コロナ帯電装置、これを用いた画像形成装置
【課題】トナーや粉塵の静電的な付着を防止して集塵作用及び放電ムラを抑制し、画像ムラを低減するコロナ帯電装置やこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端を非導電背物質でコーティングして、鋸歯状電極１１に対するトナーや粉塵の静電的な付着を防止する。鋸歯状電極１１と、グリッド電極１２と、保持部材１４と、シールドケース１５とを備え、感光体ドラムに臨み、感光体ドラムの長手方向に沿って配置されるコロナ帯電装置１において、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端をシリコーン樹脂で被覆し、被覆範囲を、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部から半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲に、また、コーティング厚は、１０〜１００μｍの範囲になるようにコーティングする構成から成る。
【解決手段】鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端を非導電背物質でコーティングして、鋸歯状電極１１に対するトナーや粉塵の静電的な付着を防止する。鋸歯状電極１１と、グリッド電極１２と、保持部材１４と、シールドケース１５とを備え、感光体ドラムに臨み、感光体ドラムの長手方向に沿って配置されるコロナ帯電装置１において、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端をシリコーン樹脂で被覆し、被覆範囲を、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部から半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲に、また、コーティング厚は、１０〜１００μｍの範囲になるようにコーティングする構成から成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いるコロナ帯電装置、これを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラム（静電潜像担持体）を回転させつつ、帯電装置により感光体ドラムの表面を均一に帯電させ、光ビームにより感光体ドラムの表面を走査して、静電潜像を感光体ドラム上に形成する。さらに、現像剤（トナー）を感光体ドラム上の静電潜像に付着させ、トナー像を感光体ドラム上に形成する。トナー像を感光体ドラムから記録媒体（用紙）へと転写させて用紙上のトナー像を加熱及び加圧して定着させている。
【０００３】
帯電装置としては、主に、コロナ電極及びグリッド電極とを備えるコロナ帯電装置が用いられている。コロナ電極からのコロナ放電によって感光体ドラムの表面を所定の電位及び極性に帯電させ、内部電源からの所定の電圧をグリッド電極に印加し、感光体ドラムに付与される電荷量が調節されて帯電電位が制御されている。コロナ帯電装置は、グリッド電極によって感光体ドラムの表面の帯電電位を正確に制御できる。
【０００４】
このコロナ帯電装置におけるコロナ電極として、高電圧が印加されコロナ放電を生じさせ、感光体ドラムを帯電する帯電ワイヤが知られている。
【０００５】
シロキサン結合を介して、フッ化アルキル基を含有する化学吸着膜を帯電ワイヤの表面に形成させ、帯電ワイヤの表面におけるトナー離型性を向上し、連続した画像形成動作を行う場合においても高品質な画像を得ることが可能な技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−０４３７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の帯電装置におけるワイヤ電極は、先鋭状の突起である鋸歯状電極に比べて、構成部品数が増え、耐久性にも劣るというマイナス面が在り、また、オゾンの発生量が多い。さらに、コロナ放電によりワイヤ電極が酸化され、ワイヤ電極に印加される電圧の制御能力が低下し、感光体ドラムの表面の帯電電位が不均一になり、所望の帯電電位に帯電できないという課題がある。
【０００８】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、鋸歯状電極を採用し、鋸歯状電極の先端を絶縁性物質でコーティングして、鋸歯状電極の先端（針状部）に対するトナーや粉塵の静電的な付着を防止して鋸歯状電極おける集塵作用及び放電ムラを抑制し、画像ムラを低減するコロナ帯電装置、これを用いた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために本発明に係るコロナ帯電装置の各構成は、次のとおりである。
【００１０】
本発明のコロナ帯電装置は、感光体ドラムの表面を帯電するコロナ帯電装置において、コロナ放電を発生する鋸歯状電極と、前記感光体ドラムの表面の帯電電位を制御するグリッド電極と、を備え、前記鋸歯状電極は、絶縁性材料によって被覆される針状部を備え、
前記針状部の被覆される範囲は、前記針状部の先端部の中心から半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のコロナ帯電装置に用いる前記絶縁性材料は、シリコーン樹脂であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のコロナ帯電装置に用いる前記絶縁性材料のコーティング厚は、１０μｍから１００μｍであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、レーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラムの表面を一様に帯電させる帯電装置と、前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に現像剤を供給することによって現像する現像装置と、前記現像装置により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、前記感光体ドラムを帯電する帯電装置は、前記コロナ帯電装置を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コロナ帯電装置は、感光体ドラムの表面を帯電するコロナ帯電装置において、コロナ放電を発生する鋸歯状電極と、前記感光体ドラムの表面の帯電電位を制御するグリッド電極と、を備え、前記鋸歯状電極は、絶縁性材料によって被覆される針状部を備え、前記針状部の被覆される範囲は、前記針状部の先端部の中心から半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることで、鋸歯状電極の針状部を絶縁性材料で被覆して静電的にトナーや粉塵が鋸歯状電極の針状部に付着することを防止しでき、さらに、放電ムラを抑制し、画像ムラを低減できるため、画像形成における印刷品位を長期間に亘り正常に保つことができるという優れた効果を奏し得る。
【００１５】
本発明によれば、コロナ帯電装置に用いる前記絶縁性材料は、シリコーン樹脂であることで、鋸歯状電極の針状部を絶縁性材料で被覆するための材料に係る費用を抑え、スプレー状にして鋸歯状電極の針状部に付着することができるため、鋸歯状電極の針状部を被覆する工程を少なくすることができるという優れた効果を奏し得る。
【００１６】
本発明によれば、コロナ帯電装置に用いる前記絶縁性材料のコーティング厚は、１０μｍから１００μｍであることで、トナーや粉塵をより効果的に集塵することができ、長期間に亘り抑制効果を保つことができるという優れた効果を奏し得る。
【００１７】
本発明によれば、画像形成装置は、レーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラムの表面を一様に帯電させる帯電装置と、前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に現像剤を供給することによって現像する現像装置と、前記現像装置により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、前記感光体ドラムを帯電する帯電装置は、前記コロナ帯電装置を用いることで、鋸歯状電極の針状部を絶縁性材料で被覆して静電的にトナーや粉塵が鋸歯状電極の針状部に付着することを防止しでき、さらに、放電ムラを抑制し、画像ムラを低減できるため、画像形成における印刷品位を長期間に亘り正常に保つことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るコロナ帯電装置を備える画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係るコロナ帯電装置の構成を示す概略図である。
