JP4413755B2 - コロナ放電装置およびそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、針状電極を備えたコロナ放電装置およびそのコロナ放電装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機などの電子写真画像を形成する画像形成装置では、その表面が一様帯電された電子写真感光体の表面に露光によって静電潜像が形成され、その静電潜像を現像によって可視化し、さらに可視化された画像を記録紙などに転写し定着して記録画像を得ている。このような画像形成装置では、露光前における電子写真感光体の一様帯電のために、コロナ放電装置（メインチャージャーともいう）を用いるものがある。

コロナ放電装置の放電用電極には、従来、例えば直径が８０〜９０μｍのタングステン製の放電ワイヤが用いられてきた。この放電ワイヤを用いる放電装置では、帯電均一性を確保するために大きな電流を必要とするので、放電の際に多量のオゾンを発生させ、オゾンの強い酸化力のために電子写真感光体およびコロナ放電装置自体が劣化するという問題があった。

このような問題を解決する方法の一つとして、コロナ放電装置の電極形状をワイヤに代えて針状に形成するものがある（特許文献１参照）。針状電極を用いたコロナ放電装置では、ワイヤ電極を用いる場合に比べて、同一出力を得るための電流値が４分の１程度に減少し、それに伴ってオゾン発生量も４分の１程度に減少する。しかしながら、針状電極を用いた場合、放電を繰り返すのに伴い電極先端部にシリコーンオイル（定着部において、定着性における高温オフセット防止のために使用されるもの）が付着するという現象が発生する。そして、電極先端部に付着するシリコーンオイルの量が増加するに伴って放電が安定しなくなり、放電が不安定な状態で該コロナ放電装置を電子写真感光体の帯電に使用し続けると、形成される画像に筋汚れ等の画像ムラが形成されるという不良が発生する。

上述のような針状電極におけるシリコーンオイル付着の問題を解決するものとして、例えば、特許文献２または特許文献３に開示された方法がある。特許文献２では、針状電極にスポンジローラを押し当てながら回転移動させて汚れを取り除く方法が開示されている。特許文献３では、回転可能に支持された一対のローラからなる清掃部材で針状電極を両側から挟み込み、清掃部材を針状電極に対して相対的に移動させることによって汚れを取り除く方法が開示されている。
特開平１−３１２５６３号公報（公開日１９８９年１２月１８日） 実開平２−７５６５８号公報（公開日１９９０年６月１１日） 特許３２５９５１５号公報（公開日１９９５年２月１４日）

しかしながら、上記特許文献２および３の方法には以下のような問題がある。すなわち、特許文献２に開示された方法では、スポンジローラが針状電極の先端に引っ掛かって破損し、破損時にちぎれたスポンジ片が針状電極の先端に付着して放電を不安定化させたり、スポンジローラの回転移動時に加えられる力によって針状電極の先端部が変形するといった問題がある。

また、特許文献３に開示された方法では、一対のローラで針状電極を挟み込んで清掃するので、針状電極の先端部にローラが充分に当接せずに針状電極先端部が充分に清掃されない場合が起こりうる。さらに、針状電極を両側から挟み込むための押圧機構などが必要とされるので、装置が複雑化するという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、針状電極を損耗させることなく充分に清掃でき、安定した放電の継続を可能とするコロナ放電装置およびそれを備えた画像形成装置を実現することにある。

本発明に係るコロナ放電装置は、上記課題を解決するために、複数の先鋭状突起部を有する板状の電極と、上記電極に対して相対的に移動可能に設けられ、移動時に電極を擦過することによって電極の表面を清掃する清掃部材とを含み、上記清掃部材は、第１の平面部および第２の平面部を備えた、断面略Ｌ字型形状を有しており、上記第１の平面部は、支持部材への取り付け部分となっており、上記清掃部材が移動する方向に対して平行、かつ、上記電極の平板面に対して垂直に配置されており、上記第２の平板部は、上記電極の清掃部分となっており、第１の平面部から上記電極側に延びて、上記清掃部材が移動する方向に対して垂直に配置されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、先鋭状突起部を有する電極に対して相対的に移動可能に設けられ、移動時に電極を擦過することによって電極の表面を清掃する清掃部材は、電極を擦過する際、押圧されて適度に弾性変形しながら電極の突起部にも充分に当接することができるので、電極の突起部先端を変形損傷させることなく汚れを充分に取除くことができる。

特に、上記清掃部材を上記形状にて具備することにより、該清掃部材に弾性変形が生じるときに、第１の平面部に生じる撓みは、上記電極に擦過して該電極を清掃する第２の平面部を上方に引き上げる作用を及ぼす。このため、上記清掃部材では、その撓みの発生初期から清掃部材の第２の平面部を上記電極に対して摺動的に移動させることができ、上記電極に対する押圧力を小さく設定しながら（上記電極の先鋭状突起部先端に与えるダメージを抑制しながら）高い清掃効果を得ることができる。

