プロセスカートリッジおよび画像形成装置

【課題】グリッドと感光体の距離を正確に位置出しすることにより、感光体への帯電性能の向上を図ることができるプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】本発明のプロセスカートリッジ１００は、帯電装置５および感光体ドラム３を備える。
帯電装置５は、高電圧を印加することで放電する放電電極１１０と、放電電極１１０の放電電圧を制御するグリッド１２２と、を有する。感光体ドラム３は、帯電装置５によって表面が所定電位に帯電される。
グリッド１２２は、プロセスカートリッジ１００の筐体に位置決め固定される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成ユニットを一体化したプロセスカートリッジおよびこのプロセスカートリッジを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体を一様に帯電させるための帯電装置、感光体等に形成されるトナー像を記録用紙等に静電的に転写させるための転写装置、感光体等に静電的に接触する記録用紙等を剥離させるための剥離装置等に、コロナ放電方式の帯電装置がよく用いられている。
【０００３】
このようなコロナ放電方式の帯電装置としては、一般に、感光体や記録用紙等の被帯電物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部に張設される線状あるいは鋸歯状の放電電極と、を備え、放電電極に高電圧を印加することでコロナ放電を発生させて被帯電物を一様に帯電させるいわゆるコロトロンや、放電電極と被帯電物との間にグリッドを設け、このグリッドに所望の電圧を印加することで被帯電物を一様に帯電させるいわゆるスコロトロン等が用いられている。
【０００４】
ここで、図を用いて従来の帯電装置について説明する。
【０００５】
図１は、従来の技術に係るコロナ放電方式の帯電装置の帯電メカニズムを模式的に示した図である。
【０００６】
コロナ放電方式の帯電装置５Ａは、針状の放電電極１１０とグリッド１２０等の対向電極とを備える。帯電装置５Ａは、感光体ドラム３に近接した位置に配置される。
【０００７】
曲率半径の小さい放電電極１１０と感光体ドラム３の下地電極との間に高電圧を印加することで、この２つの電極間に不平等電界を形成し、放電電極１１０近傍に生じる強電界による局所的な電離作用により電子の放出を行い（電子なだれによる放電）、被帯電物である感光体ドラム３やトナー像１４０等を帯電させるようになっている。また、グリッド１２０等の対向電極は、感光体ドラム３等の被帯電物に向かう電子の量を制御するためのものであり、このグリッド１２０に対しても、電子の放出が行われ、グリッド１２０に印加する電圧を所定の電圧に設定することで、感光体ドラム３表面の帯電電位を所望の値に制御することができる。
【０００８】
図２は、従来の技術に係るコロナ放電方式の帯電装置の構造を模式的に示した図である。
【０００９】
放電電極１１０は、先端を三角形状とした鋸歯型をしており、シールドケース１１４内部に張設されている。この放電電極１１０に高電圧を印加することで、先端部に不平等電界を形成してその先端から感光体ドラム３に向けて放電を行い、感光体ドラム３を所定電位に帯電させる。
【００１０】
特許文献１では、放電電極およびグリッドを取り付けた帯電装置をプロセスカートリッジに取り付けることを開示している。
【特許文献１】特開平０５−２１６３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１では、グリッドが帯電装置内に固定され、さらにその帯電装置を感光体を取り付けたプロセスカートリッジに固定した場合、グリッドと感光体との距離を正確に位置出しすることができない。
【００１２】
そこで本願は、上記課題に鑑み、グリッドと感光体の距離を正確に位置出しすることにより、感光体への帯電性能の向上を図ることができるプロセスカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のプロセスカートリッジは、帯電装置および感光体を備える。
【００１４】
帯電装置は、高電圧を印加することで放電する放電電極と、前記放電電極の放電電圧を制御するグリッドと、を有する。感光体は、前記帯電装置によって表面が所定電位に帯電される。
【００１５】
本発明のプロセスカートリッジにおけるグリッドは、プロセスカートリッジの筐体に位置決め固定される。
【００１６】
この構成では、グリッドが直接プロセスカートリッジの筐体に固定されることにより、グリッドと感光体との距離を精度よく規定することができ、感光体の帯電性能を向上することができる。
【００１７】
この構成において、前記グリッドは、短手方向において前記感光体の表面と平行になるようプロセスカートリッジの筐体に湾曲して取り付けられていると好ましい。
【００１８】
この構成では、グリッドを感光体と略同じ曲率になるように取り付けることで、感光体の幅広い領域を均一に帯電することが可能となる。
【００１９】
また、前記グリッドは、長手方向と平行なメッシュパターンを形成すると好ましい。
【００２０】
この構成では、グリッドにテンションがかかる方向（長手方向）に平行なメッシュパターンを形成することで、よじれることなく所定の曲率で、プロセスカートリッジに固定することができる。
【００２１】
さらに、前記放電電極は、複数の先鋭状突起部を有する鋸歯状であると好ましい。
【００２２】
この構成では、放電電極によってコロナ放電が引き起こされ、コロナ放電によって発生した電子を感光体に導いて感光体表面を帯電させることができる。
【００２３】
本発明の画像形成装置は、本発明のプロセスカートリッジを備える。
【００２４】
この構成では、本発明のプロセスカートリッジを画像形成装置に適用することにより、従来のプロセスカートリッジを用いた場合よりも感光体表面が均一に帯電し、良質な画像を形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明におけるプロセスカートリッジは、グリッドと感光体の距離を正確に位置出しすることにより、感光体への帯電性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の最良の実施形態に係るプロセスカートリッジおよびこのプロセスカートリッジを備える画像形成装置を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジを備える画像形成装置の構成を示す図である。
【００２８】
画像形成装置２００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシートに対して多色および単色の画像を形成するもので、装置本体２１０と、自動原稿処理装置２２０とから構成されている。装置本体２１０は、露光装置１、現像装置２、感光体ドラム３、クリーニング装置４、帯電装置５、中間転写ベルトユニット６、定着装置７、給紙カセット８１および排紙トレイ９１等を有して構成されている。
【００２９】
装置本体２１０の上部には、画像読取装置が配置されており、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２２０が取り付けられている。自動原稿処理装置２２０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２２０は、矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、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できるようになっている。
【００３０】
