JP3128236B2

JP3128236B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3128236B2
Application number: JP02340527A
Authority: JP
Inventors: 健一常枝; 善行福田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JPH04208955A; US5250992A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電子写真装置やレーザプリンタ等の画像形
成装置に係り、特に、画像形成装置における帯電装置の
改良に関する。

（従来の技術）電子写真装置やレーザプリンタ等の画像形成装置にお
いて、像担持体上に一様な帯電を行うための帯電装置と
して、構造が構造が簡単で、かつ帯電効率が良好なこと
から、コロナ放電方式が汎用されている。

コロナ放電方式には、シールドケースに収容されたコ
ロナワイヤ電極に高電圧を印加し、像担持体に対向した
開口部よりコロナイオンを像担持体に付与するコロトロ
ン方式と、像担持体に対向した開口部にスクリーン状の
グリッドを設け、このグリッドに所定の電圧を印加し、
像担持体に付与されるコロナイオンを制御するスコロト
ロン方式とがある。

レーザプリンタでは、像担持体として負帯電型の有機
感光体（以下、OPCと呼ぶ）が用いられ、反転現像によ
り顕像化する方式が一般に用いられている。このOPCに
対しては、放電特性が不安定な負極性コロナイオンを放
出する帯電装置が必要であるため、従来より、安定性に
優れたスコロトロン方式が用いられている。

このスコロトロン方式の帯電装置を用いる場合、像担
持体の移動時間、像担持体の帯電特性、及び帯電直前の
像担持体の表面電位を考慮に入れたうえで、帯電装置の
帯電能力が構造的に決定される。

近年、画像形成装置の小型化が進むとともに、高速化
が市場要求として挙げられている。このような事情の下
で、限られたスペースに帯電装置を収容するため帯電装
置を小型化し、なお且つ像担持体の移動時間の高速化に
伴う帯電時間の減少により、より高い帯電能力が帯電装
置に求められている。

ところで、帯電に影響を与える帯電直前の像担持体の
表面電位は、画像形成システム上、次の理由からより帯
電特性を低下させる方向となっている。即ち、転写後の
剥離手段は、設置スペース、コスト等から、シールドケ
ース及びコロナワイヤを有する剥離コロナ装置に変わ
り、像担持体の小径化による小さな曲率を利用し、尖状
電極に負極性の高電圧を印加し、転写電荷を保持した転
写材との間の電界によってコロナ放電を発生させ、除電
剥離する方式が実用化されている。しかし、この方式で
は、転写材及び像担持体の転写電荷の除電が十分に行わ
れるという利点がある反面、専用のトランスが必要であ
るため、コスト高となるという欠点を有する。

また、コストを抑えるため、転写直後に除電ランプ又
は接地された尖状電極を設けて、転写材と像担持体との
間の静電吸着力を弱め、剥離する方式も実用化されてい
る。この方式は、前述の負極性の高電圧を印加し、積極
的に転写材及び像担持体全域にわたり転写コロナ装置で
受電した正電荷を除去する方式に対し、転写材を除電す
る目的であるため、像担持体全域にわたり十分に除電す
る能力を有していない。従って、転写、剥離以降、像担
持体表面に残存する正電荷は、クリーニング工程及び前
露光工程を通過するが、像担持体は負極性OPCであるた
め、正電荷に対する除電効果は望めず、その状態のまま
帯電工程に進むことになる。

従って、帯電工程直前において正電荷を保持した像担
持体に対し、帯電装置は、逆極性の負電荷が十分でない
場合、第17図（ａ）〜（ｆ）に示す静電プロセスにおけ
る第17図（ｅ）においてV₀′で示される帯電電位の低下
を示し、第17図（ｆ）に示すように現像時の現像バイア
スV_BとV₀′の電位差より地汚れとなるカブリｔ′が発生
する。この様子を第18図を参照して説明する。

