接触の導電性のブラシ
と、前記ブラシを支持する支持体と、前記ブラシの毛先
を揃える電荷付与領域規制部材とを備えた帯電装置であ
って、前記支持体は、前記ブラシの基体と導電性の接合
剤を介して接合される構成としたことを特徴とする帯電
装置、及びハウジングに、静電荷を与える感光体とは非
接触の導電性のブラシと、前記ブラシを支持する支持体
と、前記ブラシの毛先を揃える電荷付与領域規制部材と
を備えた帯電装置であって、前記支持体は、前記ブラシ
を挟んで支持する構成としたことを特徴とする帯電装
置、によって達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の画像形成装置及び帯電装
置の構成とその機能について図１ないし図６に基づいて
説明する。

【００１３】（実施の形態１）（請求項１の発明）図１に示す画像形成装置おいて、１０は静電潜像担持体
である感光体ドラムで、例えばＯＰＣ感光体を導電性の
ドラム上に塗布したもので接地されて時計方向に駆動回
転される。１２は、一端が開口した例えばアルミニウ
ム、ステンレス等の金属製のハウジングの中央に、ブラ
シ状の放電電極１２１があり、前記開口部にはエッチン
グ加工によって多数の穴が明けられたステンレス板より
なるグリッド部材が設置された構成の後に説明する本発
明の帯電装置である。所定電位に保持されたグリッド部
材とコロナ放電用のブラシによるコロナ放電によって感
光体ドラム１０周面に本実施の形態においては負の一様
な帯電を行いＶ_Hの電位を与える。この帯電装置１２に
よる帯電に先立って、前プリントまでの感光体の履歴を
除去するために発光ダイオード等を用いたＰＣＬ１１に
よる露光を行って感光体周面の除電をしておく。

【００１４】感光体ドラム１０への一様帯電の後レーザ
書込み装置１３により画像信号に基づいた像露光が行わ
れる。この像露光はコンピュータ、又は画像読取り装置
から入力される画像信号を画像信号処理部によって処理
を行ったのちレーザ書込み装置１３に入力して感光体ド
ラム１０上に静電潜像を形成する。

【００１５】レーザ書込み装置１３は図示しないレーザ
ダイオードを発光光源とし回転する回転多面鏡１３ａ、
ｆθレンズ１３ｂ等を経て複数の反射鏡１３ｄにより光
路を曲げられ主走査がなされるもので、感光体ドラム１
０の回転による副走査によって静電潜像が形成される。
本実施例では画像部に対して上記画像信号に基づいて露
光を行ない、露光部が電位の絶対値が低いＶ_Lになる反
転潜像を形成する。

【００１６】感光体ドラム１０周縁には、負に帯電した
導電性のトナーと磁性キャリアから成る２成分の現像剤
を内蔵した現像装置１４が設けられていて、磁石体を内
蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ１４ａによ
って反転現像が行われる。

【００１７】現像剤はフェライトをコアとしてその周り
に絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエス
テルを主材料として顔料あるいはカーボンブラック等の
着色剤、荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたト
ナーとからなるもので、粒径１０〜５０μｍ、飽和磁化
１０〜４０ｅｍｕ／ｇのキャリアに、粒径５〜１０μ
ｍ、電荷量５〜２０μＣ／ｇのトナーをトナー濃度５〜
１０重量％になるよう混合したもので、現像スリーブ１
４ａ上に０．１〜０．６ｍｍの層厚に規制されて現像域
へと搬送される。

【００１８】現像域における現像スリーブ１４ａと感光
体ドラム１０との間隙は現像剤の層厚よりも大きい０．
２〜１．０ｍｍとして、現像スリーブ１４１と感光体ド
ラム１０との間には直流電圧Ｖ_DCに交流電圧Ｖ_ACを重畳
した交流バイアス電圧が印加される。トナーの帯電は直
流電圧Ｖ_DCと同極性（負）であるため、交流電圧Ｖ_ACに
よってキャリアから離脱するきっかけを与えられたトナ
ーは、直流電圧Ｖ_DCより電位の絶対値の高いＶ_Hの部分
には付着せず、電位の絶対値の低いＶ_Lの部分にその電
位差に応じたトナー量が付着し顕像化（反転現像）が行
われる。又、現像スリーブ１４ａと感光体ドラム１０と
の間には直流電圧Ｖ_DCのみ印加してもよい。なお現像は
接触現像であっても差し支えない。トナー像を保持した
感光体ドラム１０は次の転写工程で転写が行われる。