このような清掃部材を用いて電極を清掃することによって、電極の先鋭状突起部を清浄に保つことができるので、放電むら発生を防止することができ、また放電むらに起因する画像不良の発生を防止することができる。

また、上記コロナ放電装置においては、上記清掃部材は、厚さ２０〜４０μｍの金属板を断面Ｌ字型形状に屈曲させて形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、清掃部材を好適範囲の厚みを有する板状の金属素材で形成することにより、該清掃部材が電極に最適な力で押し当てられ、コロナ放電にとって最も大切な針先を確実に清掃でき、針先を変形させることがない。また、清掃部材の表面硬度が硬いため、清掃部材が削れて針先を逆に汚すことがない。

また、上記コロナ放電装置においては、上記清掃部材は、上記第２の平板部の剛性が上記第１の平面部の剛性よりも大きく設定されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第２の平面部の剛性が第１の平面部の剛性より大きく設定されることで、第２の平面部における撓みが発生しにくくなり、清掃部材における弾性変形は主に第１の平面部の撓みとして発生する。このため、上記清掃部材により電極清掃動作において、撓みの発生初期から第２の平面部を上方に引き上げる作用が大きくなり、電極に対する清掃効果をより向上させることができる。

また、上記コロナ放電装置においては、上記清掃部材に対する先鋭状突起部の食込み量が、０．２〜０．８ｍｍであることを特徴としている。

上記の構成によれば、清掃部材に対する先鋭状突起部の食込み量が、適正範囲に設定されるので、電極の突起部先端を変形させることなく、効率的に清掃することが可能になる。食込み量が小さいと清掃が不充分であり、食込み量が大きいと清掃部材の磨耗寿命が短くなる。このことによって、電極の突起部の汚れは確実に取除かれ、放電安定性が一層向上する。

また、上記コロナ放電装置においては、上記清掃部材が、ステンレス鋼よりなることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記清掃部材に、優れた強度と適度の弾性とを有し、かつ、放電によって発生するオゾン雰囲気においても酸化しにくいステンレス鋼を用いることで、装置の耐久性を向上することができる。

また、上記コロナ放電装置においては、上記清掃部材は、断面略Ｌ字型形状を有する清掃部材を第１の清掃部材とし、さらに、１枚の平板状部材によって形成されている、断面Ｉ字形状を有する第２の清掃部材を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第２の清掃部材で、針状電極に付着した汚れを掻き取り、或いは、針状電極から離散し易い状態にする。この状態で、さらに、針状電極に対して摺動的に移動しやすい第１の清掃部材を用いることにより、高い清掃効果を得ることができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記記載の何れかのコロナ放電装置を帯電器として備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、画像形成装置は、放電安定性に優れるコロナ放電装置を帯電器として備えるので、放電むらに起因する筋汚れや画像むらが無く画質の良好な画像を安定して形成することができる。

本発明に係るコロナ放電装置は、以上のように、複数の先鋭状突起部を有する板状の電極と、上記電極に対して相対的に移動可能に設けられ、移動時に電極を擦過することによって電極の表面を清掃する清掃部材とを含み、上記清掃部材は、第１の平面部および第２の平面部を備えた、断面略Ｌ字型形状を有しており、上記第１の平面部は、支持部材への取り付け部分となっており、上記清掃部材が移動する方向に対して平行、かつ、上記電極の平板面に対して垂直に配置されており、上記第２の平板部は、上記電極の清掃部分となっており、第１の平面部から上記電極側に延びて、上記清掃部材が移動する方向に対して垂直に配置されている構成である。

それゆえ、上記清掃部材は、電極を擦過する際、押圧されて適度に弾性変形しながら電極の突起部にも充分に当接することができるので、電極の突起部先端を変形損傷させることなく汚れを充分に取除くことができる。

特に、上記清掃部材に弾性変形が生じるときには、第１の平面部に生じる撓みは、上記電極に擦過して該電極を清掃する第２の平面部を上方に引き上げる作用を及ぼす。このため、上記清掃部材では、その撓みの発生初期から清掃部材の第２の平面部を上記電極に対して摺動的に移動させることができ、上記電極に対する押圧力を小さく設定しながら（上記電極の先鋭状突起部先端に与えるダメージを抑制しながら）高い清掃効果を得ることができるといった効果を奏する。

また、上記コロナ放電装置を帯電器として備えた画像形成装置では、放電むらに起因する筋汚れや画像むらが無く、画質の良好な画像を安定して形成することができるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図８に基づいて説明すると以下の通りである。まず、本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を、図２を参照して説明する。

図２は、画像形成装置の一つである複写機２について図示したものである。複写機２は、原稿送給部３と、画像読取部４と、給紙部５と、画像形成部６と、定着部７とを含む構成である。