【図３】本実施形態に係るコロナ帯電装置の構成を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係るコロナ帯電装置の鋸歯状電極の構成を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係るコロナ帯電装置の鋸歯状電極の突起部の針状部に絶縁性物質が塗布された状態を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係るコロナ帯電装置を用いて実施した評価結果を示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００を説明する。図１は、本実施形態に係るコロナ帯電装置１を備えた画像形成装置１００の構成を示す概略図である。
【００２０】
画像形成装置１００は、図１に示すように、通信ネットワークを介して外部から送信された画像データや外部記憶装置（図示せず）から入力された画像データに基づいて記録部材（用紙）に対して多色及び単色の画像を形成する。
【００２１】
画像形成装置１００は、図１に示すように、画像形成装置本体１１０と自動原稿処理装置１２０とを備える。画像形成装置本体１１０は、コロナ帯電装置１、現像装置２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、露光ユニット５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１及び制御部１０を備える。
【００２２】
画像形成装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には、自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９２の上に自動で原稿を搬送する。また、原稿処理装置１２０は、図１に示す矢印Ｍ方向に回転自在に構成され、原稿載置台９２の上を開放することにより原稿を手置きで置くことが可能になっている。
【００２３】
本実施形態に係る画像形成装置１００において、画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、コロナ帯電装置１、現像装置２、感光体ドラム３及びクリーナユニット４は、各色に応じた４種類の静電潜像を形成するように、それぞれ４個設けられている。そして、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、４つの可視像形成ユニットが構成されている。尚、本実施形態では、４色を用いたカラー画像の形成を行っているが、６色を用いるなど複数色のカラー画像形成及びモノクロの画像形成にも適用できる。
【００２４】
露光ユニット５は、レーザ光源においてレーザダイオードを使用するレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。露光ユニット５は、入力された画像データに応じて、コロナ帯電装置１によって均一に帯電された感光体ドラム３の外周面を露光することによって、感光体ドラム３の外周面に上記入力画像データに応じた静電潜像を形成するものである。尚、レーザダイオードの代わりにＥＬ（Electro Luminescence）又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込みヘッドを用いる構成であっても良い。
【００２５】
現像装置２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像をブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）のトナーにより顕像化する。
【００２６】
クリーナユニット４は、クリーニングブレード（図示せず）を備え、該クリーニングブレードを感光体ドラム３の外周面に沿って当接（又は摺接）するように配置し、現像及び静電潜像の転写後における感光体ドラム３の表面上に残留したトナーを除去及び回収する。
【００２７】
感光体ドラム３は、外周面の一部が中間転写ベルト６１の表面に接触するように配置されるとともに、ドラムの外周面に沿って電界発生部としてのコロナ帯電装置１、現像装置２及びクリーナユニット４が近接配置されている。それぞれの感光体ドラム３は、制御部１０によって制御が行われ回転駆動される。
【００２８】
感光体ドラム３は、円筒状のアルミニウムからなる導電性基体（厚さ約１μｍ）、該導電性基体の表面に設けられる下引き層（厚さ約１μｍ）、電荷と正孔が発生する電荷発生層（厚さ約０．５μｍ）、発生した正孔が感光体ドラム３の表面の電子と中和するために移動するための電荷輸送層（厚さ約２０μｍ）を備える有機感光体ドラムである。
【００２９】
感光体ドラム３の表面がコロナ帯電装置１によって帯電（例えば、負帯電）された後に、露光ユニット５によって露光されると、電荷発生層に電子と正孔が発生する。この電子は、下引き層からアルミニウム等の材料で構成される導電性基体へ移動し、正孔は、電荷輸送層を移動し、感光体ドラム３の表面の電子と中和して静電潜像を形成する。
【００３０】
コロナ帯電装置１は、図２に示すように、感光体ドラム３の外周面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。尚、コロナ帯電装置１の詳細は、後述する。
【００３１】
中間転写ベルトユニット６は、感光体ドラム３の上方に配置され、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備える。また、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４によって、中間転写ベルト６１が張架され、回転駆動させられる。
【００３２】
中間転写ベルト６１は、それぞれの感光体ドラム３に当接するように設けられている。感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１に順次重ねて転写することで中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する。また、中間転写ベルト６１は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されたベルト部材である。中間転写ベルト６１の材質は、主にポリイミド、ポリカーボネート、サーモプラスティック・エラストマー・アロイ等が用いられている。
【００３３】
中間転写ローラ６４によって感光体ドラム３上に形成されたトナー像は中間転写ベルト６１に転写される。中間転写ローラ６４は、中間転写ローラ取付部（図示せず）に回転可能に支持されており、感光体ドラム３上に形成したトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するために転写バイアスを与える。
【００３４】
中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（ステンレス等）軸をベースとし、その表面は、例えば、ＥＰＤＭ（Ethylene Propylene Diene Methylene Linkage）や発泡ウレタン等の導電性の弾性材により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。尚、本実施形態では、転写電極としてローラ形状のものを使用しているが、それ以外にブラシなども用いることができる。
【００３５】
このように、感光体ドラム３上で顕像化された各色相の静電潜像は中間転写ベルト６１で積層され、入力された画像データに対応して画像が形成される。積層されたトナー像は、中間転写ベルト６１の回転によって、転写ローラ２０が配置されている位置に搬送される。転写ローラ２０は、トナー像を記録部材（用紙）に転写させるための電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。また、中間転写ベルト６１と転写ローラ２０とは所定のニップ圧で圧接される。転写ローラ２０がニップ圧を定常的に得るために、転写ローラ２０若しくは中間転写ベルト駆動ローラ６２のいずれか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ又は発泡性樹脂ローラ）が用いられる。
【００３６】
また、感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト６１に付着したトナー、若しくは、転写ローラ２０によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に当接するクリーニング部材としてクリーニングブレード（図示せず）が備えられており、クリーニングブレードが当接する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。
【００３７】