第18図は、転写装置側から像担持体を見た図である。
第18図（ａ）における斜線は、像担持体が転写コロナで
ある正電荷を直接浴びた領域であり、転写材以外の像担
持体の両サイド及び転写材P1とP2との間の領域に正電荷
を浴びている。これらが帯電、現像等を経た２サイクル
目に入ると、第18図（ｂ）に示すように、転写コロナを
浴びた箇所に帯電不足から地カブリとなって画像不良を
生ずる。これらは１回目及び２回目のプリントに限ら
ず、転写装置が動作している限り、絶えず発生する。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、剥離方式を低コスト化、簡素化するた
めに接地した尖状電極を用いて転写材に除電剥離を行う
方式では、転写後の転写コロナ暴露部の除電が十分に行
われず、その後の帯電プロセスにおいて像担持体表面が
負帯電されても、あらかじめ決定されている一定の電位
に制御することが困難であった。そのため、帯電電位と
現像バイアスの電位差を十分にとることが出来ず、地カ
ブリを生じてしまう。従って、像担持体表面の転写材で
覆われた部分以外の領域に現像により常にトナーが付着
し、これはクリーナーで除去されるため、トナー消費量
の増加によるプリントコストの上昇、クリーナーの容量
の不足等が生じ、かつ機体内汚染も発生した。

また、用紙と用紙との間隔、いわゆる紙間隔において
も上述した転写コロナの影響のため、充分な帯電電位と
することが不可能であるため、プリント画像上に静電的
なメモリーとして地カブリ等の画像劣化を生ずるという
問題があった。

そこで、本発明は、像担持体表面の転写材で覆われた
部分以外の領域の表面電位が帯電電位とは逆極性の電位
であっても、像担持体の表面電位を均一かつ安定に制御
することを可能とする帯電装置を具備する画像形成装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）第１の発明は、像担持体に対向する開口部を有するシ
ールドケースと、このシールドケース内に配置されたコ
ロナワイヤ電極と、前記シールドケースの開口部に配置
され、整流素子又はインピーダンス素子を介して接地さ
れているグリッドと、前記像担持体に対設されており、
前記グリッドと同電位となるように前記グリッドに電気
的に接続されている尖状電極とを具備することを特徴と
する画像形成装置を提供する。

第２の発明は、像担持体に対向する開口部を有するシ
ールドケースと、このシールドケース内に配置されたコ
ロナワイヤ電極と、前記シールドケースの開口部に配置
され、整流素子又はインピーダンス素子を介して接地さ
れ、鋸歯状の尖状電極が前記像担持体に対向するように
一体的に形成されているグリッドとを具備することを特
徴とする画像形成装置を提供する。

第３の発明は、像担持体を帯電する帯電手段と、この
帯電手段により帯電した像担持体に対して像を形成する
像形成手段と、この像形成手段により形成された転写材
に転写する転写手段と、この転写手段により転写された
像担持体上をクリーニングするクリーニング手段とを具
備する画像形成装置であって、前記帯電手段は、前記像
担持体に対向する第１の開口部及び前記クリーニング手
段側に第２の開口部を有するシールドケースと、このシ
ールドケース内に配置されたコロナワイヤ電極と、前記
シールドケースの開口部に配置され、整流素子又はイン
ピーダンス素子を介して接地されているグリッドとを有
し、前記シールドケースの第２の開口部に対向して尖状
電極が、前記コロナワイヤ電極及びグリッドにより生成
されたイオンを受電可能に設けられており、この尖状電
極の先端は前記像担持体に対向していることを特徴とす
る画像形成装置を提供する。

（作用）本発明の画像形成装置においては、クリーニング手段
と帯電手段との間に、尖状電極が像担持体に対設されて
いる。

コロナワイヤーから放電された負極性コロナは、シー
ルドケース及びグリッドに流れ込み、所定のツェナーダ
イオードの降伏電圧まで電位が上昇する。一方、シール
ドケース及びグリッドと電気的に接続された尖状電極も
同様に電位が上昇する。そのため、シールドケース、グ
リッド、及び尖状電極は同電位となるように一定の電圧
に保たれる。