原稿送給部３は、複写されるべき原稿を送給する両面自動原稿送り装置８（略称ＲＡＤＦ：Reversing Automatic Document Feeder）と、ＲＡＤＦ８から送給された原稿が予め定められる位置に載置される原稿台９と、原稿受けトレイ１０とを含む。ＲＡＤＦ８は、原稿台９に対して所定の位置関係を有するとともに開閉可能な状態で支持される。ＲＡＤＦ８は、原稿の一方の面が原稿台９の予め定められる位置であって画像読取部４に対向する位置に載置されるように原稿を送給し、一方の面の画像読取りが終了すると、他方の面が原稿台９の予め定められる位置であって画像読取部４に対向する位置に載置されるように原稿を反転送給し、他方の面の画像読取りが終了すると、原稿を原稿受けトレイ１０へ排出する。このような原稿の送給および表裏反転動作は、複写機２の全体動作に関連して制御される。なお原稿の一方の面のみを複写する場合には、原稿の反転送給は実行されない。

画像読取部４は、原稿台９の下方に配置され、ＲＡＤＦ８によって原稿台９に送給された原稿の画像を読取る動作を行い、原稿台９の下面に沿って平行に往復移動する第１および第２走査ユニット１１，１２と、光学レンズ１３と、光電変換素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサ１４とを含む。

第１走査ユニット１１は、読取るべき原稿画像表面を露光する露光ランプ１５と、原稿からの反射光像を所定の方向に偏向する第１ミラー１６とを備え、原稿台９の下面に対して一定の距離を保ちながら予め定められる走査速度で往復移動する。第２走査ユニット１２は、第１走査ユニット１１の第１ミラー１６によって偏向された反射光像をさらに所定の方向に偏向する第２および第３ミラー１７，１８とを備え、第１走査ユニット１１と一定の速度関係を保って原稿台９の下面に沿って平行に往復移動する。

光学レンズ１３は、第２走査ユニット１２の第３ミラー１８によって偏向された反射光像を縮小し、ＣＣＤラインセンサ１４の予め定められる位置に結像させる。ＣＣＤラインセンサ１４は、白黒画像またはカラー画像を読取り、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色成分に色分解したラインデータを出力することのできる３ラインカラーＣＣＤであり、光学レンズ１３によって結像された反射光像を順次光電変換して電気信号を出力する。ＣＣＤラインセンサ１４から電気信号として出力される原稿画像情報は画像形成部６に入力される。

給紙部５は、複写機２の最下部に配置され、記録媒体である記録紙Ｐを積載収容する用紙トレイ１９と、用紙トレイ１９内の記録紙Ｐを１枚ずつ分離送給する分離ローラ２０および給紙ローラ２１とを含み、画像形成部６に対して記録媒体である記録紙Ｐを供給する。給紙部５から１枚ずつ分離供給される記録紙Ｐは、記録紙Ｐの搬送経路各所に設けられる搬送ローラ２２によって画像形成部６の手前まで搬送され、画像形成部６の手前に設けられる一対のレジストローラ２３によって給紙タイミングが制御されて画像形成部６に供給される。

画像形成部６は、画像読取部４と給紙部５との間に配置され、レーザビームスキャナユニット２４と、画像形成ステーション２５と、転写搬送ベルト機構２６とを含む。転写搬送ベルト機構２６は、画像形成部６の下部に配置され、駆動ローラ２７と、従動ローラ２８と、駆動ローラ２７と従動ローラ２８とに張架される無端ベルト２９と、無端ベルト２９表面を帯電させて記録紙Ｐを吸着させるための吸着用帯電器３０と、無端ベルト２９に吸着されている記録紙Ｐを剥離するための除電器３１とを備える。

無端ベルト２９は、駆動ローラ２７の軸線まわりの回転によって矢符３２方向に駆動する。レジストローラ２３によってタイミング制御されて供給される記録紙Ｐは、吸着用帯電器３０によって表面の帯電された無端ベルト２９に静電吸着され、前述の矢符３２方向に搬送される。記録紙Ｐには、無端ベルト２９によって矢符３２方向に搬送される過程において画像が転写され、画像の転写された記録紙Ｐは、除電器３１によって無端ベルト２９から剥離されて定着部７へと搬送される。レジストローラ２３による給紙のタイミング制御は、記録紙Ｐの搬送方向先端部が搬送経路内に設けられる図示しないセンサによって検知され、このセンサの検知出力に応じて実行される。

複写機２は、カラー複写機であるので、レーザビームスキャナユニット２４および画像形成ステーション２５は、黒色、シアン色、マゼンタ色およびイエロー色の各色に対応して４組が設けられる。各レーザビームスキャナユニット２４および画像形成ステーション２５は、現像に用いられるトナーの色が、黒色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色に異なること、および画像原稿情報のうち黒色成分像に対応する画素信号、シアン色成分像に対応する画素信号、マゼンタ色成分像に対応する画素信号、イエロー色成分像に対応する画素信号が、それぞれ入力されること以外は構成を同じくするので、黒色のレーザビームスキャナユニット２４および画像形成ステーション２５を代表例として説明し、他については説明を省略する。なお、各色に対応するレーザビームスキャナユニット２４および画像形成ステーション２５を個々に示す場合には、アルファベットの添字：ｂ（黒色），ｃ（シアン色），ｍ（マゼンタ色），ｙ（イエロー色）を付して表す。