給紙カセット８１は、画像形成に使用する記録媒体（用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成装置本体１１０の露光ユニット５の下側に設けられている。また、手差し給紙カセット８２は、主に手動で不定型サイズの用紙を設置して印刷を行う際に用いられ、画像形成装置本体１１０の側面に設けられている。また、画像形成装置本体１１０の上部に設けられている排紙トレイ９１は、印字済みの用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
【００３８】
また、画像形成装置本体１１０には、給紙カセット及び手差し給紙カセット８２の用紙を、転写ローラ２０や定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。
【００３９】
また、給紙カセット８１又は手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ２２（２２ａ、２２ｂ）、複数の搬送ローラ２１（１２ａ〜１２ｄ）、レジストローラ１３、転写ローラ２０、定着ユニット７が配置されている。
【００４０】
搬送ローラ２１（２１ａ〜２１ｄ）は、記録媒体（用紙）の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ２２ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１から、用紙を１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。
【００４１】
レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されている用紙をいったん保持するローラである。制御部１０の制御に基づき、レジストローラ１３を再回転させることによって、用紙搬送路Ｓにより搬送された用紙をいったん所定位置に停止させて次の搬送タイミングを計る。用紙の先端の位置と、感光体ドラム３の外周に形成されている画像の先端の位置とが合致するように、用紙を転写ローラ２０に搬送する。
【００４２】
定着ユニット７は、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２を備えている。ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、用紙を挟んで回転するような構成をとる。また、ヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部１０によって所定の定着温度となるように設定される。ヒートローラ７１は、加圧ローラ７２と共に用紙を熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる。また、ヒートローラ７１を外部から定着するための外部定着ベルト７３が設けられている。
【００４３】
次に、用紙搬送経路上の用紙の搬送について詳細に説明する。上述するように、画像形成装置本体１１０には、用紙を収納する給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２が設けられている。これらの給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２からピックアップローラ２２ａ、２２ｂによって用紙が１枚ずつ呼び込まれて、用紙搬送路Ｓに導かれる。
【００４４】
給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２から搬送される用紙は、用紙搬送路Ｓの搬送ローラ２１ａによってレジストローラ１３まで搬送される。用紙の先端と感光体ドラム３の外周に形成されている画像の先端の位置とが合致するタイミングで用紙が転写ローラ２０に搬送され、用紙上に画像が書き込まれる。その後、用紙は、定着ユニット７を通過することで用紙上の未定着トナーが熱で溶融及び固着され、搬送ローラ２１ｂによって、排紙トレイ９１上に排出される。
【００４５】
次に、画像形成装置１００の動作を制御する制御部１０について説明する。制御部１０は、画像形成装置１００における画像形成における動作を制御する。制御部１０は、マイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータが実行する処理の手順を示した制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）と、作業用のワークエリアを提供するＲＡＭ（Random Access Memory）と、算出した累積トナー補給時間を一時的に記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable ＲＯＭ）不揮発性メモリ、スイッチ（図示せず）からの信号を入力する回路であって入力バッファやＡ／Ｄ変換回路を含む入力回路と、モータやソレノイド又はランプなどを駆動するドライバを含む出力回路等とから構成される。尚、これらの記憶する手段を総称して記憶部（図示せず）と称す。
【００４６】
感光体ドラム３や現像剤における長期間に亘る使用による経時的な変化に影響されないように、制御部１０は、一定のトナー濃度や画像出力を得るため、様々な処理の条件を調整して動作が行われている。この調整をプロセスコントロールと称する。具体的に述べると、帯電電位、露光量、トナー濃度の補正量、現像バイアス値、転写電圧値及び定着温度等の調整を行うことである。このプロセスコントロールを行うことで、長期間に亘り安定した画像形成を行うことができる。コロナ帯電装置１に印加される電圧も、制御部１０の制御に基づいて調整される。
【００４７】
次に、本実施形態に係るコロナ帯電装置１について説明する。
【００４８】
コロナ帯電装置１は、図２及び図３に示すように鋸歯状電極１１と、グリッド電極１２と、保持部材１４と、シールドケース１５とを備える。コロナ帯電装置１は、図示しない感光体ドラム３に臨み、感光体ドラム３の長手方向に沿って配置される。
【００４９】
コロナ帯電装置１において、鋸歯状電極１１に電圧が印加されることによってコロナ放電が行われ、感光体ドラム３の表面を帯電させるとともに、グリッド電極１２に、所定の電圧を印加させることによって、感光体ドラム３の表面の帯電状態を均一化し、感光体ドラム３の表面を所定の電位及び極性に帯電する。
【００５０】
以下にコロナ帯電装置１の各構成要素について説明する。
【００５１】
鋸歯状電極１１は、ステンレス鋼製で薄板状に形成され、一方向に長く延びる平板部１１ａと、該平板部１１ａの短手方向の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１１ｂとを有する鋸歯状の放電電極である。尚、突起部１１ｂの先端を針状部１１ｃと称する。
【００５２】
複数の突起部１１ｂが、所定の間隔（ピッチ）で配置される。本実施形態では、２〜５ｍｍのピッチを採用する。また、突起部１１ｂの曲率Ｒを３０〜４０μｍとする。鋸歯状電極１１は、板厚０．１ｍｍのステンレス鋼を用いる。
【００５３】
鋸歯状電極１１には、図示しない電源が接続されている。制御部１０の制御に基づき、電源からの印加電圧が鋸歯状電極１１に印加され、感光体ドラム３の表面に対してコロナ放電を行う。
【００５４】
鋸歯状電極１１の製造方法として、例えば、化学研磨、水洗、酸浸漬、純水浸漬等の工程を含む製造方法が挙げられる。化学研磨工程では、板金にマスキング及びエッジングを行うことにより、板金に複数の針形状が形成される。エッジングとして、塩化第２鉄水溶液などのエッジング溶液を板金に噴射する方法を採用する。ここで、板金の材料としては、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄が挙げられるが、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼が好ましい。化学研磨工程で得られる針形状が形成された板金を、水洗、酸浸漬及び純水浸漬の工程を経て板金の表面から異物が除去され、鋸歯状電極１１が製造される。
【００５５】
グリッド電極１２は、鋸歯状電極１１と感光体ドラム３との間に電気的に絶縁され設けられる板状電極である。グリッド電極１２は、感光体ドラム３の表面の帯電電位を均一になるように調整する。
【００５６】
本実施形態では、グリッド電極１２に板厚０．１ｍｍのステンレス鋼をエッジング加工した部材を採用した。また、グリッド電極１２は、幅１ｍｍ程度の線部材がメッシュ状に配置された構成をとる。
【００５７】
保持部材１４は、鋸歯状電極１１を保持し、コロナ帯電装置の長手方向に直交する断面が逆Ｔ字状の保持部材である。保持部材１４は、絶縁性を有する合成樹脂、例えば、ＡＢＳ樹脂、アクリル等の材料によって形成される。また、保持部材１４は、該長手方向の両端部付近の一側面に、ねじ部材１６を備える。鋸歯状電極１１は、ねじ部材１６によって保持部材１４にねじ止めされる。
【００５８】
シールドケース１５は、感光体ドラム３を臨む面が開放されて開口部が形成され、側面と感光体ドラム３を臨む面と対向する底面１７とによって形成される内部空間を有する直方体状の容器部材である。シールドケース１５の内部空間には、鋸歯状電極１１及び保持部材１４が収容される。
