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JP4615768B2 - Charging device and image forming apparatus - Google Patents
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JP4615768B2 - Charging device and image forming apparatus - Google Patents

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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、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に備える帯電装置及びその帯電装置を備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式により画像を形成するためには、電荷担持体トナーを保持するために事前に感光体に正負いずれかの電荷を与える、いわゆる帯電を行わなければならない。
【0003】
従来、この帯電を行うために、金属細線ワイヤーを用いるコロナ放電を利用したコロナ帯電法が用いられてきた。しかし、この従来のコロナ帯電法を用いた場合には、放電によるオゾンが発生するという問題があった。
【0004】
そこで、最近では感光体と接触して帯電させる接触帯電法が採用されるようになってきている。この接触帯電法に用いるチャージャーの形状としては、回転するローラ方式や非回転のブラシ方式があり、帯電の方式としては電荷注入方式と微小ギャップ放電方式があり、それぞれに一長一短がある。
【0005】
これらの接触帯電法の特徴は、至近距離での放電ないし電荷注入であるから放電の際のオゾン発生が非常に少ないことである。しかし、接触タイプであることの最大の欠点は、感光体に付着するトナーがその回転中のプロセスで帯電部に来たときに完全に除去出来ないと帯電部に付着して段々蓄積して帯電能を弱め、あるいは再び感光体に転写して画像の汚れを引き起こすことである。
【0006】
さらに、接触帯電法によれば、チャージャーが感光体に接触しているために、チャージャーとしてのローラやブラシの成分がその表面に徐々に析出してきて、感光体を汚染し画像上の白抜けの欠点を引き起こす、所謂ブリード現象を起していた。さらに、チャージャーと感光体とが接触しているために感光体の摩耗を早めて耐久性が悪くなるという課題もあった。
【0007】
こうした不具合を引き起こさないためには非接触の帯電方式が望ましく、かつオゾン発生を極力減らすためには感光体とチャージャーとのギャップを少なくすることが必要である。
【0008】
ところが金属細線ワイヤーを用いたコロナ放電では放電しているときの状態を注意深く観察すると分かるように金属細線ワイヤーは振動している。
非接触タイプの帯電では微小ギャップであっても原理的にはコロナイオンの移動による帯電であり、パッシェンの法則に基づく空気中大気圧での最小放電開始の距離は約70μmである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動するワイヤーでこの距離を全幅で確保することは難しく、中央では感光体に接触することも起こり、接触するとその部分で短絡して感光体を破損することもあり、そのために感光体全域に均一に帯電させることが出来ない。
【0010】
他方、従来のローラ方式で端部等に所定の厚みを持たせて距離を保つことが考えられているが、絶えず感光体と接触して摺動する場合、感光体あるいはローラ摺動部が摩耗してきて繰り返し使用で帯電の均一性が損なわれるという問題がある。
【0011】
そこで、本発明は、オゾンの発生が少なく且つ感光体を均一に帯電することができ、さらには高耐久性を有し、更に、感光体表面と放電電極との間隔の微調整が容易である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。
【0012】
【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の発明は、固定側磁石に対して磁気浮上する浮上側磁石に、感光体表面に対向する放電電極を備えた帯電装置において、前記固定側磁石及び前記浮上側磁石の少なくとも一方の温度を変化させる発熱体及び/又は吸熱体を前記固定側磁石側及び/又は前記浮上側磁石側に設けたことを特徴とする帯電装置である。この構成では、発熱体及び/又は吸熱体により磁石近傍の局所の発熱あるいは冷却による温度変化で容易に微調整が可能である。さらに、画像形成装置に用いた場合には、使用中に機内温度の変化が生じることがあるが、その場合でも発熱体及び/又は吸熱体を作動させることで磁石温度を一定温度に制御して帯電部の最適状態を一定に保持することが出来る。
【0013】
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の帯電装置において、前記発熱体及び/又は吸熱体は前記浮上側磁石の側面側に配置されている側板に設けられていることを特徴としている。この構成では、発熱体及び/又は吸熱体により磁石近傍の局所の発熱あるいは冷却による温度変化で容易に放電ギャップの調整が可能である。
【0014】
また、請求項3の発明は、請求項1に記載の帯電装置において、前記固定側磁石及び前記浮上側磁石の少なくとも一方の温度を変えることにより前記感光体表面と前記放電電極との距離を制御していることを特徴としている。この構成では、発熱体及び/又は吸熱体により磁石近傍の局所の発熱あるいは冷却による温度変化で容易に放電ギャップの高精度な調整が可能である。
【0015】
また、請求項4の発明は、請求項2に記載の帯電装置において、前記側板に温度を検知する温度検知手段を備え、該温度検知手段により検知した信号を前記発熱体及び/又は吸熱体にフィードバックすることにより、前記感光体表面と前記放電電極との距離を制御していることを特徴としている。この構成では、放電状況を最適条件に保つのに放電電流での管理も可能であるが、磁力の温度係数が予め着磁体の種類で分かっている場合には設定温度に対する温度上昇分や温度降下分を検知することで吸発熱体にフィードバックすることで容易に制御出来る。
【0016】
また、請求項5の発明は、請求項2〜4の何れかに記載の帯電装置において、前記発熱体及び/又は吸熱体が電子冷凍素子であることを特徴としている。この構成では、電子冷凍素子を用いることで、加熱と冷却は制御電流方向を切り替えることで容易に制御できる。
【0017】
また、請求項6の発明は、請求項1〜5の何れかに記載の帯電装置を備えた画像形成装置である。この構成では、請求項1〜5の作用に加えて、画像形成装置の使用中に機内温度の変化が生じた場合でも発熱体及び/又は吸熱体を作動させることで磁石温度を一定温度に制御して帯電部の最適状態を一定に保持することが出来る。
【0018】
【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は本発明に係る一実施形態の帯電装置を備えた画像形成装置の概略図である。
