JP2003131476A - 基板を帯電する装置及びこの装置を有する像形成機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、基板の所定の均一な又は略均一な
帯電状態を得る、基板を帯電する装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 本発明は、誘電体基板（４）と、第１の
端（２３）及び第２の端（２４）を含み、第１の端と第
２の端との間で基板に対して略平行に延在する支持部材
（１７）と、第１の端と第２の端との間で支持部材にわ
たって配置される電極（１８）の行とを有し、電極が支
持部材から基板の方向に延在し、電極が基板に電荷を射
出する自由端（２５）を有し、各自由端が基板から所定
の主に固定された距離にある、基板を帯電する装置に関
わり、第１の電極の場合の距離（ｄ１）は、第２の電極
の場合の距離（ｄ２）と実質的に異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体基板と、第
１の端及び第２の端を含み、第１の端と第２の端との間
でこの基板に対して略平行に延在する支持部材と、第１
の端と第２の端との間で支持部材にわたって配置される
電極の行とを有し、上記電極が支持部材から基板の方向
に延在し、電極が基板に電荷を射出する自由端を有し、
各自由端が基板から所定の主に固定された距離を有す
る、基板を帯電する装置に関わる。本発明は、更に、こ
の種類の装置が設けられる像形成機器に関わる。

【０００２】

【従来の技術】この種類の機器は、像形成機器、例え
ば、プリンタ、複写機、又は、ファクシミリにおいて使
用され得るコロナユニットを記載する日本国公開公報Ｊ
Ｐ０３１６４４６７から公知である。この種類の機器
は、コロナユニットを用いて第１の段階で誘電体基板、
通常、光導電体を均一に帯電する像形成処理をしばしば
用いる。ＪＰ０３１６４４６７ではこの目的のためにピ
ンコロナが使用されている。この種類のコロナでは、支
持部材から帯電されるべき基板の方向に多数の個別電極
が延在している。この場合、支持部材は、帯電される基
板の幅に略等しい長さを有する細長い導電部材である。
このようにして基板は、コロナユニットの下を通される
ことで全幅にわたって帯電され得る。電極は、その自由
端において非常に小さい半径の鋭利な先端を具備する。
電極と基板との間に高電圧を印加することで、電極の先
端から基板の方向に電荷が射出される。基板が誘電体で
あるため、電荷は基板の表面に形成され得る。後続する
段階において、上記基板を像に関して放電することで基
板に電荷像（charge image）が形成される。この電荷
像は、トナーで現像され可視像に変換され得る。像の質
を良くするためには、最初の帯電中に基板の表面に電荷
が均一に与えられることが重要である。様々な影響によ
り基板に電荷が不均一に与えられることがしばしばあ
る。例えば、支持部材の端には、かなりのエッジ効果が
ある。最も外側にある電極は近接する電極をもはや有さ
ないため、１単位面積当たりのこれら端の近傍には、よ
り少ない電荷が射出される場合がある。ＪＰ０３１６４
４６７は、この問題に対する解決策を提案していない。
基板に平行な面における夫々の端の近傍においてコロナ
ユニットの支持部材を曲げることで、有効電極密度がこ
れら端において大きくなる。このようにして端の近傍で
電荷が少ないことが補償され得る。

【０００３】しかしＪＰ０３１６４４６７から公知の機
器は、一つの重要な不都合な点を有する。支持部材が曲
げられるため、要求された曲げを維持しながらコロナユ
ニットでこの素子をクランプすることは略不可能であ
る。このようなクランピングは、支持部材がコロナ帯電
装置において信頼性のある位置を得るために必要であ
る。このような信頼性のある位置が無い場合、基板の帯
電レベルは、予め定められた一定の値で得られず最終的
な像の質に悪影響を及ぼす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板の所定
の均一な又は略均一な帯電状態を得る、基板を帯電する
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このために請求項１の冒
頭部分に記載する本発明による装置は、第１の電極の場
合の距離が第２の電極の場合の距離から実質的に異なる
ことを特徴とする。電極の自由端と基板との間の距離を
変化させることは、個別電極の位置で基板を帯電するこ
とに影響を及ぼし得ることが分かる。この距離が変化す
るとすぐに基板の帯電レベルの知覚できるほどの変化が
生じ（約１ボルトで既に知覚可能である）、この変化は
実質的変化と呼ばれる。距離が小さいと基板は強く帯電
され、距離が大きいと弱く帯電される。局所的に例え
ば、基板のエッジで帯電状態が弱い場合、一つ以上の電
極の自由端と基板との間の距離をその位置で正確に小さ
くすることで十分なレベルにまで基板を帯電することが
できる。例えば、十分の一ミリメートルに等しい距離の
変化は、対応する電極における基板の帯電レベルの知覚
可能な変化を既に生じさせる。如何なる理由でも局所的
に強く帯電された場合、その位置に対応する一つ以上の
電極の自由端までの距離は大きくされる。従って、試行
錯誤することで、曲げを有さないにも関わらず基板を十
分に均一に帯電することを可能にするコロナユニットを
簡単な方法で得ることが可能となる。支持部材は、完全
に真直ぐに形成されるため、基板に対して信頼性のある
位置が得られるように公知の方法でコロナユニットに固
定され得る。本発明による装置を用いて、基板の所定の
均一な或いは略均一な帯電状態が実現され得る。