【００５９】
シールドケース１５は、ステンレス鋼によって形成される。尚、シールドケース１５の内側面の一部又は全面に、絶縁性層又は半導電性層を形成してもよい。
【００６０】
次に、コロナ帯電装置１の鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端である針状部１１ｃのコーティング（被覆）について説明する。
【００６１】
図４に示すように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端である針状部１１ｃを絶縁性材料でコーティング（被覆）する。本実施形態では、絶縁性材料として、シリコーン樹脂を使用するが、フッ素系樹脂、セラミック若しくはエポキシ樹脂等を用いてもよい。
【００６２】
図４に示すように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲になるように被覆範囲Ｈを設定する。画像形成装置では、シリコン系ガス（シロキサンガス）が装置の内部で発生する場合がある。このシリコン系ガスは、装置内で重合又は酸化され、凝集により個体粒子となって、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃに付着し、放電ムラの原因となる。本実施形態では、被覆範囲Ｈを前述の範囲にすることで、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃにトナーや粉塵が静電的に付着することを防止でき、鋸歯状電極１１からの放電ムラを抑制して画像ムラを防止できる。
【００６３】
被覆範囲Ｈが、突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍ未満の場合、集塵の抑制が不十分になり、画像ムラが生じる。一方、被覆範囲Ｈが、突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍを越える場合、集塵の抑制効果は持続されるが、製造コストの増加となり低価格化の実現には不向きである。
【００６４】
また、突起部１１ｂの針状部１１ｃを被覆する際のコーティング厚は、１０〜１００μｍの範囲になるようにする。コーティング厚が１０μｍ以下であると、長期間の使用によってコーティング膜の耐久性が悪化し、十分な集塵抑制効果が得られない。また、コーティング厚が１００μｍを超える場合、集塵抑制効果は持続するが、製造コストの増加となり低価格化の実現には不向きである。
【００６５】
次に、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端である針状部１１ｃのコーティング（被覆）方法について説明する。
【００６６】
前述したように、絶縁性材料としてシリコーン樹脂Ｓ１を用い、スプレー（スプレーガン、オリンポス製、ＰＣ−３０８Ｗ）を使用し、以下に記載するスプレー条件にて、突起部１１ｂの針状部１１ｃのコーティングを行った。
【００６７】
スプレーと突起部１１ｂの針状部１１ｃとの距離（スプレー距離）は、５０ｍｍとする。スプレー圧（エア圧）は、０．５Ｋｇｆ／ｃｍ２とする。スプレーガンの開口度は、０．５（相対値）とする。また、スプレーガンの移動速度は、１０ｍｍ／秒とする。スプレーの回数は、２回とする。尚、スプレー後の乾燥条件は、１２０℃で１０分間の乾燥を行う。
【００６８】
上記のスプレー条件にて、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲に被覆され、コーティング厚が、１０〜１００μｍの範囲になるようになる。尚、スプレー回数を変えることで、所望する膜厚になるよう調整できる。
【００６９】
図５に示すように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃ以外にシリコーン樹脂Ｓ１が付着しないように、マスク部材９０を用いてスプレーの塗布を行う。
【００７０】
このように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃをシリコーン樹脂でコーティングすることで、コーティングされた部分にトナーや粉塵等が静電的に付着することを防止でき、鋸歯状電極１１に電圧が印加されコロナ放電が起こる際に放電ムラが抑制されるため、感光体ドラム３の表面の帯電電位を均一に帯電できる。従って、画像ムラの発生が防止でき、画像形成における印刷品位を長期間に亘り正常に保つことができる。
【００７１】
次に、本実施形態に係るコロナ帯電装置１を備える画像形成装置１００を使用して行った実施例を説明する。本実施形態に係る画像形成装置１００の一例として、シャープ株式会社製のフルカラー画像形成装置ＭＸ２３００改良型を使用し、ブラック、シアン、マセンタ及びイエローのトナーを用いて、印字率５％のＡ４サイズの用紙を横送り、温度２５℃、湿度８５％の環境条件で、１ヶ月間で３００００枚の画像形成動作を行った。
【００７２】
図６は、本実施形態に係る画像形成装置１００を用いてフルカラーによる画像形成を行った際の実施結果を示した実験データ表図５０である。
【００７３】
実験データ表図５０には、図６に示すように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃに塗布する絶縁性材料（コーティング樹脂種５２）、針状部１１ｃにおいて絶縁性材料を塗布する範囲（コーティング半径５１）、絶縁性材料の塗布量（コーティング厚５３）及び中間調画像における横黒スジの有無（横黒スジ画像欠陥５４）の項目が記載されている。以下に各評価項目について説明する。
【００７４】
[評価方法］
実施例１〜３及び比較例１〜２について、以下の評価を行った。
ブラック、シアン、マセンタ、イエローのトナー及びサイズＡ４が用紙Ｐを使用して画像形成動作を行い、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃに塗布する絶縁性材料（コーティング樹脂種５２）、絶縁性材料の塗布する範囲（コーティング半径５１）、絶縁性材料の塗布量（コーティング厚５３）を変化させて、中間調画像における横黒スジの有無（横黒スジ画像欠陥５４）の発生状態を目視で判別した。評価基準は次のとおりである。
◎：横黒スジ画像欠陥の発生がない。
○：横黒スジ画像欠陥が発生し、横黒スジの幅は１ｍｍである。
△：横黒スジ画像欠陥が発生し、横黒スジの幅は３ｍｍである。
×：横黒スジ画像欠陥が発生し、横黒スジの幅は５ｍｍである。
【００７５】
＜総合評価＞
図６から明らかなように、本実施例に用いたコロナ帯電装置１を備える画像形成装置１００による画像形成では、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端（針状部１１ｃ）にシリコーン樹脂をコーティングすることで、中間調画像における横黒スジの発生を抑制することができる。また、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲にコーティングすることで、中間調画像における横黒スジの発生は、効果的に抑制される。さらに、コーティング厚は、１０〜１００μｍの範囲に収まるようにすることで、横黒スジの発生は、効果的に抑制されることが分かる。このため長期に亘って、画像形成における印刷品位を長期間に亘り正常に保つことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ コロナ帯電装置
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
４ クリーナユニット
５ 露光ユニット
６ 中間転写ベルトユニット
７ 定着ユニット
１０ 制御部
１１ 鋸歯状電極
１１ａ 平板部
１１ｂ 突起部
１１ｃ 針状部
１２ グリッド電極
１３ レジストローラ
１４ 保持部材
１５ シールドケース
１６ ねじ部材
６１ 中間転写ベルト
６２ 中間転写ベルト駆動ローラ
６３ 中間転写ベルト従動ローラ
６５ 中間転写ベルトクリーニングユニット
９０ マスク部材
１００ 画像形成装置
１２０ 自動原稿処理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いるコロナ帯電装置、これを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラム（静電潜像担持体）を回転させつつ、帯電装置により感光体ドラムの表面を均一に帯電させ、光ビームにより感光体ドラムの表面を走査して、静電潜像を感光体ドラム上に形成する。さらに、現像剤（トナー）を感光体ドラム上の静電潜像に付着させ、トナー像を感光体ドラム上に形成する。トナー像を感光体ドラムから記録媒体（用紙）へと転写させて用紙上のトナー像を加熱及び加圧して定着させている。
【０００３】
帯電装置としては、主に、コロナ電極及びグリッド電極とを備えるコロナ帯電装置が用いられている。コロナ電極からのコロナ放電によって感光体ドラムの表面を所定の電位及び極性に帯電させ、内部電源からの所定の電圧をグリッド電極に印加し、感光体ドラムに付与される電荷量が調節されて帯電電位が制御されている。コロナ帯電装置は、グリッド電極によって感光体ドラムの表面の帯電電位を正確に制御できる。