【００１９】一方、給紙カセット１５より半月ローラ１
５ａ及び搬送ローラ１５ｂ，１５ｃを介してタイミング
ローラ１５ｄまで搬出された記録紙Ｐは一旦停止し、転
写のタイミングの整った時点でタイミングローラ１５ｄ
の回転作動によって転写域１６ｂへと給送される。転写
域１６ｂにおいては転写のタイミングに同期して感光体
ドラム１０の周面にトナーの帯電と逆極性の高電圧が印
加された転写ローラ１６ａが圧接され、給紙した記録紙
Ｐを挟着して感光体ドラム１０周面上のトナー像が記録
紙Ｐ上に転写される。

【００２０】次いで記録紙Ｐは僅かの間隙をもって配置
された尖頭電極１６ｃによって除電され感光体ドラム１
０周面より分離して定着装置１７に搬送され、熱ローラ
１７ａと圧着ローラ１７ｂの加熱・加圧により転写トナ
ーは溶融し、記録紙Ｐ上に固定された後、排出ローラ１
８１，１８２によりトレイ部５４へ排出される。なお、
前記の転写ローラ１６ａは記録紙Ｐの通過後より次のト
ナー像転写時までの間、感光体ドラム１０周面より退避
離間している。

【００２１】一方、記録紙Ｐにトナー像を転写した感光
体ドラム１０は、交流コロナ放電器を用いた除電器１９
により除電を受けたのち、クリーニング装置２０に至り
感光体ドラム１０に当接したゴム材からなるクリーニン
グブレード２０ａによって周面上に残った残留トナーは
クリーニング装置２０内に掻き落とされ、スクリュー等
により排出あるいは貯留される。

【００２２】クリーニング装置２０によって残留トナー
を除去された感光体ドラム１０はＰＣＬ１１によって露
光を受けた後帯電装置１２によって一様帯電を受け、次
の画像形成サイクルに入る。

【００２３】（実施の形態２）（請求項４の発明）図２は図１の帯電装置１２を示す拡大断面図である。図
において１０は前述の感光体ドラム、１２１は感光体ド
ラム１０に向かって突出するコロナ放電用のブラシ状の
放電電極、１２２は例えばアルミニウム等の金属よりな
る背板２２ａの周囲に小ネジ２２ｃによってステンレス
板が取り付けられて形成された、断面がコの字状で開口
部を有するハウジングであるバックプレート、１２３は
例えば厚さ０.１ｍｍのステンレス板をエッチング加工
してメッシュのピッチ１ｍｍに形成されバックプレート
１２２の開口部に設置されるグリッド部材、１２４はブ
ラシ１２ａの毛先を感光体ドラム１０の回転軸に平行な
直線上に並べて電荷付与範囲を規制する合成樹脂等の絶
縁材よりなる電荷付与領域規制部材である。

【００２４】ブラシ１２ａは例えば直径１００μｍの導
電性の金属（例えばステンレス）、アモルファス金属、
あるいは導電性を付与したレーヨン、ナイロン、ポリエ
ステル等の半導電性の繊維からなり、基体１２ｂは図３
に示すように、４〜６本ずつのブラシ１２ａを１ｍｍ間
隔で植え込んだ導電性繊維からなる布状の基体、１２ｃ
は導電性の接着剤、１２５はアルミニウム等からなる導
電性の支持体Ａ２５ａと、合成樹脂等の絶縁材よりなる
支持体Ｂ２５ｂが接着剤あるいは小ネジにより一体に結
合されてなる支持体である。布状の基体１２ｂの裏面は
導電性の接着剤１２ｃによって導電性の支持体Ａ２５ａ
に接着され、電気的に接続される。