図1に示すように、この非接触方式の帯電装置を備えた画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体ドラム11Aと、感光体ドラム11Aに非接触で帯電処理を行う帯電部を有する帯電装置12と、レーザ光、原稿の反射光等の露光部である露光手段13と、感光体ドラム11Aの静電潜像にトナーを付着させる現像部である現像ローラ14と、帯電装置12に放電電圧を印加するためのパワーパック15と、感光体ドラム11A上のトナー像を記録紙17に転写処理する転写部である転写ローラ16と、転写処理後の感光体ドラム11Aをクリーニングするためのクリーニング部であるクリーニング装置18と、感光体ドラム11Aの表面電位を測定する表面電位計19とから構成されている。なお、図1では、電子写真プロセスにおいて通常必要な他の機能ユニットは、本明細書では必要としないので、省略してある。
【0019】
図2(A)は本発明に係る一実施形態の帯電装置を示す図であり、図2(B)は図2(A)の帯電装置の変形例を示す図であり、図3は図2(A)に示した帯電装置の平面図である。
【0020】
前記帯電装置12は、図2(A)、図3に示すように、固定側磁石21と、固定側磁石21に対して同極が対向して、感光体ドラム11Aの外側に磁気浮上する浮上側磁石23と、浮上側磁石23に感光体ドラム11Aに対向して取り付けられている放電電極25と、浮上側磁石23の姿勢を規制する側板挟持体としての側板24と、側板24の外周面に設けられている吸発熱体26と、側板24の下端に設けられている温度センサ51とを備えている。前記側板24は射出成形により一体成形されている。なお、固定側磁石21として、感光体ドラム基体の外周側をN極に内周側をS極に着磁した着磁基体を用いてもよい。
【0021】
前記放電電極25は浮上側磁石23に低抵抗体を貼り付けて感光体ドラム11Aとの間に電圧を印加してコロナ放電で感光体ドラム11Aを帯電させる。この場合、特に低抵抗体として金属ワイヤーを浮上側磁石23に張り付ければ放電効率も良い。
【0022】
吸発熱体26としては、発熱体、吸熱体、発熱及び吸熱機能を有するもの等何れも用いることができる。例えば、発熱体としてはパネルヒータを用いることができ、吸熱体や、発熱及び吸熱機能を有するものとしては、電子冷凍素子であるペルチェ素子を用いることができる。なお、図3中、符号Sは浮上側磁石23を上下動可能にするための隙間である。前記吸発熱体26は図2(B)に示すように、側板24の内周面に設けられていてもよい。
【0023】
本発明では帯電装置12を完全に非接触にして、なおかつチャージワイヤーのような振動を起こすことなく微小ギャップを安定して維持して帯電の均一性を確保する。
【0024】
その原理的な構成は磁気浮上である。即ち、同極の磁性体は反発力で遠ざかるが、同極の磁性体を垂直方向に配置した場合には、重力により力がバランスしたところで留まる。この原理を利用して重力に見合った磁石のガウス量を着磁すれば所定のギャップのところで留めることが出来る。つまり、棒状或いは板状の単位長さ当たりの重量Wグラムの磁束密度Gテスラの平行同磁極では対向磁石磁束密度G’テスラの存在に対して重力の加速度gでWgの落下の力と先端のGG’/dの反発力そして長さlの幅で異極を持つ磁石の反対側の同極端部の引力GG’/(d+l)が働いてある位置で釣り合う。この磁石間釣り合いの距離は固定側磁石21及び浮上側磁石23の磁力および浮上側磁石23の重量を任意に選ぶことで所望の値を選ぶことが出来る。
【0025】
その距離は固定側磁石21と浮上側磁石23との間に所定の厚みの感光体が通過するので5mmから10mm程度が望ましい。そして感光体ドラム11Aと浮上側磁石23との間の距離はコロナ放電による感光体表面の帯電と発生するオゾンの散逸を防止するために50μmから0.1mm程度が望ましい。
その距離の調整は静止した感光体ドラム11Aと浮上側磁石23の下端部に取り付けたワイヤーチャージャーとの間にスペーサーを挟んで固定側磁石21を微調整することでも可能である。
【0026】
ところで、同極で反発浮上した浮上側磁石23は反対側の異極が固定側磁石21と引き合うためになんら支えがないと、反転ないし回転して引き合って落下する。この回転のモーメントは同じ磁束密度の異極に対して平行磁場ならば磁極間の距離が大きいほど大きくなるが、近傍の固定側磁石21による磁界では固定側磁石21と異極の浮上側磁石23の端部が近いほど引力が強く働くので、浮上側磁石23の異極は固定側磁石21よりもなるべく遠い方が、すなわち磁石のNS間の距離はなるべく大きい方がよい。
【0027】
さらに固定側磁石21による磁力線は鉛直方向に直線で浮上側磁石23はこの磁力線上にあることが理想的であり、磁力線が重力場の力線と完全に一致して、浮上側磁石23のNS極がこの力線に沿っていれば回転モーメントは生じない。しかしながら同極の磁極が存在すると固定側磁石21による磁力線は浮上側磁石23の磁気によりはじかれて磁力線は外部に反ってしまい、浮上側磁石23の形状精度や着磁の精度で僅かのずれが生じるし、生産性を考慮すると理論的な精度まで詰めることは現実的でない。
【0028】
そこで長い磁石の両側に磁石に沿った側板24を挟持体として配置すれば磁石が回転可能であっても側板24に邪魔されて反転や回転は出来なくなる。また、長尺方向(感光体ドラム11Aの回転軸方向)に偏りがあると力の弱い方向にずれていく可能性もあるので、軸方向も位置ズレ防止があった方が望ましい。したがって、側板(挟持体)24を四角に取り囲む形状とすることが適切である。その場合、4枚の平板を張り合わせて井形として形成することも可能であるが、接着剤の多寡で貫通孔の左右の寸法が違うと、磁石が感光体軸に対して平行とならず、感光体との距離が場所によって異なるために帯電が軸方向にムラになることがある。
【0029】
それを防止する為には、貫通孔を有する側板24を一体成形することが望ましく、こうした形状は射出成形で容易に製作可能である。
また側板24が導体であると、磁石の下部にある電極が、電圧印加中に磁石とともに上下変動するときに接触すると電気が導通短絡してしまい、破損を引き起こす虞があるので、側板24は電気絶縁体であることが望ましい。
【0030】
ところで、感光体ドラム11Aの表面と放電電極25との距離(ギャップ)、即ち、感光体ドラム表面と浮上側磁石23の下端部との距離は、放電電極25からコロナ放電して感光体表面にコロナイオンを移動させて帯電するものであるから均一に帯電させるためにはそのギャップを出来るだけ正確に保たなければならない。このため、浮上側磁石23の位置を制御するには、固定側磁石21の固定台を機械的に上下して位置を微調整し、それに伴い反発力で浮上側磁石23の位置を移動させることが出来るが、より簡便な方法でより高精度に調整ギャップの調整を行うことが望まれていた。
【0031】
この帯電装置12によれば、浮上側磁石23は固定側磁石21との同極同士の反発力と浮上側磁石23に作用している重力とが釣り合って、その釣り合い位置に浮上して留まる。浮上側磁石23の側方を囲んで側板24が配置されているので、側板24により浮上側磁石23の移動が上下方向を除いて規制されている。
【0032】
前記浮上側磁石23及び固定側磁石21で用いている永久磁石は、その磁気力が温度依存性があり、温度が上がると磁気力が低下し、温度が下がると磁気力は増加する。そこで固定側磁石21をセット後、浮上側磁石23と感光体ドラム11Aとの距離が最適放電状態でない場合、浮上側磁石23の磁気力を増減制御することで所定の望ましいギャップに調整出来る。
【0033】
浮上側磁石23の磁気力の増減は浮上側磁石23を規制している側板24に温度制御可能な発熱体や冷却体を取り付けるか、側板24そのものを発熱冷却体とすることで可能である。