転写材を介して付与された正極性の転写コロナは感光
体に対応する部分以外の被転写コロナ暴露部において、
正極性の電荷が保持された状態となる。この正極性の電
荷は、剥離手段における接地除電針によっても除電除去
不可能であり、かつクリーナー通過後の光除電手段によ
っても除電されない。光除電手段を通過した後、感光体
上の正極性電荷は、尖状電極とともに強い不平等電界を
形成する。このように強い電界条件下では、尖状電極近
傍の気体を充分に電離することが可能であり、この電離
によって生じたコロナイオンによって、感光体上の正電
荷を除電することが可能である。

正電荷が充分除電、消去された状態で、帯電装置は、
感光体上の正電荷がないため、帯電が容量的に満たさ
れ、帯電装置によるあらかじめ決定された帯電電位に制
御することが可能となる。

従って、帯電電位と現像バイアスとの差を充分にとれ
るため、地カブリが発生せず、トナー消費量の増加によ
るプリントコストの上昇、クリーナーの容量の不足、機
体内汚染が生ずることがない。

（実施例）以下、図面を参照して、本発明の一実施例について説
明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る画像形成装置とし
ての複写機の構成を概略的に示す図である。第１図にお
いて、参照符号１は感光体ドラムを示し、この周囲に、
尖状電極21を有するスコロトロン型帯電器２、露光手段
３、現像器４、コロトロン型転写チャージャー５、尖状
電極からなる剥離チャージャー６、剥離爪７、転写後搬
送部８、クリーニング装置９、前露光装置10が時計回り
に配置されている。感光体ドラム１の下方には転写紙11
を収容するカセット12が配置されている。なお、参照符
号13は、カセット12からの転写紙を感光体１に搬送する
ための転写前搬送部を示す。

第２図は、第１図に示す複写機におけるスコロトロン
型帯電器２を示す。第２図において、帯電器２は、シー
ルドケース22、グリッド23及びコロナワイヤー24から構
成されている。シールドケース22の上流側には尖状電極
21が取付けられている。シールドケース22は、グリッド
23及び尖状電極21と電気的に接続され、降伏電圧−610V
程度のツェナダイオード25を介して接地されている。ま
た、−5.5KV程度の高電圧が高圧トランス26からコロナ
ワイヤー24に印加されている。

尖状電極21は、感光体１とのギャップｄが約１〜3mm
となるように、帯電器２の上流側に感光体１と対向して
近接配置されている。尖状電極21は、厚さ0.1mmのステ
ンレス板をエッチングにより、第３図に示すように鋸歯
状に加工されたものである。鋸歯のピッチは1.0mmであ
る。

コロナワイヤー24に高電圧が印加されると、シールド
ケース22、グリッド23及び尖状電極21にコロナ放電によ
る電流が流れ、ツェナダイオード25により−610V程度の
電圧が印加された状態となる。コロナワイヤー24から発
生したコロナイオンは、グリッド23のスクリーン状の開
口部を通して感光体１表面を帯電する。一方、尖状電極
21には、感光体１表面の電荷に対応して、尖状電極21と
感光体１との間で電界が形成される。

次に、以上説明した複写機の動作について、第１図及
び第２図を参照して詳細に説明する。

現像器４により感光体１上に顕像化されたトナー像
は、転写チャージャー５により用紙11に転写される。ト
ナー像を保持した用紙11は、感光体１の曲率の大きさと
剥離チャージャー６の尖状電極による、感光体１との静
電吸着力の減少に伴い剥離され、定着器を経て排出され
る。

一方、感光体１上に残留したトナーは、クリーニング
装置９によりクリーニングされるが、用紙11を介さずに
直接転写コロナを浴びた感光体上の正電荷は、クリーニ
ング装置９を通過して前露光装置10に進む。しかし、負
極性の感光体１は、負帯電箇所においては前露光装置10
による除電効果を有するが、負帯電箇所については感度
を有していないため、前露光装置10により除電されない
まま尖状電極21に進む。ここでは、感光体１上の約＋10
00V程度の表面電位と尖状電極21に印加されている−60V
の電圧により強い不平等電位が発生し、気体を電離して
コロナイオンは発生させ、それによって感光体の正電荷
を急速に除電する。