図３は、黒色画像形成用レーザビームスキャナユニット２４ｂおよび画像形成ステーション２５ｂの構成を示す拡大図である。レーザビームスキャナユニット２４ｂは、画像読取部４から入力される画像原稿情報に応じて変調されたドット光を発光する図示しない半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子からのレーザビームを主走査方向に偏向させるポリゴンミラー３３ｂと、ポリゴンミラー３３ｂによって偏向されたレーザビームを電子写真感光体４０ｂ（以後、単に感光体と呼ぶ）の表面に結像させるｆθレンズ３４ｂ，３５ｂと、反射ミラー３６ｂ，３７ｂ，３８ｂとを備える。反射ミラー３８ｂで反射されたレーザビームは、画像形成ステーション２５ｂの感光体４０ｂ表面を露光し、静電潜像を形成する。

画像形成ステーション２５ｂは、軸線３９ｂまわりに矢符Ｆ方向に回転自在に支持される感光体４０ｂと、感光体４０ｂの円周面に沿って配置される以下の機器、すなわち前述のレーザビームで露光される前に感光体４０ｂの表面を一様に帯電させる帯電器４１ｂと、レーザビームスキャナユニット２４ｂから出力されるレーザビームの露光によって感光体４０ｂの表面に形成される静電潜像を現像して可視化する現像器４２ｂと、無端ベルト２９を介して感光体４０ｂに対向して設けられ現像された画像を無端ベルト２９上の記録紙Ｐに転写させる転写用放電器４３ｂと、静電潜像の現像処理後に感光体４０ｂの表面に残留するトナーを除去回収するクリーニングユニット４４ｂとを備える。帯電器４１ｂ、現像器４２ｂ、転写用放電器４３ｂおよびクリーニングユニット４４ｂは、矢符Ｆで示す回転方向の上流側から下流側に向ってこの順序で設けられる。

帯電器４１ｂには、本発明のコロナ放電装置１が用いられる。帯電器４１ｂは、放電によって感光体４０ｂの表面を一様に帯電させる。一様に帯電された感光体４０ｂの表面が、画像原稿情報に応じたレーザビームスキャナユニット２４ｂからのレーザビームによって露光され、露光された部位の帯電量と露光されなかった部位の帯電量とに差異が生じて静電潜像が形成される。

現像器４２ｂは、感光体４０ｂに対向して設けられる現像ローラ４５ｂと、現像ローラ４５ｂにトナーを含む現像剤を供給する現像剤搬送ローラ４６ｂと、現像ローラ４５ｂおよび現像剤搬送ローラ４６ｂを回転自在に支持するとともに、その内部空間に現像剤を収容するケーシング４７ｂとを備える。現像器４２ｂの現像ローラ４５ｂから、静電潜像の形成された感光体４０ｂの表面に現像剤が供給されることによって静電潜像が現像されて可視化される。可視化された画像は、前述のように転写用放電器４３ｂによって無端ベルト２９上の記録紙Ｐに転写される。

再び図２に戻って、黒色の画像が転写された記録紙Ｐには、無端ベルト２９に吸着されたまま矢符３２方向に搬送され、搬送方向上流側から下流側に向って以下の順に設けられるシアン色、マゼンタ色、イエロー色のレーザビームスキャナユニット２４ｃ，２４ｍ，２４ｙおよび画像形成ステーション２５ｃ，２５ｍ，２５ｙを通過する際に、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の画像が、前述の黒色画像の場合と同様にして順次転写される。このようにして記録紙Ｐにフルカラー画像が形成される。フルカラー画像の形成された記録紙Ｐは、除電器３１によって無端ベルト２９から剥離されて定着部７へ送給される。

定着部７は、図示しない加熱手段を備える加熱ローラ４８と、加熱ローラ４８に対向して設けられ加熱ローラ４８に押圧されて当接部いわゆるニップ部５０を形成する加圧ローラ４９とを備える。定着部７に供給された記録紙Ｐは、ニップ部５０を通過する際に加熱および加圧され、記録紙Ｐ上の現像剤が定着されて堅牢な画像となる。

定着部７によって定着された記録紙Ｐは、一方の表面だけに画像形成する場合または一方の表面の画像形成を終えた後反転されて他方の表面に画像形成する場合、切換ゲート５１の動作によってその上方へ送給され、さらに排出ローラ５２によって排紙トレイ５３へ排出される。なお、記録紙Ｐの一方の表面に画像形成した後、さらに続けて他方の表面に画像形成する場合、記録紙Ｐは、切換ゲート５１の動作によってその下方に送給され、スイッチバック搬送経路５４を経て表裏反転された後、再度画像形成部６へ搬送される。画像形成部６へ送給された記録紙Ｐには、前述と同様にして画像形成される。