【０００４】
このコロナ帯電装置におけるコロナ電極として、高電圧が印加されコロナ放電を生じさせ、感光体ドラムを帯電する帯電ワイヤが知られている。
【０００５】
シロキサン結合を介して、フッ化アルキル基を含有する化学吸着膜を帯電ワイヤの表面に形成させ、帯電ワイヤの表面におけるトナー離型性を向上し、連続した画像形成動作を行う場合においても高品質な画像を得ることが可能な技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−０４３７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の帯電装置におけるワイヤ電極は、先鋭状の突起である鋸歯状電極に比べて、構成部品数が増え、耐久性にも劣るというマイナス面が在り、また、オゾンの発生量が多い。さらに、コロナ放電によりワイヤ電極が酸化され、ワイヤ電極に印加される電圧の制御能力が低下し、感光体ドラムの表面の帯電電位が不均一になり、所望の帯電電位に帯電できないという課題がある。
【０００８】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、鋸歯状電極を採用し、鋸歯状電極の先端を絶縁性物質でコーティングして、鋸歯状電極の先端（針状部）に対するトナーや粉塵の静電的な付着を防止して鋸歯状電極おける集塵作用及び放電ムラを抑制し、画像ムラを低減するコロナ帯電装置、これを用いた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために本発明に係るコロナ帯電装置の各構成は、次のとおりである。
【００１０】
本発明のコロナ帯電装置は、感光体ドラムの表面を帯電するコロナ帯電装置において、コロナ放電を発生する鋸歯状電極と、前記感光体ドラムの表面の帯電電位を制御するグリッド電極と、を備え、前記鋸歯状電極は、絶縁性材料によって被覆される針状部を備え、
前記針状部の被覆される範囲は、前記針状部の先端部の中心から半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のコロナ帯電装置に用いる前記絶縁性材料は、シリコーン樹脂であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のコロナ帯電装置に用いる前記絶縁性材料のコーティング厚は、１０μｍから１００μｍであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、レーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラムの表面を一様に帯電させる帯電装置と、前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に現像剤を供給することによって現像する現像装置と、前記現像装置により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、前記感光体ドラムを帯電する帯電装置は、前記コロナ帯電装置を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コロナ帯電装置は、感光体ドラムの表面を帯電するコロナ帯電装置において、コロナ放電を発生する鋸歯状電極と、前記感光体ドラムの表面の帯電電位を制御するグリッド電極と、を備え、前記鋸歯状電極は、絶縁性材料によって被覆される針状部を備え、前記針状部の被覆される範囲は、前記針状部の先端部の中心から半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることで、鋸歯状電極の針状部を絶縁性材料で被覆して静電的にトナーや粉塵が鋸歯状電極の針状部に付着することを防止しでき、さらに、放電ムラを抑制し、画像ムラを低減できるため、画像形成における印刷品位を長期間に亘り正常に保つことができるという優れた効果を奏し得る。
【００１５】
本発明によれば、コロナ帯電装置に用いる前記絶縁性材料は、シリコーン樹脂であることで、鋸歯状電極の針状部を絶縁性材料で被覆するための材料に係る費用を抑え、スプレー状にして鋸歯状電極の針状部に付着することができるため、鋸歯状電極の針状部を被覆する工程を少なくすることができるという優れた効果を奏し得る。
【００１６】
本発明によれば、コロナ帯電装置に用いる前記絶縁性材料のコーティング厚は、１０μｍから１００μｍであることで、トナーや粉塵をより効果的に集塵することができ、長期間に亘り抑制効果を保つことができるという優れた効果を奏し得る。
【００１７】
本発明によれば、画像形成装置は、レーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラムの表面を一様に帯電させる帯電装置と、前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に現像剤を供給することによって現像する現像装置と、前記現像装置により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、前記感光体ドラムを帯電する帯電装置は、前記コロナ帯電装置を用いることで、鋸歯状電極の針状部を絶縁性材料で被覆して静電的にトナーや粉塵が鋸歯状電極の針状部に付着することを防止しでき、さらに、放電ムラを抑制し、画像ムラを低減できるため、画像形成における印刷品位を長期間に亘り正常に保つことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るコロナ帯電装置を備える画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係るコロナ帯電装置の構成を示す概略図である。
【図３】本実施形態に係るコロナ帯電装置の構成を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係るコロナ帯電装置の鋸歯状電極の構成を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係るコロナ帯電装置の鋸歯状電極の突起部の針状部に絶縁性物質が塗布された状態を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係るコロナ帯電装置を用いて実施した評価結果を示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００を説明する。図１は、本実施形態に係るコロナ帯電装置１を備えた画像形成装置１００の構成を示す概略図である。
【００２０】
画像形成装置１００は、図１に示すように、通信ネットワークを介して外部から送信された画像データや外部記憶装置（図示せず）から入力された画像データに基づいて記録部材（用紙）に対して多色及び単色の画像を形成する。
【００２１】
画像形成装置１００は、図１に示すように、画像形成装置本体１１０と自動原稿処理装置１２０とを備える。画像形成装置本体１１０は、コロナ帯電装置１、現像装置２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、露光ユニット５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１及び制御部１０を備える。
【００２２】
画像形成装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には、自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９２の上に自動で原稿を搬送する。また、原稿処理装置１２０は、図１に示す矢印Ｍ方向に回転自在に構成され、原稿載置台９２の上を開放することにより原稿を手置きで置くことが可能になっている。
【００２３】
本実施形態に係る画像形成装置１００において、画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、コロナ帯電装置１、現像装置２、感光体ドラム３及びクリーナユニット４は、各色に応じた４種類の静電潜像を形成するように、それぞれ４個設けられている。そして、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、４つの可視像形成ユニットが構成されている。尚、本実施形態では、４色を用いたカラー画像の形成を行っているが、６色を用いるなど複数色のカラー画像形成及びモノクロの画像形成にも適用できる。
【００２４】
露光ユニット５は、レーザ光源においてレーザダイオードを使用するレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。露光ユニット５は、入力された画像データに応じて、コロナ帯電装置１によって均一に帯電された感光体ドラム３の外周面を露光することによって、感光体ドラム３の外周面に上記入力画像データに応じた静電潜像を形成するものである。尚、レーザダイオードの代わりにＥＬ（Electro Luminescence）又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込みヘッドを用いる構成であっても良い。
