JP3575939B2

JP3575939B2 - コロナ帯電装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP3575939B2
Application number: JP02534797A
Authority: JP
Inventors: 稔松尾
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2017-02-07
Also published as: JPH10221928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に使用されるコロナ帯電装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、画像顕像化する際、熱転写方式やバブルジェット、インクジェット方式等各種の方式が採用されている。このうち、最も多く使用されている方式はトナーと呼ばれる電荷担持体を帯電して紙等の被転写体へ転写定着する方式である。即ち、カールソンプロセスを代表として、感光体等の記録媒体に電荷を帯電してその帯電した記録媒体の電荷を光等で消去して原稿パターンを潜像形成し、そこにトナーと呼ばれる電荷担持体を載せて顕像化し、さらに紙等に転写することが行われている。
【０００３】
この方式では、帯電、現像、転写、除電の各プロセスで電荷移動の現象があり、これを引き起こすためには、感光体や電荷担持体あるいは被転写体へ電荷発生移動を起こさせる必要がある。即ち、電荷担持体の授受をするために、帯電という電気的処理が行われる。
【０００４】
そのためには、接触摩擦帯電、接触電荷注入、放射線による電離等の方法がある。そして、接触摩擦帯電及び接触電荷注入方式は現像ローラや帯電ローラとして使用されている。
【０００５】
しかし、帯電部材が被帯電部材と接触することにより、ローラの低分子成分が析出転写されるので、被帯電部材が汚染され、その結果画像に異常が生じる等の問題がある。なお、放射線による電離は放射線の種類にも依るが、被爆防止が必要になり、現在のところ実用化されていない。
【０００６】
従来から最もポピュラーに使用されているコロナ帯電法は、細線や針の電極に高圧の電界を印加して対向電極との間でコロナ放電を起こし、コロナイオンを被帯電部材に移動させて電荷を載せる方法である。
【０００７】
この方法では、原理も装置も非常に簡単であるが、空気中成分の酸素が体積百分比で約２０％を占めている。このため、空気中におけるコロナ放電では、空気中の酸素がイオン化すると、オゾンＯ_３が発生する。このオゾンＯ_３は、大気上空では必要な分子でもオフィス環境では有害な物質であり、発生することは好ましくない。
【０００８】
そのための一つの方法として、帯電部材と被帯電部材とを接触させて電荷注入やパシェンの法則を利用して至近距離で放電し、オゾンの発生を少なくする方法が利用され始めた。
【０００９】
しかしながら、この接触帯電法では、感光体と直に接触するために、帯電体を構成する物質の成分が接触した感光体に移動して帯電不良や画像の白抜け等の異常を生じるという不具合があった。
【００１０】
従って、酸素を含む空気に代わる、オゾンを発生しない放電雰囲気ガスが望まれていた。その一つの従来例として、特開昭６０−９５４５９号に空気より酸素濃度が少ないガスを使用する提案がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単に酸素濃度を減らしただけでは、オゾン発生の減少の効果は有るものの、充分には除去できない。また上記従来例のようにガス分離のフィルターを必要とするなど複雑な機構となってしまう不具合があった。
【００１２】
そこで、本発明者は、複雑な機構を有することなく、非接触で従来よりオゾンの発生を充分に少なくすることができるコロナ帯電法及びその装置を先に提案した。
【００１３】