【００２５】１２６はブラシ１２ａの清掃用の例えば直
径４ｍｍの棒状合成樹脂よりなるフリッカーバー、１２
７はフリッカーバー１２６によりブラシ１２ａを清掃す
る時に発生するトナーを、バックプレート１２２の背板
２２ａに明けられた多数の穴２２ｂを通して図示しない
ファンにより吸引するためのダクトである。フリッカー
バー１２６は例えば１，０００枚プリント毎に図２にお
いてドラム軸方向の前後に別に設けた駆動手段によって
移動してブラシ１２ａの毛先を擦って付着したトナーを
払い落とし、画像形成時には画面外に退避する。

【００２６】ブラシ１２ａの基体１２ｂは電荷付与領域
規制部材１２４によりその毛先を揃えられ、毛先は電荷
付与領域規制部材１２４の先端より約３ｍｍ突出した状
態で基体１２ｂの底部は導電性の接着剤１２ｃにより支
持体１２５に固着される。ブラシ１２ａは電荷付与領域
規制部材１２４により図４に示すように間隔Ｄ＝１ｍｍ
で感光体ドラム１０の回転軸に平行に揃えられ、直径１
００μｍの繊維を６本ずつ用いたブラシ群の場合はブラ
シ群１２ｄの間隙ｄ₁は約４００μｍとなる。なお、ブ
ラシ群１２ｄの間隔Ｄは４．５ｍｍ以下であれば一様帯
電を行うのに問題はない。

【００２７】支持体１２５は例えば図２に示すように
「あり溝」構造によってバックプレート１２２の背板２
２ｂ内側に取り付けられるが、ネジ、ファスナーによっ
て取り付ける構成にすることもできる。

【００２８】図５はグリッド部材をバックプレートに取
り付ける方法の一例を示す斜視図である。バックプレー
ト１２２の開口部の４隅には係止爪１２２ａが設けら
れ、グリッド部材１２３の一端の隅には小穴１２３ａ
が、他端の隅近傍には小穴１２３ｂが穿設され、さらに
小穴１２３ｂには両端が円弧状の係止部が形成されたバ
ネ材１２３ｃの一端が掛けられている。グリッド部材１
２３の一端の小穴１２３ａをバックプレート１２２の一
端の係止爪１２２ａに係止した後、グリッド部材１２３
の他端に取り付けたバネ材１２３ｃの他端をバックプレ
ート１２２の他端の係止爪１２２ａに係止して、バネ材
１２３ｃの張力によりグリッド部材１２３はバックプレ
ート１２２に取り付けられる。かかる構成によってグリ
ッド部材１２３はバックプレート１２２に位置規制され
ると共に電気的接続が行われる。

【００２９】上記のブラシ状の放電電極１２１を有する
帯電装置１２のグリッド部材１２３と感光体ドラム１０
との間は常に所定の間隙（例えば１ｍｍ）を維持するよ
うに保持されるようになっている。

【００３０】前記帯電装置１２の放電電極１２１には、
図示しない制御部の制御によって、帯電時には、例えば
感光体ドラム１０を−７５０Ｖの電位に帯電するものと
すると、放電電極１２１には交流電源Ｅ１により帯電条
件によって決まる。例えば８００μＡに定電流制御され
たピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）＝４〜６ｋＶ、周波数
１〜４ｋＨｚの交流電圧がコンデンサＣを介して支持体
１２５の給電部２５ｄを経て印加され、バックプレート
１２２及びグリッド部材１２３には直流電源Ｅ２により
定電圧制御された−７５０Ｖのバイアス電圧が給電部２
２ｄを経て印加される。なお放電電極１２１によって印
加する電圧は直流電源であってもよい。