発熱体としてパネルヒータを用いることができ、加熱冷却両用には電子冷凍等に使用されるペルチェ素子パネルを用いることが出来る。
【0034】
また発熱冷却体の温度制御を精緻にするために制御する磁石の近距離場に温度検知器(検温センサ)としての温度センサ51を取りつけて、温度情報である検知信号を吸発熱体26にフィードバックする。放電状況を最適条件に保つためには放電電流での管理も可能であるが、磁力の温度係数が予め着磁体の種類で分かっている場合には設定温度に対する温度上昇分や温度降下分を検知することで吸発熱体にフィードバックすることで容易に制御することが出来る。
【0035】
前記トナーとして非磁性トナーを用いることが望ましい。本来電子写真プロセスでトナーは転写工程後クリーニングされて、次プロセスでは帯電部に回り込んではならないが、クリーニング洩れの磁性トナーは本磁石使用帯電法では磁石によって帯電部に引きつけられて帯電部を汚す。そのために帯電ムラが発生する危険性があるので非磁性トナーを用いることで帯電ムラの発生を極力防止することが出来る。
【0036】
次に、この磁気浮上帯電方式の画像形成装置における基本的な作像動作について説明する。
感光体ドラム11A上に浮上した放電電極25に対してDC電圧をパワーパック15から給電すると、感光体ドラム11Aの表面は、コロナ放電により一様に高電位に帯電する。その直後に、画像光が感光体ドラム11Aの表面に露光手段13により照射されると、感光体ドラム11Aの照射された部分は、その電位が低下する。このような帯電装置12による感光体ドラム11Aの表面への帯電メカニズムは、帯電装置12と感光体ドラム11Aとの間の微少空間におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。
【0037】
画像光は、画像に応じた光量の分布であるので、かかる画像光が照射されると、画像光の照射によって感光体ドラム11Aの表面に記録画像に対応する電位分布、即ち、静電潜像が形成される。このように静電潜像が形成された感光体ドラム11Aの部分が現像ローラ14を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像を可視像化したトナー像が形成される。かかるトナー像が形成された感光体ドラム11Aの部分に、記録紙17が所定のタイミングでレジストローラ(図示せず)により搬送され、前記トナー像に重なる。そして、このトナー像が転写ローラ16によって記録紙17に転写された後、記録紙17は、感光体ドラム11Aから分離される。分離された記録紙17は、搬送経路を通って搬送され、定着ユニット(図示せず)によって、加熱定着された後、機外へ排出される。このようにして転写が終了すると、感光体ドラム1Aは、その表面がクリーニング装置18によりクリーニング処理され、さらに、クエンチングランプ(図示せず)により、残留電荷が除去されて、次回の作像処理に備えられる。
【0038】
以上の画像形成装置によれば、帯電装置12の放電電極25を磁気浮上させるとともに振動を防止したので、全幅に渡って、放電電極25と感光体ドラム11A表面とを微少間隔に配置することができ、オゾンの発生を極めて小さくすることができるとともに、安定且つ均一な帯電を行うことができる。さらに、放電電極25が振動しないので、放電電極25と感光体ドラム11Aの表面とが接触することがなく、放電電極25と感光体ドラム11Aとの短絡を防止でき、感光体ドラム11Aを破損することがなく、感光体ドラム11Aの破損による画像劣化等の悪影響を防止することができる。また、接触帯電のような感光体ドラム11Aと帯電装置12との間に摩耗する部分がないので、高耐久性を有するという利点がある。
【0039】
さらに、浮上側磁石23の姿勢を側板24で規制しているので、浮上側磁石23を安定して浮上させることができるとともに、落下を防止することもできる。また、浮上側磁石23の感光体ドラム11Aの回転軸方向への位置ズレも規制することができる。これにより、浮上側磁石23の下面に固設されている放電電極25と感光体ドラム11Aとの微少ギャップを安定して維持することができるとともに、感光体ドラム11Aの帯電の均一性を確保することができる。したがって、感光体ドラム11Aの帯電ムラによる画像の劣化を防止することができる。
【0040】
図4は本発明に係る他の実施形態の画像形成装置の要部を示す図である。
この実施形態の画像形成装置では、上述した感光体ドラム11Aの代わりに可撓性感光体であるベルト状感光体11Bを用いている。このベルト状感光体11Bは、駆動ローラ41と従動ローラ42とにより回転駆動される。そして、ベルト状感光体11Bの回りには、帯電装置12、露光手段13、表面電位計19、現像ローラ14、転写ローラ16等が設けられている。
【0041】
図5は本発明に係る他の実施形態の帯電装置を示す図である。
図5に示すように、図4の画像形成装置で用いられる帯電装置12は、固定側磁石支持体22と、固定側磁石支持体22上に、例えば磁極のN極を上端にして支持される固定側磁石21と、この固定側磁石21のN極に対向するためN極を下端にして配置される浮上側磁石23と、浮上側磁石23の上面にベルト状感光体11Bの感光体面に対向して設けられている放電電極25と、図3に示した側板と同様の側板24と、側板24の、例えば外側面に設けられている吸発熱体26としての加熱冷却体である電子冷凍素子とを備えている。この帯電装置12は、固定側磁石21と浮上側磁石23とがベルト状感光体11Bの同一面(外側)でベルト状感光体11Bの下方に取り付ける場合の例である。この帯電装置12では、固定側磁石21及び浮上側磁石23の両方とも加熱冷却を可能とした事例である。この場合、固定側磁石支持体22も電子冷凍素子としてもよい。また、この帯電装置12は、例えば、側板24の下端を延長して固定側磁石支持体22に取り付けることによりユニット化することができる。
【0042】
図6は本発明に係るその他の実施形態の帯電装置を示す図である。
図6に示すように、この実施形態では、固定側磁石21に吸発熱体を設けたものである。このようにして、固定側磁石21の温度を吸発熱体によりコントロールして固定側磁石21の磁力を調整するようにしてもよい。
【0043】
(実施例1)
図1に示すように、感光体ドラム11Aの周りに帯電部(帯電装置12)、露光部(露光手段13)、現像部(現像ローラ14)、転写部(転写ローラ16)等を有する画像形成装置において、感光体ドラム11Aの中で上部位置に、横幅3mm、高さ幅8mm、長さ320mmの直方体形状に形成した固定側の磁石を磁束密度70mT(ミリテスラ)の3mm幅部でN極を上部にして本体側に固定し、感光体の外(上方)に固定側の磁石と同形状であって、且つ20℃で同磁束密度のサマリウム(Sm)フェライト系磁石をN極を下部にして浮上側の磁石として設置した。その際、浮上側の磁石は反転や横ずれしないように矩形の貫通孔を有した平面視矩形枠形状の側板24の中にセットし、側板24の底面は浮上側の磁石の底面より1mm上部になるように設定し、貫通孔の幅は3.1mm長さにした。この側板24には図2のように、温度を制御出来るようなパネルヒータおよび温度センサ51が取りつけてある。また浮上側の磁石の下端には20μmφ細線のタングステンワイヤーが貼り付けてある。このワイヤー細線は浮上側の磁石端部より高圧電源部へ配線によりつながっている。
【0044】
浮上側の磁石の単位寸法当たりの重さは1.14g/cmであり、固定側の磁石の同極と反発して固定側の磁石との間隔は6mmで浮上しており、ワイヤーの重さは殆ど無視できる程度で間隔に影響していない.