この除電効果により、帯電器２は、正帯電された感光
体１上に除電するための負電荷を付与する必要がなく、
決められた帯電時間内に充分に感光体１上に一定の負帯
電を行うことが出来る。

第６図は、帯電ワイヤ総電流I₀を横軸にとり、感光体
表面電位V₀を縦軸にとったグラフである。図中、実線は
通紙箇所を、破線は被転写暴露部の従来例を、一点鎖線
は被転写暴露部の本実施例をそれぞれ示す。第６図のグ
ラフから次のことがわかる。即ち、通紙部の感光体表面
電位V₀は、帯電ワイヤ総電流I₀を増加することにより約
−550V程度の帯電電位に制御される。しかし、従来の帯
電装置によると、被転写暴露部では帯電ワイヤ総電流I₀
を増加しても通紙部との電位差が大きく、静電的なメモ
リーとして残留してしまう。従って、場合によっては帯
電ワイヤ総電流I₀を1mA以上としなければ電位差は解消
されなかった。このように大きな電流量は、負極性コロ
ナで特に顕著な多量のオゾンを排出するため、安全性の
点から使用不可能である。

これに対し、本実施例の画像形成装置では、被転写暴
露部の帯電性は通紙部とほぼ同等であった。従って、地
カブリがなく、優れた帯電性が発揮された。

なお、以上説明した実施例では、尖状電極21はステン
レス製であるが、他の金属を用いることも可能である。
また、その形状は第３図に示すように鋸歯状であるが、
第５図に示すように金属繊維束31、例えば約20μｍのス
テンレス繊維を100本程度結束して金属板32に所定の間
隔で配置植毛したものでもよい。また金属繊維の代わり
に、レーヨンやナイロン等の合成繊維にカーボンを含有
させたものを用いることも可能である。

また、第６図に示すようにコロナワイヤーと同様の数
10ミクロン径の金属細線を用いることも可能である。

第２図に示す例では、シールドケース22は、グリッド
23及び尖状電極21と電気的に接続され、ツェナダイオー
ド25を介して接地されているが、第７図に示すように直
接接地してもよい。この場合、尖状電極21は、絶縁部材
41によりシールドケース22と絶縁されている。

また、第２図に示す例では、シールドケース22及びグ
リッド21に自己バイアスを印加する手段としてツェナダ
イオードを用いているが、第８図に示すように、ツェナ
ダイオードの代わりに抵抗素子51を用いても、同様の効
果を得ることが出来る。

尖状電極21は、クリーニング装置９と帯電器２との間
であればどの位置に設けてもよい。また、第９図に示す
ように複数の尖状電極21a、21b、21cを設けてもよい。
尖状電極21は、感光体１と所定の間隔で配置されても、
感光体１と接触して設けられていてもよい。

第６図は、本発明の他の実施例を示す。即ち、第２図
に示す実施例では、尖状電極21は帯電器２のシールドケ
ース22に取付けられているが、第11図に参照符号61によ
り示すように、グリッドと一体的に形成されてもよい。
即ち、第10図に示すように厚さ0.1mmのステンレス板
に、六角形の多数の開口を有するスクリーンメッシュ62
と鋸歯状の電極63をエッチング加工により形成し、これ
を第12図に示すように折り曲げたものを、第11図に示す
ように取付けることが出来る。この実施例によっても、
第４図に示すような効果が得られた。

第11図に示す例では、シールドケース22と尖状電極付
グリッド61は同電位となるように接続されているが、第
13図に示すように、それぞれを分離し、シールドケース
22を接地し、尖状電極付グリッド61にのみ自己バイアス
が印加されるようにしてもよい。