画像形成装置２００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。したがって、現像装置２、感光体ドラム３、クリーニング装置４および帯電装置５は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。
【００３１】
帯電装置５は、感光体ドラム３の表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り、図１、図２に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電装置が用いられることもある。
【００３２】
露光装置１は、レーザ出射部および反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成される。また、露光装置１は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。さらに、露光装置１としては、この他発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法も採用できる。
【００３３】
露光装置１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。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４色（ＹＭＣＫ）のトナーにより顕像化するものである。また、クリーニング装置４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００３４】
感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、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、中間転写ローラ６４および中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。中間転写ローラ６４は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４本設けられている。
【００３５】
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および中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動させる。また、各中間転写ローラ６４は、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与える。
【００３６】
中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。そして、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に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト６１は、例えば、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００３７】
感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。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８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）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。本実施形態では、転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシ等も用いることが可能である。
【００３８】
上述のように、各感光体ドラム３上で各色層に応じて顕像化された静電像は、中間転写ベルト６１で積層される。このように、積層された画像情報は、中間転写ベルト６１の回転によって、シートと中間転写ベルト６１の接触位置に配置される転写ローラ１０によってシート上に転写される。
【００３９】
このとき、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０は所定ニップで圧接されるとともに、転写ローラ１０にはトナーをシートに転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ１０は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１０もしくは中間転写ベルト駆動ローラ６２のいずれか一方には硬質材料（金属等）が用いられ、他方には弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、発泡性樹脂ローラ等）が用いられる。
【００４０】
また、上記のように、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、もしくは転写ローラ１０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・回収されるように設定されている。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に接触する、例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触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。
【００４１】
給紙カセット８１は、画像形成に使用するシートを蓄積しておくためのトレイであり、装置本体２１０の露光装置１の下側に設けられている。また、手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用するシートを置くことができる。さらに、装置本体２１０の上方に設けられている排紙トレイ９１は、印刷済みのシートをフェイスダウンで集積するためのトレイである。
【００４２】
装置本体２１０には、給紙カセット８１および手差し給紙カセット８２のシートを転写ローラ１０や定着装置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。給紙カセット８１ないし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１１ａ、１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ、レジストローラ１３、転写ローラ１０、定着装置７等が配されている。
【００４３】
搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、シートの搬送を促進・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。また、ピックアップローラ１１ａ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からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。同様にピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。
【００４４】
図４は、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの構成を示す図である。
【００４５】
プロセスカートリッジ１００は、帯電装置５および感光体ドラム３を備える。
【００４６】