【0045】
固定側の磁石の位置を大まかに上下に調整して浮上側の磁石と感光体表面との距離を約0.1mmとしたが、放電にムラがあった。そこで側板24に取りつけられた発熱体に通電しながら浮上側の磁石を温めた。約15℃の昇温で放電は均一にすることができた。
このようなレイアウトで感光体を回転しながら、浮上側の磁石及びワイヤーと感光体との間に2kVの直流電圧を印加して、微小ギャップ放電で感光体表面を帯電して画像を作成した。
【0046】
画像は良好に作成され、チャージワイヤーでのコロナ帯電のようなオゾン臭は殆ど検知されなかった。また、3万枚以上の繰り返しに対しても何ら異常はなく、良好であった。さらに暗闇で放電時のコロナ光を観察したが、静止状態のまま良好に光っていた。これは磁力と重力とによる釣り合いに対して電圧印加で帯電装置12と感光体ドラム11Aとの間に引力が働くはずであるが、浮上側磁石23の重量では慣性力が大きく浮上側磁石全体を動かすほどの引力ではないためである。
【0047】
(実施例2)
図4に示すように、可撓性感光体であるベルト状感光体11Bの周りに帯電部(帯電装置12)、露光部(露光手段13)、現像部(現像ローラ14)、転写部(転写ローラ16)等を有する画像形成装置でベルト状感光体11Bの下方の位置に、図5に示すように、幅3mm、高さ8mm、長さ320mmの直方体形状に形成した固定側の磁石を磁束密度70mT(ミリテスラ)の3mm幅部でN極を上部にして固定した。そして、ベルト状感光体11Bと固定側の磁石との間に、固定側の磁石と同磁束密度を有する楔形放電のナイフエッジ型磁石である浮上側の楔形磁石をN極を下部にして浮上させることにより帯電部を設置した。
【0048】
浮上側の楔形磁石の軸方向下端部からは高圧電圧を印加出来るように導電性細線を取りつけて高圧電源に接続している。その際、浮上側の楔形磁石は反転や横ずれしないように矩形の貫通孔を有した平面視矩形枠形状の側板24の中にセットし、側板24の上面は浮上側の楔形磁石の頭面より1mm下部になるように設定した。この挟体となる側板24はABS樹脂を射出成形で製作し、孔の幅は1.1mm長さにし、また図5のように側板24には電子冷凍素子の吸発熱体26と図2の帯電装置と同様に温度センサを取りつけた。
【0049】
浮上側の楔形磁石の単位寸法当たりの重さは3.0g/cmであり、固定側の磁石の同極と反発して固定側の磁石との間隔は10.0mmで浮上している。固定側の磁石の位置を上下に調整することで浮上側の楔形磁石と感光体表面との距離を約0.1mmとし、温度を35℃で最適の放電状態になるように発熱体に通電した。
【0050】
このようなレイアウトでベルト状感光体11Bを回転しながら、浮上側の楔形磁石とベルト状感光体11Bとの間に2kVの直流電圧と、900Hz、2kVのAC交流電圧とを重畳して印加し、微小ギャップ放電で感光体表面を帯電して画像を作成した。
画像は良好に作成され、チャージワイヤーでのコロナ帯電のようなオゾン臭は殆ど検知されなかった。
また、繰り返し使用で機内温度が上昇してきて35℃になったが、帯電に変化はなく、3万枚以上の繰り返しに対しても何ら異常はなく、良好であった。
【0051】
(実施例3)
実施例2で帯電状態を25℃で最適になるように設定しておき、機内温度が上昇してきても放電部は25℃に保つようにして繰り返して画像を形成したが、実施例2と同様に良好な画像と繰り返し耐久性が得られた。
【0052】
(比較例1)
実施例1の画像形成装置で帯電部として回転可能な帯電ローラを配置した。帯電ローラは感光体ドラムと絶えず接触しているので繰り返しにより帯電ローラ及び感光体ドラムは摩耗して1万回もすると帯電ムラが起こり始め、画像品質も劣化した。
【0053】
(比較例2)
比較例1の帯電ローラを使用した帯電部を感光体ドラムから僅かに浮かし、非接触として画像形成を繰り返した。ギャップを維持するためのローラ端部は径が大きめで感光体と接触しているが、2万回もすると端部及び感光体が磨耗して帯電量のばらつきが大きくなり始め画像品質が劣化した。
【0054】
(比較例3)
実施例の画像形成装置で帯電部にチャージワイヤー方式のコロナ放電のハウジングを取りつけた。画像形成の作動をするたびに強いオゾン臭が装置の外でも発生した。また暗闇で放電のコロナ光を観察するとコロナ光は絶えず振動しているのが観察された。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明によれば、オゾンの発生が少なく且つ感光体を均一に帯電することができ、さらには高耐久性を有し、更に、感光体表面と放電電極との間隔の微調整が容易である帯電装置を得ることができる。
【0056】
また、請求項2の発明によれば、発熱体及び/又は吸熱体により磁石近傍の局所の発熱あるいは冷却による温度変化で容易に放電ギャップが調整可能である。
【0057】
また、請求項3の発明によれば、発熱体及び/又は吸熱体により磁石近傍の局所の発熱あるいは冷却による温度変化で容易に放電ギャップの高精度な調整が可能である。
【0058】
また、請求項4の発明によれば、設定温度に対する温度上昇分や温度降下分を検知することで吸発熱体にフィードバックすることで容易に制御出来る。
【0059】
また、請求項5の発明によれば、電子冷凍素子を用いることで、加熱と冷却は制御電流方向を切り替えることで容易に制御できる。
【0060】
また、請求項6の発明によれば、請求項1〜5の効果に加えて、画像形成装置の使用中に機内温度の変化が生じた場合でも発熱体及び/又は吸熱体を作動させることで磁石温度を一定温度に制御して帯電部の最適状態を一定に保持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施形態の帯電装置を備えた画像形成装置の概略図である。
【図2】(A)は本発明に係る一実施形態の帯電装置を示す図であり、(B)は図2(A)の帯電装置の変形例を示す図である。
【図3】図2(A)に示した帯電装置の平面図である。
【図4】本発明に係る他の実施形態の画像形成装置の要部を示す図である。
【図5】本発明に係る他の実施形態の帯電装置を示す図である。
【図6】本発明に係るその他の実施形態の帯電装置を示す図である。
【符号の説明】
11A 感光体ドラム
11B ベルト状感光体(可撓性感光体)
12 帯電装置(帯電部)
13 露光手段(露光部)
14 現像ローラ(現像部)
15 パワーパック
16 転写ローラ(転写部)
17 記録紙
21 固定側磁石
23 浮上側磁石
24 側板(挟持体)
25 放電電極(放電部)
26 吸発熱体(加熱冷却体)
51 温度センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging device provided in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and an image forming apparatus provided with the charging device.
[0002]
[Prior art]
In order to form an image by electrophotography, it is necessary to perform so-called charging in which a positive or negative charge is given to the photosensitive member in advance in order to hold the charge carrier toner.
[0003]
Conventionally, in order to perform this charging, a corona charging method using corona discharge using a fine metal wire has been used. However, when this conventional corona charging method is used, there is a problem in that ozone is generated by discharge.
[0004]
Therefore, recently, a contact charging method in which charging is performed in contact with a photosensitive member has been adopted. Charger shapes used in the contact charging method include a rotating roller method and a non-rotating brush method, and charging methods include a charge injection method and a minute gap discharge method, each having advantages and disadvantages.
[0005]
The feature of these contact charging methods is that ozone is generated very little during discharge because of discharge or charge injection at a close distance. However, the biggest drawback of the contact type is that if the toner adhering to the photoreceptor cannot be completely removed when it comes to the charging part in the process of rotation, it will adhere to the charging part and accumulate gradually. This is to weaken the performance or transfer the image again to the photoconductor to cause smearing of the image.