次いで、上記複写機２の帯電器４１として設けられるコロナ放電装置１について図１、図４、および図５を参照して説明する。

コロナ放電装置１は、複数の先鋭状突起部６８を有する板状の電極６１（以後、針状電極と呼ぶ）と、針状電極６１を保持する保持部材６２と、針状電極６１に対して相対的に移動可能に設けられ、移動時に針状電極６１を擦過することによって針状電極６１の表面を清掃する清掃部材６３と、清掃部材６３を支持する支持部材６４と、清掃部材６３および支持部材６４を移動させる移動用部材６５と、針状電極６１、保持部材６２、清掃部材６３および支持部材６４を収容するシールドケース６６とを含む構成である。このコロナ放電装置１は、複写機２において、感光体４０を臨み感光体４０の長手方向に沿って配置される。

針状電極６１は、例えばステンレス鋼製の薄板状部材であり、一方向に長く延びる平板部６７と平板部６７の長手方向に延びる辺を構成する一端面から短手方向に突出するように形成される先鋭状の突起部６８とによって構成される。針状電極６１の寸法について例示すると、平板部６７の短手方向の長さＬ２は、１０ｍｍ程度が好ましく、突起部６８の突出方向の長さＬ３は、２ｍｍ程度が好ましく、突起部６８の先端の曲率半径Ｒは、４０μｍ程度が好ましく、突起部６８の形成されるピッチＴＰは、２ｍｍ程度が好ましい。

針状電極６１を保持する保持部材６２は、針状電極６１と同様に一方向に長く延び、長手方向に直交する断面が逆Ｔ字状の部材であり、たとえば樹脂製である。針状電極６１は、その長手方向の両端部付近において、保持部材６２の突出部分の一側面に、ねじ部材６９によってねじ止めされている。この針状電極６１には、前述の感光体４０を帯電させるべく、動作中はコロナ放電するために５ｋＶ程度の電圧が印加されている。

清掃部材６３は、平板をＬ字型に折り曲げた形状、すなわち、平板部６３Ａと平板部６３Ｂとを有する形状として具備されており、厚さｔが２０〜４０μｍの金属素材から成る。

清掃部材６３の支持部材６４への取付形態は、例えば以下のようになっている。すなわち、上記支持部材６４は、第１支持部６４Ａと第２支持部６４Ｂとを有しており、第２支持部６４Ｂは、第１支持部６４Ａと清掃部材６３とを接続する機能を果たしている。具体的には、第２支持部６４Ｂは、２つの平面部分を有する断面略Ｌ字形状の部材となっており、一方の平面部分が第１支持部６４Ａへの取り付け面となっており、他方の平面部分が清掃部材６３への取り付け面となっている。

また、清掃部材６３は、平板部６３Ａが第２支持部６４Ｂへの取り付け部分となっており、平板部６３Ｂが針状電極６１の清掃部分となっている。すなわち、平面部６３Ａは、清掃部材６３が移動する方向（針状電極６１の突起部６８先端を結ぶライン方向）に対して平行、かつ、針状電極６１の平板面に対して垂直に配置されており、平板部６３Ｂは平面部６３Ａから針状電極６１側に折り曲げられて、清掃部材６３が移動する方向に対して垂直に配置される。

清掃部材６３の金属素材としては、リン青銅、普通鋼、ステンレス鋼などを用いることができる。しかしながら、清掃部材６３は、コロナ放電によって発生するオゾン雰囲気中で使用されるので、耐酸化性を考慮した耐久寿命の観点から、ステンレス鋼であることが最も好ましい。ステンレス鋼としては、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｇ４３０５に規定されるオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４またはフェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０などが代表例として挙げられるけれども、これらに限定されることなく、他のステンレス鋼が用いられても良い。

清掃部材６３としていずれのステンレス鋼が用いられる場合においても、ステンレス鋼の硬さが、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｄ７８５に規定されるロックウェル硬さＭスケールで１１５以上であることが望ましい。ロックウェル硬さが１１５未満では、軟質にすぎるので、針状電極６１に当接させて擦過するとき、清掃部材が不所望に変形し過ぎて清掃効果を得ることができないからである。清掃部材６３ａ，６３ｂの硬さが高くても特に機能上の問題が現出しないので上限を設ける必要がないけれども、ＡＳＴＭ規格Ｄ７８５に規定されるロックウェル硬さＭスケールの上限値が１３０であるので、あえて上限を設けるとすれば１３０となる。