【００２５】
現像装置２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像をブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）のトナーにより顕像化する。
【００２６】
クリーナユニット４は、クリーニングブレード（図示せず）を備え、該クリーニングブレードを感光体ドラム３の外周面に沿って当接（又は摺接）するように配置し、現像及び静電潜像の転写後における感光体ドラム３の表面上に残留したトナーを除去及び回収する。
【００２７】
感光体ドラム３は、外周面の一部が中間転写ベルト６１の表面に接触するように配置されるとともに、ドラムの外周面に沿って電界発生部としてのコロナ帯電装置１、現像装置２及びクリーナユニット４が近接配置されている。それぞれの感光体ドラム３は、制御部１０によって制御が行われ回転駆動される。
【００２８】
感光体ドラム３は、円筒状のアルミニウムからなる導電性基体（厚さ約１μｍ）、該導電性基体の表面に設けられる下引き層（厚さ約１μｍ）、電荷と正孔が発生する電荷発生層（厚さ約０．５μｍ）、発生した正孔が感光体ドラム３の表面の電子と中和するために移動するための電荷輸送層（厚さ約２０μｍ）を備える有機感光体ドラムである。
【００２９】
感光体ドラム３の表面がコロナ帯電装置１によって帯電（例えば、負帯電）された後に、露光ユニット５によって露光されると、電荷発生層に電子と正孔が発生する。この電子は、下引き層からアルミニウム等の材料で構成される導電性基体へ移動し、正孔は、電荷輸送層を移動し、感光体ドラム３の表面の電子と中和して静電潜像を形成する。
【００３０】
コロナ帯電装置１は、図２に示すように、感光体ドラム３の外周面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。尚、コロナ帯電装置１の詳細は、後述する。
【００３１】
中間転写ベルトユニット６は、感光体ドラム３の上方に配置され、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備える。また、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４によって、中間転写ベルト６１が張架され、回転駆動させられる。
【００３２】
中間転写ベルト６１は、それぞれの感光体ドラム３に当接するように設けられている。感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１に順次重ねて転写することで中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する。また、中間転写ベルト６１は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されたベルト部材である。中間転写ベルト６１の材質は、主にポリイミド、ポリカーボネート、サーモプラスティック・エラストマー・アロイ等が用いられている。
【００３３】
中間転写ローラ６４によって感光体ドラム３上に形成されたトナー像は中間転写ベルト６１に転写される。中間転写ローラ６４は、中間転写ローラ取付部（図示せず）に回転可能に支持されており、感光体ドラム３上に形成したトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するために転写バイアスを与える。
【００３４】
中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（ステンレス等）軸をベースとし、その表面は、例えば、ＥＰＤＭ（Ethylene Propylene Diene Methylene Linkage）や発泡ウレタン等の導電性の弾性材により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。尚、本実施形態では、転写電極としてローラ形状のものを使用しているが、それ以外にブラシなども用いることができる。
【００３５】
このように、感光体ドラム３上で顕像化された各色相の静電潜像は中間転写ベルト６１で積層され、入力された画像データに対応して画像が形成される。積層されたトナー像は、中間転写ベルト６１の回転によって、転写ローラ２０が配置されている位置に搬送される。転写ローラ２０は、トナー像を記録部材（用紙）に転写させるための電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。また、中間転写ベルト６１と転写ローラ２０とは所定のニップ圧で圧接される。転写ローラ２０がニップ圧を定常的に得るために、転写ローラ２０若しくは中間転写ベルト駆動ローラ６２のいずれか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ又は発泡性樹脂ローラ）が用いられる。
【００３６】
また、感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト６１に付着したトナー、若しくは、転写ローラ２０によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に当接するクリーニング部材としてクリーニングブレード（図示せず）が備えられており、クリーニングブレードが当接する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。
【００３７】
給紙カセット８１は、画像形成に使用する記録媒体（用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成装置本体１１０の露光ユニット５の下側に設けられている。また、手差し給紙カセット８２は、主に手動で不定型サイズの用紙を設置して印刷を行う際に用いられ、画像形成装置本体１１０の側面に設けられている。また、画像形成装置本体１１０の上部に設けられている排紙トレイ９１は、印字済みの用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
【００３８】
また、画像形成装置本体１１０には、給紙カセット及び手差し給紙カセット８２の用紙を、転写ローラ２０や定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。
【００３９】
また、給紙カセット８１又は手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ２２（２２ａ、２２ｂ）、複数の搬送ローラ２１（１２ａ〜１２ｄ）、レジストローラ１３、転写ローラ２０、定着ユニット７が配置されている。
【００４０】
搬送ローラ２１（２１ａ〜２１ｄ）は、記録媒体（用紙）の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ２２ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１から、用紙を１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。
【００４１】
レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されている用紙をいったん保持するローラである。制御部１０の制御に基づき、レジストローラ１３を再回転させることによって、用紙搬送路Ｓにより搬送された用紙をいったん所定位置に停止させて次の搬送タイミングを計る。用紙の先端の位置と、感光体ドラム３の外周に形成されている画像の先端の位置とが合致するように、用紙を転写ローラ２０に搬送する。
【００４２】
定着ユニット７は、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２を備えている。ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、用紙を挟んで回転するような構成をとる。また、ヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部１０によって所定の定着温度となるように設定される。ヒートローラ７１は、加圧ローラ７２と共に用紙を熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる。また、ヒートローラ７１を外部から定着するための外部定着ベルト７３が設けられている。
【００４３】
次に、用紙搬送経路上の用紙の搬送について詳細に説明する。上述するように、画像形成装置本体１１０には、用紙を収納する給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２が設けられている。これらの給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２からピックアップローラ２２ａ、２２ｂによって用紙が１枚ずつ呼び込まれて、用紙搬送路Ｓに導かれる。