帯電装置５は、放電電極１１０、グリッド１２２およびケース１１４を有する。放電電極１１０は、本実施形態では鋸歯状のものを用いている。放電電極１１０は、ワイヤ状であってもよい。グリッド１２２は、プロセスカートリッジ１００の筐体１５０に直接固定されている。ケース１１４は、その内部において放電電極１１０を張設している。感光体ドラム３は、グリッド１２２から所定距離をおいて筐体１５０に軸支されている。
【００４７】
図５は、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドの取り付け方法を示す図である。
【００４８】
図５（Ａ）は、プロセスカートリッジ１００の端部を示す図である。図５（Ａ）に示すように、筐体１５０には、爪部１５２が設けられている。グリッド１２２は、その角穴を爪部１５２に引っ掛けて固定されている。
【００４９】
図５（Ｂ）は、プロセスカートリッジ１００の他方の端部を示す図である。図５（Ｂ）に示すように、筐体１５０には、バネ性の板金１５４が取り付けられている。グリッド１２２は、その角穴を板金１５４に引っ掛けて固定されている。グリッド１２２は、板金１５４によってテンションをかけられ、感光体ドラム３との距離を一定に保っている。
【００５０】
図６は、従来の技術に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドの形状を示す図である。
【００５１】
図６は、感光体ドラム３の回転軸方向から見た図である。グリッド１２０は、平面形状で構成されている。グリッド１２０は、感光体ドラム３に対して最も近い距離で１ｍｍの距離をあけて配置されている。
【００５２】
図７は、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドの形状を示す図である。
【００５３】
図７は、感光体ドラム３の回転軸方向から見た図である。グリッド１２２は、感光体ドラム３の表面と平行になるように湾曲して取り付けられている。グリッド１２２は、その短手方向の全域が、感光体ドラム３に対して１ｍｍの距離をあけて配置されている。
【００５４】
図８は、従来の技術に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドおよび本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドのそれぞれを用いた場合の感光体へ流れる表面電流値を測定した図である。
【００５５】
グリッド１２０では、グリッド１２０の短手方向のセンター位置での帯電電位が高く、そのセンター位置から離れるほど帯電電位が下がる。このため、感光体ドラム３を帯電させる場合、感光体ドラム３を回転させることで、感光体ドラム３の回転方向の全領域を均一に帯電させようとしている。しかし、実際は、感光体ドラム３の回転速度（本実施形態では、２２５ｍｍ／ｓｅｃ）に対して帯電が追いつかないため、必ずしも均一に帯電することができない。また、感光体ドラム３の使用頻度が多くなると、放電電極１１０によってグリッド１２０が放電焼けを起こし、初期使用時と比較してさらに帯電ムラが発生する。
【００５６】
グリッド１２２においても、グリッド１２２の短手方向のセンター位置での帯電電位が高く、そのセンター位置から離れるほど帯電電位が下がる。しかし、グリッド１２２においては、グリッド１２０の場合よりも、グリッド１２０の短手方向のセンター位置から幅広い領域においてそのセンター位置と略同じ帯電電位を保っている。したがって、感光体ドラム３を帯電させる場合、グリッド１２０の場合と比較して感光体ドラム３の回転方向の全領域がより均一に帯電する。
【００５７】
図９は、従来の技術に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドのメッシュパターンの形状を示す図である。
【００５８】
グリッド１２０では、長手方向において平行に２本のメッシュパターンを、短手方向において斜めに複数のメッシュパターンを形成している。このメッシュパターンは、０．１ｍｍのＳＵＳ材をエッチングにより形成している。
【００５９】
図１０は、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドのメッシュパターンの形状を示す図である。
【００６０】
グリッド１２２では、長手方向において平行に複数のメッシュパターンを、短手方向においてメッシュパターンは形成されていない。グリッド１２０のように短手方向において斜めにメッシュパターンがあると、そのメッシュパターンは強度があるため、短手方向に湾曲させようとした場合、湾曲せずにグリッド全体がよじれ、所定の曲率をもたすことができない。そのため、グリッド１２２のように長手方向に平行なメッシュパターンを形成し、かつ、短手方向においてメッシュパターンを形成しないことにより、よじれることなく湾曲し、所定の曲率でプロセスカートリッジ１００に固定することができる。
【００６１】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来の技術に係るコロナ放電方式の帯電装置の帯電メカニズムを模式的に示した図である。
【図２】従来の技術に係るコロナ放電方式の帯電装置の構造を模式的に示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジを備える画像形成装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドの取り付け方法を示す図である。
【図６】従来の技術に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドの形状を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドの形状を示す図である。
【図８】従来の技術に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドおよび本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドのそれぞれを用いた場合の感光体へ流れる表面電流値を測定した図である。
【図９】従来の技術に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドのメッシュパターンの形状を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジにおけるグリッドのメッシュパターンの形状を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
３−感光体ドラム
５−帯電装置
１００−プロセスカートリッジ
１１０−放電電極
１２２−グリッド
２００−画像形成装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を印加することで放電する放電電極と、前記放電電極の放電電圧を制御するグリッドと、を有する帯電装置と、
前記帯電装置によって表面が所定電位に帯電される感光体と、
を備えたプロセスカートリッジにおいて、
前記グリッドは、プロセスカートリッジの筐体に位置決め固定されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記グリッドは、短手方向において前記感光体の表面と平行になるようプロセスカートリッジの筐体に湾曲して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
前記グリッドは、長手方向と平行なメッシュパターンを形成することを特徴とする請求項１または２に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記放電電極は、複数の先鋭状突起部を有する鋸歯状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジを備える画像形成装置。

【図１】