次に、清掃部材６３の厚さｔの範囲限定理由について説明する。厚さｔが２０μｍ未満では、針状電極６１に当接した際における変形は容易であるけれども、変形に伴う反力として得られる針状電極６１に対する押圧力が弱くなるので、針状電極６１に付着した汚れを充分に除去することができない。また、厚さｔが４０μｍを超えると、針状電極６１に付着した汚れを充分に除去することはできるけれども、剛性が大きくなり針状電極６１に対する押圧力が強くなり過ぎるので、針状電極６１の突起部６８先端を変形破損する恐れがある。この結果、厚さｔが適正範囲を外れると、帯電不良による画像むらなどが発生する可能性があり好ましくないので、２０〜４０μｍとした。

また、針状電極６１と当接する部分である平面部６３Ｂの幅寸法ｗ、すなわち清掃部材６３が移動する方向に対して垂直方向、かつ平面部６３Ｂが延びる方向に対して垂直方向における清掃部材６３の寸法ｗが、３．５ｍｍ以上になるように形成される。

幅寸法ｗが３．５ｍｍ未満では、針状電極６１に押圧されて変形する際に生じる力の単位面積あたりの値が大きくなるので、繰返し変形に対する疲労破壊を起こしやすくなり、耐久寿命が低下する。幅寸法ｗを３．５ｍｍ以上とすることによって、前述した力の単位面積あたりの値を小さくして繰返し変形に対する耐久寿命を長くすることができるけれども、過度に広幅にすると剛性が強くなり過ぎるとともに、装置を大型化するので、上限は１０ｍｍ程度に設定されることが望ましい。

さらに、清掃部材６３と針状電極６１との相対的な配置について説明する。清掃部材６３と針状電極６１とは、清掃部材６３の平面部６３Ｂに対する針状電極６１の突起部６８の食込み量ｄが、０．２〜０．８ｍｍになるように配置されることが好ましい。ここで、食込み量ｄは、清掃部材６３と突起部６８とを、清掃部材６３が針状電極６１に対して相対的に移動する方向に垂直な仮想平面に投影させた状態で、清掃部材６３と突起部６８とが、突起部６８の延びる方向に重なり合う長さとして定義される量である。

食込み量ｄが、０．２ｍｍ未満では、清掃部材６３の変形に伴う反力として得られる針状電極６１に対する押圧力が弱くなるので、針状電極６１に付着した汚れを充分に除去することができない。食込み量ｄが０．８ｍｍを超えると、針状電極６１に付着した汚れを充分に除去することはできるけれども、清掃部材６３の変形に伴う反力として得られる針状電極６１に対する押圧力が強くなり過ぎるので、針状電極６１の突起部６８先端を変形破損する恐れがある。この結果、食込み量ｄが適正範囲を外れると、帯電不良による画像むらなどが発生する可能性があり好ましくないので、０．２〜０．８ｍｍとした。

シールドケース６６は、たとえばステンレス鋼製であり、その外観形状が直方体で内部空間を有するとともに、前述の感光体４０を臨む一方の面に開口部を有する容器状の部材である。またシールドケース６６は、針状電極６１と同一方向に長く延び、長手方向に直交する方向の断面形状が略Ｕ字状を有する。シールドケース６６の底面７１に前述の保持部材６２が装着される。シールドケース６６の内側面７２と保持部材６２とによって形成される溝部７３に、支持部材６４の柱状部分の端部が摺動可能に挿入される。

第１支持部６４Ａの柱状部分には、針状電極６１の延びる方向と平行に貫通孔７４が形成され、貫通孔７４を挿通して移動用部材６５が設けられる。移動用部材６５は、貫通孔７４に挿通されている部位で第１支持部６４Ａに固定されるので、移動用部材６５を針状電極６１の延びる方向に牽引することによって、支持部材６４は、溝部７３に対して摺動し、かつ溝部７３に案内されて針状電極６１の延びる方向に移動することができる。すなわち、支持部材６４に支持される清掃部材６３が、針状電極６１の延びる方向に移動するので、前述のように清掃部材６３における平面部６３Ｂを針状電極６１に当接させて擦過することができる。

移動用部材６５は、糸状またはワイヤ状の部材であり、シールドケース６６に形成される孔または隙間からシールドケース６６の外方に延び、シールドケース６６の外面または複写機２の機体に設けられる滑車７５ａ，７５ｂ（図４参照）を介してその端部が垂下される。なお、滑車７５ａ，７５ｂと移動用部材６５の端部は、図１および図５では省略されている。移動用部材６５の端部は、複写機２の機体外方にまで延長され、コロナ放電装置１を複写機２から取外すことなく、また、複写機２を開放することなく、針状電極６１の清掃を実施できるようにすることが好ましい。

移動用部材６５を牽引することによって清掃部材６３の平面部６３Ｂを針状電極６１に当接させて清掃するとき、針状電極６１に対する清掃部材６３の押圧力は、１０ｇｆ以上、３０ｇｆ以下になるように調整される。この押圧力の調整は、たとえば以下のようにして行うことができる。