【０００６】ピンコロナが使用される帯電装置は、電極
の自由端が直線上にないことを記載するＵＳ３６５５９
６６及びＵＳ５０８３９５９から公知である。それにも
関わらず、両方の特許明細書から公知のとおり、各自由
端は基板を均一に帯電することを実現するために、基板
から同じ距離を有さなくてはならない。自由端の構造
は、関連する基板の曲げに対する適応として使用され
る。その結果、これら公知の装置は、帯電状態をまだ不
均一にするといった問題を有する。つまり、これら装置
は上記機器よりも本発明と異なる。

【０００７】本発明の一実施例では、支持部材の第１の
及び第２の端の近傍にある電極までの距離は、支持部材
の中央の近傍にある電極までの距離よりも小さい。多く
のコロナユニットにおいて、特に、基板のエッジで帯電
状態が弱いことが知られている。本実施例による装置
は、これらエッジの近傍における一つ以上の電極の自由
端を基板の近くにより集中させ、帯電レベルが局所的に
確実に影響を与えられるようにする。適切な距離を選択
することで、原則として帯電レベルにおける差を完全に
補償することが可能であり、均一に帯電することが実現
される。

【０００８】本発明の別の実施例では、行中の電極が略
一致し、支持部材が電極を有する辺を有し、この辺がプ
ロフィールされている。本実施例では、電極自体が略同
一であり同じ形状を有している。これにより、電極の射
出挙動も略等しいといった利点を有し、像の質に対して
好ましい影響を与える。基板から電極の自由端までの距
離の差は、上記部材の少なくとも電極を有する辺におい
て支持部材を局所的に移すことで得られる。その結果、
この辺はプロフィールを有する。このようなプロフィー
ルは多数の形状を取り得る。電極の一端だけが移される
べき場合、上記プロフィールは、例えば、ステップ機能
でもよい。しかしながら実際の実施例では、幾つかの隣
接する自由端が移されなくてはならない場合が多い。例
えば、段々に延在するプロフィールを支持部材の関連す
る辺に設けることで移され得る。

【０００９】別の実施例では、支持部材の上記辺は、多
角形の一部を形成するようプロフィールされ、多角形の
各辺は少なくとも一つの電極を有する。本実施例では、
プロフィールは、互いに結合され夫々基板に対して異な
る角を成す幾つかの直線的な支持素子を介して段々に延
在される。この更なる実施例による支持部材は、電極自
体が同じ形態で維持されるためその製造が簡単であるこ
とが分かる。

【００１０】更なる実施例では、基板と主に１８０°以
外の角を成す多角形の辺は、最大で５つの電極を有す
る。本実施例による装置を用いると、所定の均一に帯電
された基板が簡単な方法で得られる。各支持素子に対す
る電極の数が最大で５つと制限されているため、帯電レ
ベルは正確に制御され得る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、図面を参照して詳細に
説明される。

【００１２】図１ 図１は、像形成機器を示し、本実施例においてこの機器
はディジタルプリンタであるとする。このプリンタは、
ページ幅のＬＥＤアレイ（図示せず）を有する印刷ヘッ
ド１を具備する。この印刷ヘッドは、ディジタルデータ
をピクセル情報に変換する制御器（図示せず）を介して
作動される。プリンタは、ローラ２及び３の回りで回る
エンドレス感光ベルト４を具備する。これらローラの少
なくとも一方は、モータ（図示せず）によって駆動さ
れ、それによりベルトは、略一定の速度で図示する方向
に回転される。回転中ベルトの外表面は、印刷ヘッド１
に対して上流に配置されるコロナユニット５を用いて均
一に帯電される。