本発明は、このコロナ帯電法及びその装置において、放電雰囲気ガスをより良く維持し安定した放電を行うことができるコロナ帯電装置及び画像形成装置を提供することをその目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備え、空気より比重の大きいオゾン非発生気体の放電雰囲気ガス中でコロナ放電により帯電する帯電器、転写器、除電器等の帯電装置において、
前記帯電装置により帯電される被帯電部の下方に、該被帯電部に臨む上部開口を有し、前記放電雰囲気ガスを滞留させる雰囲気ガス滞留手段を設けたことを特徴としている。
【００１５】
この構成では、帯電装置の雰囲気ガス滞留手段が被帯電部に臨む上部開口を有するので、空気より比重の大きい雰囲気ガスの滞留時間を長くすることができ、頻繁なガス供給をする必要がない。
【００１６】
また、請求項２の発明では、請求項１に記載のコロナ帯電装置において、前記オゾン非発生気体は炭酸ガスであることを特徴としている。この構成では、帯電装置の炭酸ガス滞留手段が被帯電部に臨む上部開口を有するので、空気より比重の大きい炭酸ガスの滞留時間を長くすることができ、頻繁な炭酸ガス供給をする必要がない。
【００１７】
また、請求項３の発明では、請求項１又は２に記載のコロナ帯電装置において、前記雰囲気ガス滞留手段に放電雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段を連結したことを特徴としている。この構成では、放電雰囲気ガス（炭酸ガス）の散逸があってもその都度、ガスを供給できるので、安定した放電及び被帯電体への帯電が可能となる。
【００１８】
また、請求項４の発明では、請求項３に記載のコロナ帯電装置において、前記雰囲気ガス供給手段は雰囲気ガス滞留手段の底部に連結されていることを特徴としている。この構成では、雰囲気ガス供給手段は雰囲気ガス滞留手段の底部に連結されているので、雰囲気ガスを効率的に供給することができる。
【００１９】
また、請求項５の発明では、請求項３又は４に記載のコロナ帯電装置において、前記雰囲気ガス供給手段は、前記雰囲気ガスを高圧に収容したボンベであることを特徴としている。この構成では、雰囲気ガス供給手段は、前記雰囲気ガスを高圧に収容したボンベであるので、雰囲気ガス供給手段の交換が容易である。
【００２０】
また、請求項６の発明の画像形成装置では、請求項１〜５の何れかに記載のコロナ帯電装置を備えていることを特徴としている。この構成では、請求項１〜５の何れかに記載の発明の作用を有する画像形成装置を提供することができる。
【００２１】
また、請求項７の発明では、請求項６に記載の画像形成装置において、前記雰囲気ガス滞留手段は、中間転写ベルトの内側に配置されていることを特徴としている。この構成では、請求項６の発明の作用に加えて雰囲気ガス滞留手段の配置スペースの省スペース化を達成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施例を示す構成図である。
本発明の第１実施例に係わる画像形成装置は、被帯電部である感光体ドラム１を帯電する帯電装置である帯電器２と、帯電された感光体ドラム１に像露光する露光装置である露光部リンス３と、像露光された感光体ドラム１を現像する現像器４と、感光体ドラム１の現像像であるトナー像を印刷媒体である用紙Ｐに転写する転写器８と、印刷起動信号に応じて印刷動作を行い、印刷動作終了後、動作を停止せしめる制御部１３とを有する。前記帯電器２は、感光体ドラム１の下方に配置され、感光体ドラム１に近接対向して臨む上部開口２５（図３参照）を有する雰囲気ガス（オゾン非発生で且つ比重が空気より大きい気体、例えば炭酸ガス）滞留手段である箱形のチャージングハウス２０を備えている。
【００２３】
前記帯電器２のチャージングハウス２０は、図３（Ａ）に示すように、底板２３と側板２２とでチャージワイヤ２１の下方及び側方を囲むように構成され、上述したように、感光体ドラム１に対向して臨む上部開口２５が形成されている。前記チャージングハウス２０の側板２２のほぼ中央部には配管２４の一端が連結され、配管２４の他端には、図２に示すように、放電雰囲気ガスである炭酸ガスを高圧に充填した放電雰囲気ガス供給手段であるボンベ２６が連結されている。そして、放電雰囲気ガスの供給源のボンベ２６から配管２４を通してチャージングハウス２０へ放電雰囲気ガスを供給し、チャージワイヤ２１に電圧を印加してコロナ放電する。