種々の重量の錘を準備し、各錘の重量を移動用部材６５の一方の端部にそれぞれ吊下げた状態で、清掃部材６３にばね秤などを接続し、清掃部材６３に負荷される力を測定する。この力が、１０ｇｆ〜３０ｇｆの範囲になるような錘を予め選定しておき、針状電極６１を清掃するに際して、予め選定した錘を移動用部材６５の端部に吊下げることによって、所望の押圧力で清掃することができる。また移動用部材６５の端部に予め回転トルクを調整した電動機を接続し、所望の押圧力を得るようにしてもよい。

押圧力が、１０ｇｆ以上、３０ｇｆ以下に限定される理由は、以下の通りである。押圧力が１０ｇｆ未満では、針状電極６１の付着物を充分に除去することができず、押圧力が３０ｇｆを超えると、針状電極６１の突起部６８の先端が変形破損する。

続いて、上記構成のコロナ放電装置１による針状電極６１の清掃動作を、図６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

図６（ａ）は、清掃部材６３の平面部６３Ｂが針状電極６１のある一つの突起部６８に接触した最初の状態を示している。そして、この状態から清掃部材６３がさらに移動し、図６（ｂ）から図６（ｃ）に示す状態となる。この図６（ｂ）および図６（ｃ）の状態では、清掃部材６３は、平面部６３Ａおよび６３Ｂの両方で撓みが発生しており、清掃部材６３の平面部６３Ｂが上方向に移動しながら針状電極６１の突起部６８を擦過することによって、針状電極６１の清掃が行われる。

ここで、本実施の形態に係る清掃部材６３が上述のような断面Ｌ字形状を有しているのは、以下の理由による。尚、比較のために、清掃部材が１枚の平板状部材によって形成されている場合の清掃動作を図７（ａ）〜（ｃ）に示す。

図７（ａ）〜（ｃ）に示す清掃動作では、清掃部材が針状電極に接触した状態で移動を続けると、該清掃部材に撓みが発生する。しかしながら、その撓みの発生初期（図７（ｂ）の状態)では、該撓みは、清掃部材を針状電極に対して摺動的に移動させるものではない（清掃部材を針状電極に沿って上方向に移動させるものではない）ので、その清掃効果は余り高くない。

このため、図７（ａ）〜（ｃ）に示す構成では、清掃部材の清掃効果を向上させるには、該清掃部材の腰を強くし、押圧力を高くしなければならないが、このことは針状電極の突起部先端に与えるダメージを増加させる。特に、その撓みの発生後期（図７（ｃ）の状態)では、大きく撓んだ清掃部材は、針状電極の突起部先端を上方向から押圧した状態で擦過するため、針状電極の突起部先端における磨耗が促進されるといった問題がある。

これに対し、図６（ａ）〜（ｃ）に示す清掃動作では、清掃部材６３が針状電極６１に接触した状態で移動を続けると、該清掃部材６３における平面部６３Ａおよび６３Ｂの両方で撓みが発生する。そしてこの時、平面部６３Ａで発生する撓みは、針状電極６１に擦過して該針状電極６１を清掃する平面部６３Ｂを上方に引き上げる作用を及ぼす。このため、本実施の形態に係る断面Ｌ字形状を有する清掃部材６３では、その撓みの発生初期（図６（ｂ）の状態)から該清掃部材６３を針状電極６１に対して摺動的に移動させるため、高い清掃効果を得ることができる。

また、本実施の形態に係る清掃部材６３では、該清掃部材６３を針状電極６１に対して摺動的に移動させることで高い清掃効果を得るため、該清掃部材６３の腰を強くして、押圧力を高くするといった必要が無い。つまり、針状電極６１に対する押圧力を小さく設定できるため、針状電極６１の突起部６８先端に与えるダメージを抑制することができる。こうして針状電極６１へのダメージを軽減できれば、コロナ放電装置１におけるメンテナンスサイクルを長くすることができる。

また、図８（ａ）〜（ｃ）において、本発明の実施形態の変形例であるコロナ放電装置における清掃動作を示す。図８（ａ）〜（ｃ）に示す構成では、清掃部材６３において、平面部６３Ｂの板厚を平面部６３Ａの板厚よりも大きくしている点で、図８（ａ）〜（ｃ）に示した例とは異なっている。

この例では、平面部６３Ｂの板厚を大きくしたことで、該平面部６３Ｂにおける撓みが発生しにくくなっている。すなわち、平面部６３Ｂの板厚を平面部６３Ａの板厚よりも大きくしているのは、平面部６３Ｂの剛性を平面部６３Ａの剛性より大きく設定するためである。したがって、清掃部材６３が針状電極６１に接触した状態で移動を続けると、該清掃部材６３における撓みは主に平面部６３Ａにおいて発生する。このため、図８（ａ）〜（ｃ）に示す清掃部材６３では、その撓みの発生初期（図８（ｂ）の状態)から平面部６３Ｂを上方に引き上げる作用が大きくなり、針状電極６１に対する清掃効果をより向上させることができる。