[0006]
Further, according to the contact charging method, since the charger is in contact with the photosensitive member, the components of the roller and brush as the charger gradually deposit on the surface, contaminating the photosensitive member and causing white spots on the image. A so-called bleed phenomenon causing a defect occurred. Furthermore, since the charger and the photoconductor are in contact with each other, there is a problem that the photoconductor is worn away and durability is deteriorated.
[0007]
A non-contact charging method is desirable in order to prevent such problems, and in order to reduce ozone generation as much as possible, it is necessary to reduce the gap between the photoreceptor and the charger.
[0008]
However, in corona discharge using a fine metal wire, the fine metal wire vibrates, as can be seen from careful observation of the state during discharge.
In the non-contact type charging, even if it is a minute gap, in principle, it is charging by movement of corona ions, and the minimum discharge start distance at atmospheric pressure in the air based on Paschen's law is about 70 μm.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is difficult to secure this distance across the entire width with a vibrating wire, and it may come into contact with the photoconductor in the center, and if touched, it may short-circuit at that portion and damage the photoconductor. Cannot be uniformly charged.
[0010]
On the other hand, it is considered to keep the distance by giving the end part a predetermined thickness by the conventional roller method, but when the sliding is constantly in contact with the photosensitive member, the photosensitive member or the roller sliding part is worn. However, there is a problem that the uniformity of charging is impaired by repeated use.
[0011]
Therefore, the present invention generates less ozone, can uniformly charge the photoconductor, has high durability, and facilitates fine adjustment of the distance between the surface of the photoconductor and the discharge electrode. It is an object of the present invention to provide a charging device and an image forming apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a charging device including a floating electrode that is magnetically levitated with respect to a fixed magnet, and a discharge electrode that faces the surface of the photoreceptor. The charging device is characterized in that a heating element and / or an endothermic body that changes the temperature of at least one of the side magnets are provided on the fixed side magnet side and / or the floating side magnet side. In this configuration, fine adjustment can be easily performed by a heat generation element and / or a heat absorption element by local heat generation near the magnet or a temperature change due to cooling. Furthermore, when used in an image forming apparatus, the temperature inside the machine may change during use. Even in such a case, the magnet temperature is controlled to a constant temperature by operating the heating element and / or the heat absorption element. The optimum state of the charging unit can be kept constant.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the charging device according to the first aspect, the heating element and / or the endothermic body is provided on a side plate disposed on a side surface of the floating magnet. Yes. In this configuration, the discharge gap can be easily adjusted by a local heat generation near the magnet or a temperature change due to cooling by the heat generator and / or the heat absorber.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the charging device according to the first aspect, the distance between the surface of the photoreceptor and the discharge electrode is controlled by changing a temperature of at least one of the fixed side magnet and the floating side magnet. It is characterized by that. In this configuration, it is possible to easily adjust the discharge gap with high accuracy by a local heat generation near the magnet or a temperature change due to cooling by the heat generator and / or the heat absorber.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the charging device according to the second aspect, the side plate is provided with temperature detecting means for detecting a temperature, and a signal detected by the temperature detecting means is supplied to the heating element and / or the heat absorbing body. The distance between the photosensitive member surface and the discharge electrode is controlled by feedback. In this configuration, the discharge current can be managed to keep the discharge condition at the optimum condition, but if the temperature coefficient of magnetic force is known in advance by the type of magnetized body, the temperature rise or temperature drop with respect to the set temperature By detecting the minute, it can be easily controlled by feeding back to the heat absorption and heating element.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the charging device according to any one of the second to fourth aspects, the heating element and / or the endothermic element is an electronic refrigeration element. In this configuration, by using an electronic refrigeration element, heating and cooling can be easily controlled by switching the control current direction.
[0017]
A sixth aspect of the present invention is an image forming apparatus including the charging device according to any one of the first to fifth aspects. In this configuration, in addition to the effects of the first to fifth aspects, the magnet temperature is controlled to a constant temperature by operating the heating element and / or the heat absorbing element even when the temperature inside the apparatus is changed during use of the image forming apparatus. Thus, the optimum state of the charging unit can be kept constant.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of an image forming apparatus including a charging device according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, an image forming apparatus provided with this non-contact type charging device includes a photosensitive drum 11A on which an electrostatic latent image is formed, and a charging unit that performs a non-contact charging process on the photosensitive drum 11A. A charging device 12 having an exposure unit, an exposure unit 13 serving as an exposure unit for laser light, reflected light from a document, and the like, a developing roller 14 serving as a developing unit for attaching toner to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 11A, and a charging device. 12, the power pack 15 for applying a discharge voltage to the sheet 12, the transfer roller 16 serving as a transfer unit for transferring the toner image on the photosensitive drum 11A to the recording paper 17, and the photosensitive drum 11A after the transfer process. For example, the cleaning device 18 is a cleaning unit 18 and a surface potential meter 19 for measuring the surface potential of the photosensitive drum 11A. In FIG. 1, other functional units normally required in the electrophotographic process are omitted because they are not required in this specification.
[0019]
2A is a diagram showing a charging device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2B is a diagram showing a modification of the charging device in FIG. 2A, and FIG. It is a top view of the charging device shown to (A).
[0020]
As shown in FIGS. 2A and 3, the charging device 12 is levitated so that the same polarity is opposed to the fixed side magnet 21 and the fixed side magnet 21 and magnetically levitates outside the photosensitive drum 11A. A side magnet 23, a discharge electrode 25 attached to the floating side magnet 23 so as to face the photosensitive drum 11 </ b> A, a side plate 24 as a side plate sandwiching body that regulates the attitude of the floating side magnet 23, and an outer peripheral surface of the side plate 24 And a temperature sensor 51 provided at the lower end of the side plate 24. The side plate 24 is integrally formed by injection molding. As the fixed-side magnet 21, a magnetized substrate in which the outer peripheral side of the photosensitive drum substrate is magnetized to the N pole and the inner peripheral side to the S pole may be used.
[0021]
The discharge electrode 25 attaches a low resistance to the floating magnet 23 and applies a voltage between the discharge drum 25 and the photosensitive drum 11A to charge the photosensitive drum 11A by corona discharge. In this case, if a metal wire is attached to the floating magnet 23 as a low resistance, the discharge efficiency is good.
[0022]
As the heat-absorbing and heating element 26, any of a heating element, a heat-absorbing body, a heat-generating and heat-absorbing function, and the like can be used. For example, a panel heater can be used as the heating element, and a Peltier element, which is an electronic refrigeration element, can be used as the heat absorbing element or one having heat generation and heat absorbing functions. In FIG. 3, symbol S is a gap for allowing the floating magnet 23 to move up and down. As shown in FIG. 2 (B), the heat absorption and heating element 26 may be provided on the inner peripheral surface of the side plate 24.
[0023]
In the present invention, the charging device 12 is completely non-contacted, and the minute gap is stably maintained without causing a vibration like a charge wire to ensure the uniformity of charging.