【００２４】
このとき、コロナ帯電器２が上方のみに開口しているので、気体比重が空気より大の炭酸ガスの滞留時間が長く、頻繁なガス供給をする必要がない。また、放電雰囲気ガスの供給手段２６を備えているので、放電雰囲気ガスの散逸があってもその都度、放電雰囲気ガスを供給でき、安定した放電及び感光体ドラム１への帯電が可能となる。特に本実施例の如く、放電雰囲気ガスの供給源をボンベ２６とした場合には、供給源の交換が容易になる。
【００２５】
前記帯電器２では、チャージングハウス２０に配管２４から炭酸ガスを流し込んで充填させた後、高圧電源により一定の電界を印加してコロナ放電を行う。これにより感光体ドラム１を所定の表面電位に帯電し、その後原稿パターンの光信号を露光部リンス３により導き照射する。次いで、現像器４でトナーを感光体１に付着させた後、用紙Ｐに転写する。次いで、トナーが転写された用紙を後述する定着ローラ１０に通して画像を形成する。
【００２６】
図３（Ｂ）に示すように、帯電器１０２のチャージングハウス１２０に連結する配管１２４を側板１２２の下端に連結するようにして上部開口１２５から放電雰囲気ガスを溢れさせるようにしてもよい。
【００２７】
また、図３（Ｃ）に示すように、帯電器２０２のチャージングハウス２２０の上部開口２２５から配管２２４を介して放電雰囲気ガスをチャージングハウス２２０内に充填して上部開口２２５から溢れさせるようにしてもしてもよい。
【００２８】
また、図３（Ｄ）に示すように、帯電器３０２のチャージングハウス３２０に連結する配管３２４を底板３２３の例えば中央部に連結するようにして上部開口３２５から放電雰囲気ガスを溢れさせるようにしてもよい。
【００２９】
さらに、本発明の第１実施例に係わる画像形成装置は、ＬＥＤ（発光ダイオード）で構成され、感光体ドラム１を除電する光除電器９と、感光体ドラム１をクリーニングするクリーナ１１と、用紙Ｐを搬送する搬送ローラ７と、トナー像の転写された用紙Ｐを送りながら定着する定着ローラ１０と、図示しないホッパから待機位置である搬送ローラ７へ到達したことを検出する待機センサ６ａと、用紙Ｐが排出されたことを検出する排出センサ６ｂと、搬送ローラ７、感光体ドラム１、現像器４、定着ローラ１０等を回転駆動するモータ５とを備えている。そして、光除電器９、転写器８、モータ５、現像器４、露光部リンス３、帯電器２及び定着ローラ１０は、駆動部１２により駆動される。
【００３０】
次に、第１実施例の画像形成装置の動作を説明する。
コピー動作が開始されると、図示しないスキャナで画像データの読み取りがスタートし、この画像データに基づき露光部リンス３からレーザ光による光書き込み及び潜像形成が始まる。感光体ドラム１に形成したトナー像は、搬送ローラ７により搬送された用紙Ｐの表面に転写器８により転写される。転写された用紙Ｐは定着ローラ１０により定着される。また、転写後、感光体ドラム１は、光除電器９により除電され、クリーナ１１によりクリーニングされる。
【００３１】
比較例１として、第１実施例と同様の帯電部を用いて、雰囲気ガスを炭酸ガスに置換せずに空気のまま、画像を形成した。第１実施例と同様の印加電圧では感光体の表面電位が高過ぎて画像濃度が濃くなり過ぎた。そこで、印加電圧を下げたが、機外のオゾン臭は消えなかった。
【００３２】
第１実施例の結果、画像品質は比較例１と同様に遜色なくオゾン臭は全く無く良好であった。
以上の第１実施例では、帯電装置として前帯電器の場合について説明したが、転写器、除電器等に適用することも容易にできる。
【００３３】
図４は本発明の第２実施例を示す構成図である。
感光体ドラム１は、矢印の如く反時計方向に回転するが、その周囲には、感光体クリーニングユニット１６、除電ランプ１９、帯電器８、電位センサ１４、減色混合３原色（シアン、マゼンタ、イエロー）のうちのシアン用現像器４ｃ、マゼンタ用現像器４ｍ及びイエロー用現像器４ｙ、現像濃度パターン検知器４ｓ、感光体ドラム１の下側に配置された中間転写ベルト１５などの電子写真複写工程を実行するための機器が配置されている。各現像器４ｃ、４ｍ、４ｙ、は、静電潜像を現像するために現像剤を感光体ドラム１に対向させるように回転する現像スリーブ４１と、現像剤を汲み上げ且つ攪拌するために回転する現像パドル４２及び現像剤のトナー濃度検知センサ４３などで構成されている。