また、本発明に係るコロナ放電装置のさらなる変形例として、図９に示すような構成としてもよい。図９に示すコロナ放電装置では、支持部材６４において、断面Ｌ字形状を有する清掃部材６３だけでなく、さらに、１枚の平板状部材によって形成されている（すなわち断面Ｉ字形状を有する）清掃部材７６が取り付けられている。清掃部材６３と清掃部材７６とでは、清掃部材７６が支持部材６４の移動時に前側となるように取り付けられている。また、清掃部材７６による清掃動作は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すような動作となり、清掃部材６３による清掃動作は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような動作となる。

断面Ｉ字形状を有する清掃部材７６だけでは、すでに述べたように、その清掃効果はあまり高くないため、図９に示すコロナ放電装置では、これに断面Ｌ字形状を有する清掃部材６３を組み合わせることにより、清掃部材７６では取り除くことが難しかった汚れ(トナー、オイル、紙粉)等を完全な形で除去することができる。

この場合の清掃動作は、まず、清掃部材７６で、針状電極６１に付着した汚れを掻き取り、或いは、針状電極６１から離散し易い状態にする。この状態で、さらに、針状電極６１に対して摺動的に移動しやすい清掃部材６３を用いることにより、高い清掃効果を得ることができる。

以上に述べたように、本実施の形態では、画像形成装置として複写機を例示しているが本発明はこれに限定されることなく、コンピュータなどから与えられる画像情報に応じて画像形成するレーザプリンタなどであってもよい。

また、上記例のように、レーザビームスキャナユニットによってレーザビームを走査して感光体を露光する構成に限定されることなく、レーザビームスキャナユニットの代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイと結像レンズとからなるＬＥＤヘッドを書込み光学系として用いてもよい。ＬＥＤヘッドは、レーザビームスキャナユニットに比べて、寸法が小さく、また可動部分が無く無音なので、複数個の光書込みユニットを必要とするタンデム方式のデジタルカラー複写機などの画像形成装置に好適に用いることができる。

本発明の実施形態を示すものであり、コロナ放電装置の概略構成を示す斜視図である。 上記コロナ放電装置を備える画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 画像形成用レーザビームスキャナユニットおよび画像形成ステーションの構成を示す断面図である。 上記コロナ放電装置の正面図である。 上記コロナ放電装置の側面図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、上記コロナ放電装置における清掃部材の清掃動作を示す図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、比較のために示したコロナ放電装置における清掃部材の清掃動作を示す図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、上記コロナ放電装置の変形例における清掃部材の清掃動作を示す図である。 本発明の実施形態における変形例を示すものであり、コロナ放電装置の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ コロナ放電装置
２ 複写機（画像形成装置）
３ 原稿送給部
４ 画像読取部
５ 給紙部
６ 画像形成部
７ 定着部
６１ 針状電極（電極）
６２ 保持部材
６３ 清掃部材（第１の清掃部材）
６３Ａ 第１の平面部
６３Ｂ 第２の平面部
６４ 支持部材
６５ 移動用部材
６６ シールドケース
６８ 突起部（先鋭状突起部）
７６ 清掃部材（第２の清掃部材）

Claims (7)

1. 複数の先鋭状突起部を有する櫛歯板状の電極と、
   上記電極に対して相対的に移動可能に設けられ、移動時に電極を擦過することによって電極の表面を清掃する清掃部材とを含み、
   上記清掃部材は、
   第１の平面部および第２の平面部を備えた、断面略Ｌ字型形状を有しており、
   上記第１の平面部は、Ｌ字型形状の端部で支持部材へ取り付けられており、上記清掃部材が移動する方向に対して平行、かつ、上記電極の平板面に対して垂直に配置されており、
   上記第２の平面部は、上記電極の清掃部分となっており、第１の平面部から上記電極側に延びて、上記清掃部材が移動する方向に対して垂直に配置されており、
   上記清掃部材が上記電極を清掃する時には、第２の平面部が上記電極の上記先鋭状突起部に接触した状態で上記清掃部材を上記電極に対して相対的に櫛歯の並ぶ方向と平行に移動させることによって上記第１の平面部に撓みを生じさせ、その撓みによって上記第２の平面部が上記先鋭状突起部に沿って持ち上げられて上記先鋭状突起部を擦過することを特徴とするコロナ放電装置。
2. 上記清掃部材は、厚さ２０〜４０μｍの金属板を断面Ｌ字型形状に屈曲させて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
3. 上記清掃部材は、上記第２の平面部の剛性が上記第１の平面部の剛性よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
4. 上記清掃部材に対する先鋭状突起部の食込み量が、０．２〜０．８ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
5. 上記清掃部材が、ステンレス鋼よりなることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
6. 上記清掃部材は、断面略Ｌ字型形状を有する清掃部材を第１の清掃部材とし、
   さらに、１枚の平板状部材によって形成されている、断面Ｉ字形状を有する第２の清掃部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一つに記載のコロナ放電装置を帯電器として備えることを特徴とする画像形成装置。

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