[0024]
Its principle configuration is magnetic levitation. That is, the magnetic material of the same polarity moves away by the repulsive force, but when the magnetic material of the same polarity is arranged in the vertical direction, it stays where the force is balanced by gravity. Using this principle and magnetizing a Gaussian amount of magnet that matches the gravity, it can be held at a predetermined gap. That is, the parallel magnetic poles of the magnetic flux density G Tesla having a weight W gram per unit length of a rod-like or plate-like shape, the force of dropping Wg with the acceleration of gravity g against the presence of the opposing magnetic flux density G 'Tesla and the tip The repulsive force of GG ′ / d and the attractive force GG ′ / (d + 1) at the opposite extreme side of the magnet having a different polarity with a width of length l are balanced at a certain position. The distance between the magnets can be set to a desired value by arbitrarily selecting the magnetic force of the fixed magnet 21 and the floating magnet 23 and the weight of the floating magnet 23.
[0025]
The distance is preferably about 5 mm to 10 mm because a photoconductor having a predetermined thickness passes between the fixed magnet 21 and the floating magnet 23. The distance between the photoconductor drum 11A and the floating magnet 23 is preferably about 50 μm to 0.1 mm in order to prevent charging of the photoconductor surface due to corona discharge and dissipation of generated ozone.
The distance can be adjusted by finely adjusting the stationary magnet 21 with a spacer interposed between the stationary photosensitive drum 11A and the wire charger attached to the lower end of the floating magnet 23.
[0026]
By the way, the floating magnet 23 repelled and levitated with the same polarity is reversed or rotated and attracts and falls if there is no support because the opposite pole is attracted to the fixed magnet 21. If the magnetic field is a parallel magnetic field with respect to different poles of the same magnetic flux density, the moment of rotation increases as the distance between the magnetic poles increases. However, in the magnetic field generated by the nearby fixed side magnet 21, the fixed side magnet 21 and the floating side magnet 23 having a different polarity. The closer the end of the magnet is, the stronger the attractive force is. Therefore, it is preferable that the different polarity of the floating side magnet 23 is as far as possible from the fixed side magnet 21, that is, the distance between NS of the magnets is as large as possible.
[0027]
Further, it is ideal that the magnetic line of force by the fixed side magnet 21 is a straight line in the vertical direction and the floating side magnet 23 is on this line of magnetic force, and the line of magnetic force completely coincides with the line of gravity of the gravitational field. If the pole is along this line of force, there will be no rotational moment. However, if there are magnetic poles of the same polarity, the magnetic lines of force of the fixed magnet 21 are repelled by the magnetism of the floating magnet 23 and the magnetic lines of curvature are deflected to the outside, so that there is a slight deviation in the shape accuracy and magnetization accuracy of the floating magnet 23. It takes place and considering the productivity, it is not realistic to reduce the theoretical accuracy.
[0028]
Therefore, if the side plates 24 along the magnets are arranged on both sides of the long magnet as a sandwiching body, even if the magnets can be rotated, they are obstructed by the side plates 24 and cannot be reversed or rotated. Further, if there is a deviation in the longitudinal direction (the direction of the rotation axis of the photoconductor drum 11A), there is a possibility that the direction will be shifted in a direction where the force is weak. Accordingly, it is appropriate that the side plate (clamping body) 24 is squarely enclosed. In that case, it is possible to form four wells by sticking four flat plates. However, if the left and right dimensions of the through hole are different due to the amount of adhesive, the magnet will not be parallel to the photoreceptor axis, and Since the distance from the body varies depending on the location, the charging may become uneven in the axial direction.
[0029]
In order to prevent this, it is desirable to integrally mold the side plate 24 having a through hole, and such a shape can be easily manufactured by injection molding.
Also, if the side plate 24 is a conductor, if the electrode under the magnet contacts with the magnet when it fluctuates up and down during voltage application, electricity may short-circuit and cause damage, so the side plate 24 may be damaged. An insulator is desirable.
[0030]
By the way, the distance (gap) between the surface of the photosensitive drum 11A and the discharge electrode 25, that is, the distance between the surface of the photosensitive drum and the lower end of the floating magnet 23 is corona discharged from the discharge electrode 25 to the surface of the photosensitive member. Since the corona ions are moved and charged, the gap must be kept as accurate as possible in order to charge uniformly. For this reason, in order to control the position of the floating side magnet 23, the position of the floating side magnet 23 is moved by a repulsive force by mechanically moving the fixing base of the fixed side magnet 21 up and down and finely adjusting the position. However, it has been desired to adjust the adjustment gap with higher accuracy by a simpler method.
[0031]
According to this charging device 12, the floating magnet 23 balances the repulsive force of the same polarity with the fixed magnet 21 and the gravity acting on the floating magnet 23, and remains floating at the balance position. Since the side plate 24 is disposed so as to surround the floating side magnet 23, the movement of the floating side magnet 23 is restricted by the side plate 24 except in the vertical direction.
[0032]
The permanent magnets used in the floating side magnet 23 and the fixed side magnet 21 have a magnetic force that is temperature-dependent. The magnetic force decreases as the temperature increases, and the magnetic force increases as the temperature decreases. Therefore, after setting the fixed side magnet 21, when the distance between the floating side magnet 23 and the photosensitive drum 11 </ b> A is not in the optimal discharge state, the magnetic force of the floating side magnet 23 can be adjusted to a predetermined desired gap by increasing / decreasing the magnetic force.
[0033]
The magnetic force of the floating magnet 23 can be increased or decreased by attaching a temperature-controllable heating element or cooling body to the side plate 24 that regulates the floating magnet 23, or by using the side plate 24 itself as a heat generating cooling body.
A panel heater can be used as the heating element, and a Peltier element panel used for electronic refrigeration can be used for both heating and cooling.
[0034]
Further, a temperature sensor 51 as a temperature detector (temperature sensor) is attached to the near field of the magnet to be controlled in order to make the temperature control of the heat generating / cooling body precise, and a detection signal as temperature information is fed back to the heat absorption / heat generating body 26. To do. Although it is possible to manage with the discharge current to keep the discharge condition at the optimum condition, if the temperature coefficient of the magnetic force is known in advance by the type of magnetized body, it detects the temperature rise and temperature drop with respect to the set temperature By doing so, it can be easily controlled by feeding back to the heat absorption and heating element.
[0035]
It is desirable to use a non-magnetic toner as the toner. Originally, the toner is cleaned after the transfer process in the electrophotographic process and should not wrap around the charged part in the next process, but the magnetic toner that leaks from the cleaning is attracted to the charged part by the magnet in the charging method using this magnet to contaminate the charged part. . For this reason, there is a risk of occurrence of uneven charging. Therefore, the use of nonmagnetic toner can prevent the occurrence of uneven charging as much as possible.
[0036]
Next, a basic image forming operation in the magnetic levitation charging type image forming apparatus will be described.
When a DC voltage is supplied from the power pack 15 to the discharge electrode 25 floating on the photosensitive drum 11A, the surface of the photosensitive drum 11A is uniformly charged to a high potential by corona discharge. Immediately thereafter, when image light is irradiated onto the surface of the photosensitive drum 11A by the exposure means 13, the potential of the irradiated portion of the photosensitive drum 11A decreases. It is known that the charging mechanism to the surface of the photosensitive drum 11A by the charging device 12 is a discharge according to Paschen's law in a minute space between the charging device 12 and the photosensitive drum 11A.