【００３４】
前記中間転写ベルト１５の内側の感光体ドラム１に対向する位置には帯電器２のチャージングハウス２０（図２、図３参照）が配置されている。このチャージングハウス２０を備えることにより中間転写ベルト１５の転写印加電圧の帯電部が構成される。そして、第１実施例と同様に箱形のチャージングハウス２０の側壁２２（図２、図３参照）に放電雰囲気ガスを供給する孔を設けて配管２４を連結し、供給源のボンベ２６から雰囲気ガスを供給できるようにした。なお、第１実施例と同様に、図３（Ａ）のチャージングハウス２０の代わりに図３（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の帯電器１０２、２０２、３０２を用いることもできる。
現像動作の順序をシアン、マゼンタ、イエローとした場合につき、以下に説明する。但し、画像形成順序はこれに限定されるものではない。
【００３５】
コピー動作が開始されると、図示しないカラースキャナで所定のタイミングによりシアン画像データの読み取りがスタートし、このシアン画像データに基づきレーザ光による光書き込み且つ潜像形成が始まる。シアン潜像の先端部からの現像が行えるように、シアン現像器４ｃの現像位置に潜像先端部が到達する前に現像スリーブ４１が回転を開始され、シアン潜像をシアントナーで現像する。そして以後、シアン潜像領域の現像動作を続けるが、シアン潜像後端部がシアン現像位置を通過した時点で現像不作動状態にする。これは少なくとも、次のマゼンタ画像データによるマゼンタ潜像先端部が到達する前に完了させる。
【００３６】
感光体ドラム１に形成したシアントナー像は、感光体ドラム１と等速駆動されている中間転写ベルト１５の表面に転写される（以下、感光体から中間転写ベルトへのトナー像転写をベルト転写と称す）。この転写は、上向きに感光体ドラム１に向けて開口した帯電器２により行われる。なお、中間転写ベルト１５には、感光体ドラム１に順次形成されるシアン、マゼンタ、イエローのトナー像を同一面に順次位置合わせして３色重ねのベルト転写画像を形成し、その後、用紙Ｐに一括転写を行う。
【００３７】
紙転写ユニット１７は、紙転写バイアスローラ１７ｂ、ローラクリーニングブレード１７ａ及び中間転写ベルト１５からの接離機構１７ｃなどで構成されている。紙転写バイアスローラ１７ｂは、通常、中間転写ベルト１５面から離間しているが、中間転写ベルト１５面に形成された３色の重ね画像を転写紙Ｐに一括転写するときには、タイミングを設定されて接離機構１７ｃにより押圧され、紙転写バイアスローラ１７ｂによって所定のバイアス電圧を印加しながら用紙Ｐへトナー像の転写を行う。なお、１８は紙搬送ユニット、１６は感光体クリーニングユニット、１６ａはブラシローラ、１６ｂはゴムブレードである。
【００３８】
比較例２として、第２実施例と同様の転写、定着のプロセスを有する画像形成装置において、第２実施例の中間転写ベルトに対する転写印加電圧の方式の代わりに従来の導電性ローラへの転写印加電圧方式で行った。
【００３９】
第２実施例の結果、比較例２と同様に良好な画像が得られた。第２実施例では、単なるチャージャ使用であるから比較例２のようなローラの回転機構も不要となり機構が簡素化され、特に高速化した場合もむらが少なくなるというメリットがある。
【００４０】
以上の第２実施例では、帯電装置として転写帯電器の場合について説明したが、除電器等に容易に適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く請求項１の発明によれば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備え、空気より比重の大きいオゾン非発生気体の放電雰囲気ガス中でコロナ放電により帯電する帯電器、転写器、除電器等の帯電装置において、前記帯電装置により帯電される被帯電部の下方に、該被帯電部に臨む上部開口を有する雰囲気ガス滞留手段を設けたので、頻繁なガス供給をする必要がないコロナ帯電装置を提供できるという効果を有する。