【００４４】
給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２から搬送される用紙は、用紙搬送路Ｓの搬送ローラ２１ａによってレジストローラ１３まで搬送される。用紙の先端と感光体ドラム３の外周に形成されている画像の先端の位置とが合致するタイミングで用紙が転写ローラ２０に搬送され、用紙上に画像が書き込まれる。その後、用紙は、定着ユニット７を通過することで用紙上の未定着トナーが熱で溶融及び固着され、搬送ローラ２１ｂによって、排紙トレイ９１上に排出される。
【００４５】
次に、画像形成装置１００の動作を制御する制御部１０について説明する。制御部１０は、画像形成装置１００における画像形成における動作を制御する。制御部１０は、マイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータが実行する処理の手順を示した制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）と、作業用のワークエリアを提供するＲＡＭ（Random Access Memory）と、算出した累積トナー補給時間を一時的に記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable ＲＯＭ）不揮発性メモリ、スイッチ（図示せず）からの信号を入力する回路であって入力バッファやＡ／Ｄ変換回路を含む入力回路と、モータやソレノイド又はランプなどを駆動するドライバを含む出力回路等とから構成される。尚、これらの記憶する手段を総称して記憶部（図示せず）と称す。
【００４６】
感光体ドラム３や現像剤における長期間に亘る使用による経時的な変化に影響されないように、制御部１０は、一定のトナー濃度や画像出力を得るため、様々な処理の条件を調整して動作が行われている。この調整をプロセスコントロールと称する。具体的に述べると、帯電電位、露光量、トナー濃度の補正量、現像バイアス値、転写電圧値及び定着温度等の調整を行うことである。このプロセスコントロールを行うことで、長期間に亘り安定した画像形成を行うことができる。コロナ帯電装置１に印加される電圧も、制御部１０の制御に基づいて調整される。
【００４７】
次に、本実施形態に係るコロナ帯電装置１について説明する。
【００４８】
コロナ帯電装置１は、図２及び図３に示すように鋸歯状電極１１と、グリッド電極１２と、保持部材１４と、シールドケース１５とを備える。コロナ帯電装置１は、図示しない感光体ドラム３に臨み、感光体ドラム３の長手方向に沿って配置される。
【００４９】
コロナ帯電装置１において、鋸歯状電極１１に電圧が印加されることによってコロナ放電が行われ、感光体ドラム３の表面を帯電させるとともに、グリッド電極１２に、所定の電圧を印加させることによって、感光体ドラム３の表面の帯電状態を均一化し、感光体ドラム３の表面を所定の電位及び極性に帯電する。
【００５０】
以下にコロナ帯電装置１の各構成要素について説明する。
【００５１】
鋸歯状電極１１は、ステンレス鋼製で薄板状に形成され、一方向に長く延びる平板部１１ａと、該平板部１１ａの短手方向の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１１ｂとを有する鋸歯状の放電電極である。尚、突起部１１ｂの先端を針状部１１ｃと称する。
【００５２】
複数の突起部１１ｂが、所定の間隔（ピッチ）で配置される。本実施形態では、２〜５ｍｍのピッチを採用する。また、突起部１１ｂの曲率Ｒを３０〜４０μｍとする。鋸歯状電極１１は、板厚０．１ｍｍのステンレス鋼を用いる。
【００５３】
鋸歯状電極１１には、図示しない電源が接続されている。制御部１０の制御に基づき、電源からの印加電圧が鋸歯状電極１１に印加され、感光体ドラム３の表面に対してコロナ放電を行う。
【００５４】
鋸歯状電極１１の製造方法として、例えば、化学研磨、水洗、酸浸漬、純水浸漬等の工程を含む製造方法が挙げられる。化学研磨工程では、板金にマスキング及びエッジングを行うことにより、板金に複数の針形状が形成される。エッジングとして、塩化第２鉄水溶液などのエッジング溶液を板金に噴射する方法を採用する。ここで、板金の材料としては、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄が挙げられるが、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼が好ましい。化学研磨工程で得られる針形状が形成された板金を、水洗、酸浸漬及び純水浸漬の工程を経て板金の表面から異物が除去され、鋸歯状電極１１が製造される。
【００５５】
グリッド電極１２は、鋸歯状電極１１と感光体ドラム３との間に電気的に絶縁され設けられる板状電極である。グリッド電極１２は、感光体ドラム３の表面の帯電電位を均一になるように調整する。
【００５６】
本実施形態では、グリッド電極１２に板厚０．１ｍｍのステンレス鋼をエッジング加工した部材を採用した。また、グリッド電極１２は、幅１ｍｍ程度の線部材がメッシュ状に配置された構成をとる。
【００５７】
保持部材１４は、鋸歯状電極１１を保持し、コロナ帯電装置の長手方向に直交する断面が逆Ｔ字状の保持部材である。保持部材１４は、絶縁性を有する合成樹脂、例えば、ＡＢＳ樹脂、アクリル等の材料によって形成される。また、保持部材１４は、該長手方向の両端部付近の一側面に、ねじ部材１６を備える。鋸歯状電極１１は、ねじ部材１６によって保持部材１４にねじ止めされる。
【００５８】
シールドケース１５は、感光体ドラム３を臨む面が開放されて開口部が形成され、側面と感光体ドラム３を臨む面と対向する底面１７とによって形成される内部空間を有する直方体状の容器部材である。シールドケース１５の内部空間には、鋸歯状電極１１及び保持部材１４が収容される。
【００５９】
シールドケース１５は、ステンレス鋼によって形成される。尚、シールドケース１５の内側面の一部又は全面に、絶縁性層又は半導電性層を形成してもよい。
【００６０】
次に、コロナ帯電装置１の鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端である針状部１１ｃのコーティング（被覆）について説明する。
【００６１】
図４に示すように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端である針状部１１ｃを絶縁性材料でコーティング（被覆）する。本実施形態では、絶縁性材料として、シリコーン樹脂を使用するが、フッ素系樹脂、セラミック若しくはエポキシ樹脂等を用いてもよい。
【００６２】
図４に示すように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲になるように被覆範囲Ｈを設定する。画像形成装置では、シリコン系ガス（シロキサンガス）が装置の内部で発生する場合がある。このシリコン系ガスは、装置内で重合又は酸化され、凝集により個体粒子となって、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃに付着し、放電ムラの原因となる。本実施形態では、被覆範囲Ｈを前述の範囲にすることで、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃにトナーや粉塵が静電的に付着することを防止でき、鋸歯状電極１１からの放電ムラを抑制して画像ムラを防止できる。
【００６３】
被覆範囲Ｈが、突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍ未満の場合、集塵の抑制が不十分になり、画像ムラが生じる。一方、被覆範囲Ｈが、突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍを越える場合、集塵の抑制効果は持続されるが、製造コストの増加となり低価格化の実現には不向きである。
【００６４】
また、突起部１１ｂの針状部１１ｃを被覆する際のコーティング厚は、１０〜１００μｍの範囲になるようにする。コーティング厚が１０μｍ以下であると、長期間の使用によってコーティング膜の耐久性が悪化し、十分な集塵抑制効果が得られない。また、コーティング厚が１００μｍを超える場合、集塵抑制効果は持続するが、製造コストの増加となり低価格化の実現には不向きである。
【００６５】
次に、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端である針状部１１ｃのコーティング（被覆）方法について説明する。
【００６６】
前述したように、絶縁性材料としてシリコーン樹脂Ｓ１を用い、スプレー（スプレーガン、オリンポス製、ＰＣ−３０８Ｗ）を使用し、以下に記載するスプレー条件にて、突起部１１ｂの針状部１１ｃのコーティングを行った。
【００６７】