[0037]
Since the image light has a light amount distribution corresponding to the image, when the image light is irradiated, the potential distribution corresponding to the recorded image on the surface of the photosensitive drum 11A by the irradiation of the image light, that is, an electrostatic latent image. Is formed. When the portion of the photosensitive drum 11A on which the electrostatic latent image is thus formed passes through the developing roller 14, toner adheres according to the level of the potential, and a toner image that visualizes the electrostatic latent image becomes a toner image. It is formed. The recording paper 17 is conveyed by a registration roller (not shown) at a predetermined timing to the portion of the photosensitive drum 11A where the toner image is formed, and overlaps the toner image. Then, after the toner image is transferred to the recording paper 17 by the transfer roller 16, the recording paper 17 is separated from the photosensitive drum 11A. The separated recording paper 17 is conveyed through a conveyance path, heated and fixed by a fixing unit (not shown), and then discharged outside the apparatus. When the transfer is completed in this manner, the surface of the photosensitive drum 1A is cleaned by the cleaning device 18, and residual charges are removed by a quenching lamp (not shown), so that the next image forming process is performed. Prepared for.
[0038]
According to the above image forming apparatus, since the discharge electrode 25 of the charging device 12 is magnetically levitated and vibration is prevented, the discharge electrode 25 and the surface of the photosensitive drum 11A can be arranged at a minute interval over the entire width. The generation of ozone can be made extremely small, and stable and uniform charging can be performed. Further, since the discharge electrode 25 does not vibrate, the discharge electrode 25 and the surface of the photoconductor drum 11A do not come into contact with each other, a short circuit between the discharge electrode 25 and the photoconductor drum 11A can be prevented, and the photoconductor drum 11A is damaged. Therefore, it is possible to prevent adverse effects such as image deterioration due to damage to the photosensitive drum 11A. Further, since there is no worn portion between the photosensitive drum 11A and the charging device 12 such as contact charging, there is an advantage of having high durability.
[0039]
Further, since the attitude of the floating magnet 23 is regulated by the side plate 24, the floating magnet 23 can be stably levitated and can be prevented from falling. Further, the positional deviation of the floating magnet 23 in the rotation axis direction of the photosensitive drum 11A can be restricted. Thereby, the minute gap between the discharge electrode 25 fixed on the lower surface of the floating magnet 23 and the photosensitive drum 11A can be stably maintained, and the uniformity of charging of the photosensitive drum 11A is ensured. be able to. Therefore, it is possible to prevent image deterioration due to uneven charging of the photosensitive drum 11A.
[0040]
FIG. 4 is a diagram showing a main part of an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
In the image forming apparatus of this embodiment, a belt-like photoconductor 11B, which is a flexible photoconductor, is used instead of the above-described photoconductor drum 11A. This belt-like photoconductor 11B is rotationally driven by a driving roller 41 and a driven roller. Around the belt-like photoreceptor 11B, a charging device 12, an exposure means 13, a surface potential meter 19, a developing roller 14, a transfer roller 16, and the like are provided.
[0041]
FIG. 5 is a view showing a charging device according to another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the charging device 12 used in the image forming apparatus of FIG. 4 is supported on the fixed side magnet support 22 and the fixed side magnet support 22 with, for example, the N pole of the magnetic pole as the upper end. The fixed magnet 21, the floating magnet 23 arranged with the N pole at the lower end to oppose the N pole of the fixed magnet 21, and the photosensitive surface of the belt-shaped photosensitive body 11 </ b> B on the upper surface of the floating magnet 23. The discharge electrode 25 provided in this manner, the side plate 24 similar to the side plate shown in FIG. 3, and the electronic refrigerating element that is a heating / cooling body as the heat absorbing / generating body 26 provided, for example, on the outer surface of the side plate 24 And. The charging device 12 is an example in which the fixed side magnet 21 and the floating side magnet 23 are attached below the belt-like photoconductor 11B on the same surface (outside) of the belt-like photoconductor 11B. This charging device 12 is an example in which both the fixed side magnet 21 and the floating side magnet 23 can be heated and cooled. In this case, the stationary magnet support 22 may also be an electronic refrigeration element. Moreover, this charging device 12 can be unitized by extending the lower end of the side plate 24 and attaching it to the fixed-side magnet support 22, for example.
[0042]
FIG. 6 is a diagram showing a charging device according to another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the fixed-side magnet 21 is provided with an absorption and heating element. In this manner, the magnetic force of the fixed-side magnet 21 may be adjusted by controlling the temperature of the fixed-side magnet 21 with the heat absorbing and heating element.
[0043]
Example 1
As shown in FIG. 1, image formation having a charging unit (charging device 12), an exposure unit (exposure unit 13), a developing unit (developing roller 14), a transfer unit (transfer roller 16) and the like around the photosensitive drum 11 </ b> A. In the apparatus, a fixed-side magnet formed in a rectangular parallelepiped shape having a lateral width of 3 mm, a height of 8 mm, and a length of 320 mm is disposed at the upper position in the photosensitive drum 11A with a 3 mm width portion having a magnetic flux density of 70 mT (millitesla). The upper part is fixed to the main body side, and the samarium (Sm) ferrite magnet having the same magnetic flux density at 20 ° C. and the same shape as the fixed side magnet outside (upper) of the photoconductor, with the N pole at the bottom. It was installed as a floating side magnet. At that time, the magnet on the floating side is set in the side plate 24 having a rectangular frame shape with a rectangular through hole so as not to be reversed or laterally shifted, and the bottom surface of the side plate 24 is 1 mm above the bottom surface of the magnet on the floating side. The width of the through hole was 3.1 mm long. As shown in FIG. 2, the side plate 24 is provided with a panel heater and a temperature sensor 51 that can control the temperature. A tungsten wire of 20 μmφ thin wire is attached to the lower end of the floating magnet. This fine wire is connected to the high-voltage power source from the floating magnet end by wiring.
[0044]
The weight of the floating side magnet per unit dimension is 1.14 g / cm, repels the same pole of the fixed side magnet and floats at a distance of 6 mm from the fixed side magnet. Is negligible and does not affect the spacing.
[0045]
The position of the fixed-side magnet was roughly adjusted up and down to set the distance between the floating-side magnet and the surface of the photoreceptor to about 0.1 mm, but there was uneven discharge. Therefore, the floating magnet was heated while energizing the heating element attached to the side plate 24. The discharge could be made uniform at a temperature rise of about 15 ° C.
While rotating the photosensitive member in such a layout, a DC voltage of 2 kV was applied between the floating-side magnet and wire and the photosensitive member, and the surface of the photosensitive member was charged with a minute gap discharge to create an image.
[0046]
The image was created well and almost no ozone odor like corona charging on the charge wire was detected. In addition, there was no abnormality even with repetition of 30,000 sheets or more, and it was good. Furthermore, the corona light at the time of discharge was observed in the dark. This is because an attractive force should act between the charging device 12 and the photosensitive drum 11A by applying a voltage to the balance between the magnetic force and the gravity. This is because it is not attractive enough to move.
[0047]
(Example 2)
As shown in FIG. 4, a charging unit (charging device 12), an exposure unit (exposure unit 13), a developing unit (developing roller 14), a transfer unit (transferring) around a belt-shaped photoconductor 11B, which is a flexible photoconductor. As shown in FIG. 5, a fixed-side magnet formed in a rectangular parallelepiped shape having a width of 3 mm, a height of 8 mm, and a length of 320 mm is provided at a position below the belt-like photoconductor 11B in an image forming apparatus having a roller 16). A 3 mm wide part with a density of 70 mT (millitesla) was fixed with the north pole on top. A floating wedge-shaped magnet, which is a wedge-shaped discharge wedge-edge magnet having the same magnetic flux density as that of the fixed magnet, is levitated between the belt-shaped photoreceptor 11B and the fixed magnet with the N pole as the lower part. The charging part was installed.