【００４２】
また、請求項２の発明によれば、請求項１に記載のコロナ帯電装置において、前記オゾン非発生気体は炭酸ガスであるので、頻繁な炭酸ガス供給をする必要がないコロナ帯電装置を提供することができる。
【００４３】
また、請求項３の発明によれば、請求項１又は２に記載のコロナ帯電装置において、前記雰囲気ガス滞留手段に放電雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段を連結したので、請求項１〜５の何れかに記載のコロナ帯電装置を備えているので、
【００４４】
また、請求項４の発明によれば、安定した放電及び被帯電体への帯電が可能となるコロナ帯電装置を提供することができる。
【００４５】
また、請求項５の発明によれば、請求項３又は４に記載のコロナ帯電装置において、前記雰囲気ガス供給手段は、前記雰囲気ガスを高圧に収容したボンベであるので、雰囲気ガス供給手段の交換が容易なコロナ帯電装置を提供することができる。
【００４６】
また、請求項６の発明によれば、請求項１〜５の何れかに記載のコロナ帯電装置を備えているので、請求項１〜５の何れかに記載の発明の効果を有する画像形成装置を提供することができる。
【００４７】
また、請求項７の発明によれば、請求項６に記載の画像形成装置において、前記雰囲気ガス滞留手段は、中間転写ベルトの内側に配置されているので、請求項６の発明の効果に加えて雰囲気ガス滞留手段の配置スペースの省スペース化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１実施例に係わる画像形成装置の概略図である。
【図２】図２は供給源ボンベから配管を通してコロナチャージングハウスへガスを供給する模式図である。
【図３】図３は、本発明に係わるコロナ帯電装置のチャージングハウスを示し、（Ａ）は配管が側板の中央部に連結された場合、（Ｂ）は配管が側板の下端部に連結された場合、（Ｃ）は配管が上部開口から供給された場合、（Ｄ）は配管が底板のほぼ中央部に連結された場合である。
【図４】図４は第２実施例に係わる中間転写ベルトを用いた画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２帯電器
８転写器
１５中間転写ベルト
２０チャージングハウス
２５上部開口
２６ボンベ
１２０チャージングハウス
１２５上部開口
２２０チャージングハウス
２２５上部開口
３２０チャージングハウス
３２５上部開口

Claims

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備え、空気より比重の大きいオゾン非発生気体の放電雰囲気ガス中でコロナ放電により帯電する帯電器、転写器、除電器等の帯電装置において、
前記帯電装置により帯電される被帯電部の下方に、該被帯電部に臨む上部開口を有し、前記放電雰囲気ガスを滞留させる雰囲気ガス滞留手段を設けたことを特徴とするコロナ帯電装置。
前記オゾン非発生気体は炭酸ガスであることを特徴とする請求項１に記載のコロナ帯電装置。
前記雰囲気ガス形成手段に放電雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段を連結したことを特徴とする請求項１又は２に記載のコロナ帯電装置。
前記雰囲気ガス供給手段は雰囲気ガス形成手段の底部に連結されていることを特徴とする請求項３に記載のコロナ帯電装置。
前記雰囲気ガス供給手段は、前記雰囲気ガスを高圧に収容したボンベであることを特徴とする請求項３又は４に記載のコロナ帯電装置。
請求項１〜５の何れかに記載のコロナ帯電装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
前記雰囲気ガス滞留手段は、中間転写ベルトの内側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。