なお、第11図に示す例においても、第14図に示すよう
に、ツェナダイオードの代わりに抵抗素子51を用いて
も、同様の効果を得ることが出来る。

第15図は、本発明の更に他の実施例を示すもので、シ
ールドケース22の上流側の一部が開口しており、絶縁部
材71を介して尖状電極21が配置されている。このような
構造では、尖状電極21は開口部72を介してコロナイオン
を受電可能である。尖状電極21は降伏電圧−1000V程度
のツェナダイオード73を介して接地されている。

第15図に示す構造において、コロナワイヤー24に高電
圧が印加されると、シールドケース22、グリッド23及び
尖状電極21にコロナ放電による電流が流れ、ツェナダイ
オード25によりシールドケース22及びグリッド23に−61
0V程度の電圧が発生し、尖状電極21に−1000V程度の電
圧が発生する。コロナワイヤー24から発生したコロナイ
オンは、グリッド23のスクリーン状の開口部を通して感
光体１表面を帯電する。一方、尖状電極21には、感光体
１表面の電荷に対応して、尖状電極21と感光体１との間
で電荷が形成される。

この実施例においても、第16図に示すように、尖状電
極21をツェナダイオード81を介してシールドケース22に
電気的に接続し、グリッド23に発生する電圧と、シール
ドケース22及び尖状電極21に発生する電圧とを分け、よ
り高い電圧が尖状電極21に発生するようにしてもよい。

また、この実施例においても、第８図及び第14図に示
すように、シールドケース22に接続されるツェナダイオ
ードの代わりに抵抗素子を用いることが出来る。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の画像形成装置による
と、地カブリによる画像劣化、トナー消費量の増加によ
るプリントコストの上昇、クリーナーの容量の不足、機
体内汚染が生ずることがなく、かつオゾン発生量も少な
く、優れた画像形成が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像形成装置としての
複写機を概略的に示す断面図、第２図は本発明の第１の
実施例に係る帯電器近傍の構成を示す図、第３図は尖状
電極の形状を示す図、第４図は本発明の効果を示すグラ
フ図、第５図及び第６図は尖状電極の他の例を示す図、
第７〜９図は第２図に示す装置の変形例を示す図、第10
図は本発明の第２の実施例に用いられる尖状電極付グリ
ッドを示す図、第11図は本発明の第２の実施例に係る帯
電器近傍の構成を示す図、第12図は本発明の第２の実施
例に用いられる尖状電極付グリッドの断面を示す図、第
13及び14図は第11図に示す装置の変形例を示す図、第15
図は本発明の第３の実施例に係る帯電器近傍の構成を示
す図、第16図は第15図に示す装置の変形例を示す図、第
17図は静電プロセスを示す図、第18図は従来の装置の問
題点を説明するための図である。１……感光体、２……帯電器、21……尖状電極、22……
シールドケース、23……グリッド、コロナワイヤ電極、
25……ツェナーダイオード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−100451（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−238593（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−260962（ＪＰ，Ａ) 実開平１−152499（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 21/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能な像担持体の表面を清掃するクリ
ーニング装置と、前記像担持体の回転方向に沿って、前記クリーニング装
置の下流に設けられ、前記像担持体を除電する前露光装
置と、前記像担持体の回転方向に沿って、前記前露光装置の下
流に設けられ、前記像担持体を帯電する帯電装置とを具
備する画像形成装置であって、前記帯電装置は、前記像担持体に対面する開口部を有す
るシールドケースと、このシールドケース内に配置されたコロナワイヤ電極
と、前記コロナワイヤ電極に電圧を印加する電源と、前記シールドケースの開口部に配置されたグリッドと、前記像担持体の回転方向に沿って、前記シールドケース
の上流に設けられた尖状電極とを有し、かつ前記尖状電
極と前記像担持体との間に不平等電界を形成するため、
前記シールドケースは、前記グリッド及び前記尖状電極
と電気的に接続され、かつ整流素子またはインピーダン
ス素子を介して接地されたものであることを特徴とする
画像形成装置。