【００３１】ブラシ１２ａの清掃はフリッカーバー１２
６の擦過によって行われる。本発明者は耐久テストとし
てフリッカーバー１２６の移動速度１０ｍｍ／ｓｅｃ、
ブラシ１２ａへの食い込み量２ｍｍの条件で約５，００
０回ブラシ１２ａの先端部を擦ったがブラシ１２ａの倒
れは１〜１．５ｍｍであった。このブラシの倒れ量では
放電ムラの発生はなかった。

【００３２】（実施の形態３）（請求項５発明）図６は本発明の帯電装置の他の実施の形態を示す断面構
成図である。

【００３３】各部に付された符号は図２の帯電装置と同
一部分は同一の符号が付され、作用も同一であるのでそ
の詳細な説明は省略する。図において、１２ｆは例えば
導電性と挟み付けるようなバネ性を有するリン青銅板等
のバネ材で断面がヘアピン状に形成された電荷付与領域
規制部材、１２５は中央に断面がＵ状の溝２５ｇが形成
された導電性の支持体Ａ２５ａとあり溝を有する絶縁性
の支持体Ｂ２５ｂとを小ネジ２５ｃ又は接着剤により一
体に結合された支持体である。幅の狭い基体１２ｂに植
え込まれたブラシ１２ａは電荷付与領域規制部材１２ｆ
により挟んで毛先は１列に近い状態で支持されて毛先を
感光体ドラム１０の回転軸と平行に揃えられた後、電荷
付与領域規制部材１２ｆの湾曲部である底部は導電性の
接着剤１２ｃにより支持体Ａの溝２５ｇに接着されて支
持体１２５と一体になる構成になっている。

【００３４】放電電極１２１には交流電源Ｅ1 により８
００μＡに定電流制御されたピーク・ピーク電圧（Ｖ
_P-P）＝４〜６ｋＶ、周波数１〜４ｋＨｚの交流電圧が
コンデンサＣを介し支持体Ａ２５ａの給電部２５ｄを経
て印加され、バックプレート１２２及びグリッド部材１
２３には直流電源Ｅ2 により定電圧制御された−７５０
Ｖのバイアス電圧が給電部２２ｄを経て印加される。本
実施の形態においても放電電柱１２１には直流電源を用
いることもある。

【００３５】（比較実験）前記実施の形態２又は実施の
形態３に示した帯電装置１２を備えた図１に示す画像形
成装置を実施例とし、図１の画像形成装置の帯電装置１
２を放電ワイヤ方式の帯電装置（図８）に交換した画像
形成装置を比較例１とし、同じく帯電装置１２を鋸歯状
電極方式の帯電装置（図９）に交換した画像形成装置を
比較例２とし、各例共にハーフトーンの画像形成を行
い、また、感光体表面電位のコピー数に対する変化（電
位推移）を測定した。

【００３６】各例共に帯電及び画像形成条件は感光体線速度：２８０ｍｍ／ｓｅｃ（感光
体直径８０ｍｍ）グリッド部材への印加電圧： −７５０Ｖ（定電圧）バックプレートへの印加電圧： −７５０Ｖ（定電圧）放電電極の印加電圧（交流電圧）：Ｖ_P-P＝４〜６ｋ
Ｖ、周波数１〜４ｋＨｚ（−８００μＡの定電流）グリッド部材と感光体との距離：１．０ｍｍ感光体帯電電位： −７５０Ｖここで感光体とは感光体ドラム１０の表面に形成した感
光体層のことである。

【００３７】また、実施例ではブラシ１２ａにはアモル
ファス金属繊維ボルファＤＥ−１０（ユニチカ製）を使
用し、ブラシ１２ａの先端とグリッド部材１２３との距
離は３．０ｍｍである。