[0048]
A conductive thin wire is attached and connected to a high voltage power source so that a high voltage can be applied from the lower end in the axial direction of the wedge-shaped magnet on the floating side. At this time, the wedge-shaped magnet on the floating side is set in the side plate 24 having a rectangular frame shape having a rectangular through-hole so as not to be reversed or laterally displaced, and the upper surface of the side plate 24 is higher than the head surface of the wedge-shaped magnet on the floating side. It set so that it might become 1 mm lower part. The side plate 24 serving as a sandwiching body is made of ABS resin by injection molding, the hole width is 1.1 mm, and as shown in FIG. A temperature sensor was installed in the same manner as the charging device.
[0049]
The weight of the floating-side wedge-shaped magnet per unit dimension is 3.0 g / cm, repels the same polarity of the fixed-side magnet and floats at a distance of 10.0 mm from the fixed-side magnet. By adjusting the position of the fixed magnet up and down, the distance between the wedge-shaped magnet on the floating side and the surface of the photosensitive member is set to about 0.1 mm, and the heating element is energized so that the optimum discharge state is obtained at a temperature of 35 ° C. .
[0050]
While rotating the belt-shaped photoconductor 11B in such a layout, a DC voltage of 2 kV and an AC AC voltage of 900 Hz and 2 kV are superimposed and applied between the wedge-shaped magnet on the floating side and the belt-shaped photoconductor 11B. Then, the surface of the photoreceptor was charged with a minute gap discharge to form an image.
The image was created well and almost no ozone odor like corona charging on the charge wire was detected.
In addition, the temperature inside the apparatus increased to 35 ° C. with repeated use, but there was no change in charging, and there was no abnormality even after repeating 30,000 sheets or more.
[0051]
(Example 3)
In Example 2, the charged state was set to be optimal at 25 ° C., and even when the in-machine temperature increased, the discharge part was kept at 25 ° C. to repeatedly form an image. A good image and repeated durability were obtained.
[0052]
(Comparative Example 1)
In the image forming apparatus of Example 1, a charging roller that can rotate as a charging unit is disposed. Since the charging roller is constantly in contact with the photosensitive drum, the charging roller and the photosensitive drum are worn by repeated wear, and after 10,000 times, charging unevenness starts to occur and the image quality deteriorates.
[0053]
(Comparative Example 2)
The charging part using the charging roller of Comparative Example 1 was slightly lifted from the photosensitive drum, and image formation was repeated without contact. The roller end for maintaining the gap has a large diameter and is in contact with the photoconductor. However, after 20,000 times, the end and the photoconductor are worn and the variation in charge amount begins to increase, resulting in deterioration of image quality. .
[0054]
(Comparative Example 3)
In the image forming apparatus of the example, a charging wire type corona discharge housing was attached to the charging portion. A strong ozone odor was generated outside the device every time image formation was activated. When the corona light from the discharge was observed in the dark, it was observed that the corona light was constantly oscillating.
In addition, this invention is not limited to the said Example. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the generation of ozone is small, the photosensitive member can be uniformly charged, has high durability, and further, the surface of the photosensitive member and the discharge electrode A charging device can be obtained in which fine adjustment of the interval is easy.
[0056]
According to the second aspect of the present invention, the discharge gap can be easily adjusted by a temperature change caused by local heat generation or cooling in the vicinity of the magnet by the heat generator and / or the heat absorber.
[0057]
Further, according to the invention of claim 3, the discharge gap can be easily adjusted with high accuracy by the heat generation and / or the heat absorption body and the local heat generation near the magnet or the temperature change caused by the cooling.
[0058]
Further, according to the invention of claim 4, it is possible to easily control by detecting the temperature rise or temperature drop with respect to the set temperature and feeding back to the heat absorbing / generating body.
[0059]
According to the invention of claim 5, heating and cooling can be easily controlled by switching the control current direction by using the electronic refrigeration element.
[0060]
According to the sixth aspect of the invention, in addition to the effects of the first to fifth aspects, the heating element and / or the endothermic element can be operated even when the temperature inside the apparatus is changed during use of the image forming apparatus. It is possible to keep the optimum state of the charging unit constant by controlling the magnet temperature to a constant temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an image forming apparatus including a charging device according to an embodiment of the present invention.
2A is a diagram illustrating a charging device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a diagram illustrating a modification of the charging device in FIG. 2A.
FIG. 3 is a plan view of the charging device shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a main part of an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a charging device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a charging device according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11A Photosensitive drum
11B Belt-shaped photoreceptor (flexible photoreceptor)
12 Charging device (charging unit)
13 Exposure means (exposure section)
14 Developing roller (developing part)
15 Power Pack
16 Transfer roller (transfer section)
17 Recording paper
21 Fixed magnet
23 Floating magnet
24 Side plate (clamping body)
25 Discharge electrode (discharge part)
26 Heat-absorbing / heating element (heating / cooling body)
51 Temperature sensor

Claims (6)

固定側磁石に対して磁気浮上する浮上側磁石に、感光体表面に対向する放電電極を備えた帯電装置において、
前記固定側磁石及び前記浮上側磁石の少なくとも一方の温度を変化させる発熱体及び/又は吸熱体を前記固定側磁石側及び/又は前記浮上側磁石側に設けたことを特徴とする帯電装置。
In the charging device provided with the discharge electrode facing the surface of the photoreceptor on the floating magnet that floats magnetically with respect to the fixed magnet,
A charging device, wherein a heating element and / or an endothermic body that changes a temperature of at least one of the fixed side magnet and the floating side magnet are provided on the fixed side magnet side and / or the floating side magnet side.
前記発熱体及び/又は吸熱体は前記浮上側磁石の側面側に配置されている側板に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。2. The charging device according to claim 1, wherein the heat generating body and / or the heat absorbing body are provided on a side plate disposed on a side surface side of the floating side magnet. 前記固定側磁石及び前記浮上側磁石の少なくとも一方の温度を変えることにより前記感光体表面と前記放電電極との距離を制御していることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。The charging device according to claim 1, wherein a distance between the surface of the photosensitive member and the discharge electrode is controlled by changing a temperature of at least one of the fixed side magnet and the floating side magnet. 前記側板に温度を検知する温度検知手段を備え、該温度検知手段により検知した信号を前記発熱体及び/又は吸熱体にフィードバックすることにより、前記感光体表面と前記放電電極との距離を制御していることを特徴とする請求項2に記載の帯電装置。The side plate is provided with temperature detection means for detecting temperature, and a signal detected by the temperature detection means is fed back to the heating element and / or heat absorption body to control the distance between the surface of the photoreceptor and the discharge electrode. The charging device according to claim 2, wherein: 前記発熱体及び/又は吸熱体が電子冷凍素子であることを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の帯電装置。The charging device according to claim 2, wherein the heating element and / or the endothermic body is an electronic refrigeration element. 請求項1〜5の何れかに記載の帯電装置を備えた画像形成装置。An image forming apparatus comprising the charging device according to claim 1.
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