スプレーと突起部１１ｂの針状部１１ｃとの距離（スプレー距離）は、５０ｍｍとする。スプレー圧（エア圧）は、０．５Ｋｇｆ／ｃｍ２とする。スプレーガンの開口度は、０．５（相対値）とする。また、スプレーガンの移動速度は、１０ｍｍ／秒とする。スプレーの回数は、２回とする。尚、スプレー後の乾燥条件は、１２０℃で１０分間の乾燥を行う。
【００６８】
上記のスプレー条件にて、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲に被覆され、コーティング厚が、１０〜１００μｍの範囲になるようになる。尚、スプレー回数を変えることで、所望する膜厚になるよう調整できる。
【００６９】
図５に示すように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃ以外にシリコーン樹脂Ｓ１が付着しないように、マスク部材９０を用いてスプレーの塗布を行う。
【００７０】
このように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃをシリコーン樹脂でコーティングすることで、コーティングされた部分にトナーや粉塵等が静電的に付着することを防止でき、鋸歯状電極１１に電圧が印加されコロナ放電が起こる際に放電ムラが抑制されるため、感光体ドラム３の表面の帯電電位を均一に帯電できる。従って、画像ムラの発生が防止でき、画像形成における印刷品位を長期間に亘り正常に保つことができる。
【００７１】
次に、本実施形態に係るコロナ帯電装置１を備える画像形成装置１００を使用して行った実施例を説明する。本実施形態に係る画像形成装置１００の一例として、シャープ株式会社製のフルカラー画像形成装置ＭＸ２３００改良型を使用し、ブラック、シアン、マセンタ及びイエローのトナーを用いて、印字率５％のＡ４サイズの用紙を横送り、温度２５℃、湿度８５％の環境条件で、１ヶ月間で３００００枚の画像形成動作を行った。
【００７２】
図６は、本実施形態に係る画像形成装置１００を用いてフルカラーによる画像形成を行った際の実施結果を示した実験データ表図５０である。
【００７３】
実験データ表図５０には、図６に示すように、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃに塗布する絶縁性材料（コーティング樹脂種５２）、針状部１１ｃにおいて絶縁性材料を塗布する範囲（コーティング半径５１）、絶縁性材料の塗布量（コーティング厚５３）及び中間調画像における横黒スジの有無（横黒スジ画像欠陥５４）の項目が記載されている。以下に各評価項目について説明する。
【００７４】
[評価方法］
実施例１〜３及び比較例１〜２について、以下の評価を行った。
ブラック、シアン、マセンタ、イエローのトナー及びサイズＡ４が用紙Ｐを使用して画像形成動作を行い、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃに塗布する絶縁性材料（コーティング樹脂種５２）、絶縁性材料の塗布する範囲（コーティング半径５１）、絶縁性材料の塗布量（コーティング厚５３）を変化させて、中間調画像における横黒スジの有無（横黒スジ画像欠陥５４）の発生状態を目視で判別した。評価基準は次のとおりである。
◎：横黒スジ画像欠陥の発生がない。
○：横黒スジ画像欠陥が発生し、横黒スジの幅は１ｍｍである。
△：横黒スジ画像欠陥が発生し、横黒スジの幅は３ｍｍである。
×：横黒スジ画像欠陥が発生し、横黒スジの幅は５ｍｍである。
【００７５】
＜総合評価＞
図６から明らかなように、本実施例に用いたコロナ帯電装置１を備える画像形成装置１００による画像形成では、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの先端（針状部１１ｃ）にシリコーン樹脂をコーティングすることで、中間調画像における横黒スジの発生を抑制することができる。また、鋸歯状電極１１の突起部１１ｂの針状部１１ｃの中心Ｃから半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲にコーティングすることで、中間調画像における横黒スジの発生は、効果的に抑制される。さらに、コーティング厚は、１０〜１００μｍの範囲に収まるようにすることで、横黒スジの発生は、効果的に抑制されることが分かる。このため長期に亘って、画像形成における印刷品位を長期間に亘り正常に保つことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ コロナ帯電装置
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
４ クリーナユニット
５ 露光ユニット
６ 中間転写ベルトユニット
７ 定着ユニット
１０ 制御部
１１ 鋸歯状電極
１１ａ 平板部
１１ｂ 突起部
１１ｃ 針状部
１２ グリッド電極
１３ レジストローラ
１４ 保持部材
１５ シールドケース
１６ ねじ部材
６１ 中間転写ベルト
６２ 中間転写ベルト駆動ローラ
６３ 中間転写ベルト従動ローラ
６５ 中間転写ベルトクリーニングユニット
９０ マスク部材
１００ 画像形成装置
１２０ 自動原稿処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムの表面を帯電するコロナ帯電装置において、
コロナ放電を発生する鋸歯状電極と、
前記感光体ドラムの表面の帯電電位を制御するグリッド電極と、
を備え、
前記鋸歯状電極は、絶縁性材料によって被覆される針状部を備え、
前記針状部の被覆される範囲は、前記針状部の先端部の中心から半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることを特徴とするコロナ帯電装置。
【請求項２】
前記絶縁性材料は、シリコーン樹脂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。
【請求項３】
前記絶縁性材料のコーティング厚は、１０μｍから１００μｍである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。
【請求項４】
レーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラムの表面を一様に帯電させる帯電装置と、前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に現像剤を供給することによって現像する現像装置と、前記現像装置により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、
前記感光体ドラムを帯電する帯電装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載のコロナ帯電装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
感光体ドラムの表面を帯電するコロナ帯電装置において、
コロナ放電を発生する鋸歯状電極と、
前記感光体ドラムの表面の帯電電位を制御するグリッド電極と、
を備え、
前記鋸歯状電極は、絶縁性材料によって被覆される針状部を備え、
前記針状部の被覆される範囲は、前記針状部の先端部の中心から半径０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることを特徴とするコロナ帯電装置。
【請求項２】
前記絶縁性材料は、シリコーン樹脂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。
【請求項３】
前記絶縁性材料のコーティング厚は、１０μｍから１００μｍである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。
【請求項４】
レーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラムの表面を一様に帯電させる帯電装置と、前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に現像剤を供給することによって現像する現像装置と、前記現像装置により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置において、
前記感光体ドラムを帯電する帯電装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載のコロナ帯電装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２３３２１（Ｐ２０１２−１２３３２１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６０６５（Ｐ２０１０−２７６０６５）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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