【００３８】比較例１では放電ワイヤ１２１Ａは直径６
０μｍの金メッキワイヤを使用し、ワイヤ１２１Ａとグ
リッド部材１２３との距離は７．５ｍｍである。

【００３９】比較例２では鋸歯状電極１２１Ｂの鋸歯ピ
ッチは２ｍｍ、鋸歯状電極１２１Ｂの先端とグリッド部
材１２３との距離は７．５ｍｍである。

【００４０】何れの場合も電位センサによるフィードバ
ックを行わない。

【００４１】以上の条件で放電電極の清掃なしで２０，
０００回コピーを行い、発生オゾン量は帯電装置近傍の
オゾン濃度を測定して判定し、帯電ムラはハーフトーン
画像の濃度ムラによって判定する比較実験を行った結果
は表１のようになった。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１に示すように、本発明の画像形成装置
及び帯電装置では、帯電ムラがなく、発生オゾン量は、
放電ワイヤ方式の帯電装置の約１／５、鋸歯状電極方式
の帯電装置とほぼ同等であることが判明した。

【００４４】また、感光体の表面電位のコピー数による
変化は図７に示すようになり電位測定によって得られた
帯電性能は殆ど同一であった。但し、鋸歯状電極方式の
帯電装置では記録紙上に多数のスジムラ（白スジ）が認
められたが、本実施例では殆どムラが認められなかっ
た。

【００４５】以上の説明は通常の感光体ドラム１０の外
側から露光する方式の画像形成装置に適用した場合につ
いて説明したが、本発明は装置内部より露光する方式の
画像形成装置にも適用できることは勿論である。

【００４６】なお、本発明の画像形成装置はドラム状の
像形成体を有するものについて説明したが、ベルト状の
像形成体を有し画像形成を行うものにも適用できること
は勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ラシ状放電電極と電荷付与領域規制部材によりブラシの
毛先を集中した形で配設させることにより放電のムラの
発生を防止し、帯電効率を向上し、従って高速画像形成
を可能にし、かつ発生オゾン量を低減し、安定かつ均一
な帯電ができ、高品質の画像が得られる画像形成装置及
び帯電装置の提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の帯電装置の一実施形態を示す拡大断面
図である。

【図３】図２の帯電装置の放電電極のブラシと基体の一
例を示す断面図である。

【図４】電荷付与領域規制部材によりブラシが揃えられ
た結果を示す平面図である。

【図５】図２の帯電装置のグリッド部材の取り付け方法
の一例を示す斜視図である。

【図６】本発明の帯電装置の他の実施形態を示す断面構
成図である。

【図７】本発明と従来の帯電装置とによる帯電電位の推
移を示すグラフである。

【図８】放電ワイヤ方式の帯電装置を示す縦断面図であ
る。

【図９】鋸歯状放電電極方式の帯電装置を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム（静電潜像担持体）１１ＰＣＬ１２帯電装置１３レーザ書込み装置１４現像装置２０クリーニング装置１２１放電電極１２２バックプレート（ハウジング）１２３グリッド部材１２４，１２ｆ電荷付与領域規制部材１２５支持体１２６フリッカーバー１２７ダクトＥ１交流電源Ｅ２直流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を担持するための静電潜像担持
体と非接触に配置された帯電装置を有する画像形成装置
において、前記帯電装置は、一端が開口されているハウ
ジングの中央に導電性のブラシがあり、また前記ハウジ
ングの開口部には、グリッド部材が設置されている構成
としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記ハウジングが金属であることを特徴
とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記グリッド部材はエッチング加工によ
って形成した部材であることを特徴とする請求項１又は
２に記載の画像形成装置。
【請求項４】ハウジングに、静電荷を与える感光体と
は非接触の導電性のブラシと、前記ブラシを支持する支
持体と、前記ブラシの毛先を揃える電荷付与領域規制部
材とを備えた帯電装置であって、前記支持体は、前記ブ
ラシの基体と導電性の接合剤を介して接合される構成と
したことを特徴とする帯電装置。
【請求項５】ハウジングに、静電荷を与える感光体と
は非接触の導電性のブラシと、前記ブラシを支持する支
持体と、前記ブラシの毛先を揃える電荷付与領域規制部
材とを備えた帯電装置であって、前記支持体は、前記ブ
ラシを挟んで支持する構成としたことを特徴とする帯電
装置。
【請求項６】前記支持体から、前記ブラシに電流供給
させることを特徴とする請求項４又は５に記載の帯電装
置。