【００１３】本実施例においてコロナユニットは、ベル
ト４の幅にわたって延在する支持部材１７を有する。支
持部材は、その長さにわたって均一に配置される多数の
電極（図２、図３、及び、図４に示す）を具備する。こ
のようにしてピンアレイが形成される。コロナユニット
は、ベルト４の側に余分な電荷が射出されることを防止
するために、ベルト４の幅ほどの長さを有する。これに
より、機器の動作にマイナス影響を与え、且つ、機器の
ユーザに危険となり得る電荷が機器において生じられ
る。印刷ヘッドのＬＥＤは、ＬＥＤに動作上接続された
駆動回路（図示せず）を用いて個別的に作動されるよう
適合される。本実施例では、駆動チップも上記基板に位
置する。駆動回路は、帯電された光導電体４をＬＥＤが
像に関して照明するよう外部パルスを用いて像に関して
作動される。その結果、光導電体４の表面の電荷は選択
的に分散され、印刷ヘッドを通るときに静電潜在電荷像
が光導電体に形成される。この電荷像は、現像ステーシ
ョン６の方に通され、この現像ステーションにおいて例
えば、従来技術から十分に公知のとおり電荷像をトナー
で現像することで電荷像が可視像に変換される。

【００１４】トナー像は、転写ステーションに送られ、
本実施例ではこの転写ステーションに転写コロナ１１が
位置する。反対側には、受像材料１０、例えば、紙が分
離ローラ７を用いてストックパイルから分離される。受
像材料は、整合ローラとしても機能する伝達ローラ８及
び９によって転写ステーションに送られる。正しいタイ
ミングによってトナー像と受像材料は上記ステーション
で整合される。このステーションにおいてトナー像が光
導電体４から受像材料１０に転写コロナ１１を用いて転
写される。トナー像を有する受像材料１０は、定着ステ
ーション１２を通って給送され、この定着ステーション
においてトナー像は、熱及び圧力で受像材料に永久接着
される。受像材料１０は、一対のローラ１３によってプ
リンタ運搬トレイに置かれる。

【００１５】プリンタは、光導電体に存在する全ての残
留電荷を照明するよう後露光ランプ１４を含む。ベルト
４は、全ての残留トナーをベルト４の表面から除去する
クリーニングステーション１５においてクリーニングさ
れる。ベルトのこの部分に対して印刷処理が再び始めら
れ得る。

【００１６】本発明に関して、コロナユニット５が実際
にどのように構成されているかは重要でない。例えば、
一つ以上の支持部材を使用することも可能である。更
に、ピンアレイの周りに特別な換気システムが作られる
ことも可能であり、この換気システムは所望であれば一
つ以上のフィルタを具備し、アレイ、ベルト４及び機器
の他の部分の汚れが最小化される。ベルトに対するコロ
ナユニットの特定の位置も本発明の一部を構成しない。
例えば、ローラの回りで回るベルトの湾曲部の高さに配
置されるようコロナユニットを適応させることも可能で
ある。

【００１７】図２ 図２は、電極１８を具備する支持部材１７を示す図であ
る。支持部材と電極は、ピンアレイ２０の重要な構成要
素を一緒に形成する。本実施例では、ピンアレイは、伝
導性の金属から成る細長く平坦な支持部材を含む。支持
部材は、その第１及び第２の端において、コロナユニッ
トへの固定を可能にさせる穴２１及び２２を具備する。

【００１８】基板４を帯電する装置にピンアレイが組み
込まれるとき、アレイは、基板に対して略平行に延在す
る。簡略化のため、コロナユニットの他の部分は示され
ない。電極１８の行は、第１の端２３の周囲から支持部
材の第２の端２４の周囲にまで延在する。この場合、電
極は、支持部材のある長さにわたって等しく配置され、
この長さは基板４の幅よりも幾らか大きい。基板を均一
に帯電するために、基板４から位置２３及び２４の近隣
にある電極の自由端２５までの距離ｄ１及びｄ３は、基
板から支持部材の中央にある電極の自由端までの距離ｄ
２よりも小さい。基板と支持部材との間で約８ｋVの電
圧がある本実施例において、距離ｄ２は典型的には３０
ミリメートル（ｍｍ）である。アレイ２０と基板との間
に電位差があるため、このアレイと基板との間で電界が
存在する。電極が夫々の端２５において相当湾曲してい
るため、この湾曲部における場の強さは非常に強く、こ
れら端の周囲の空気はイオン化される。この場合、基板
４が支持部材１７に対して陽性電位を有するため、陰性
の荷電粒子が基板４の方向に移動する。これにより上記
基板の表面は負に帯電される。本実施例において有機光
導電体である基板４は、典型的には１５０ボルトの電位
まで帯電される。更なる段階がない場合、光導電体の幅
にわたるこの電位の不均衡性が１０ボルトより高くなる
場合がある。これは、例えば、上記エッジ効果によるも
のであり、像形成機器における機械公差、光導電体にお
ける一様性の欠如、及び、他の現象がこの基礎となり得
る。原則として、（コロナユニットの長さに対応する）
基板４の幅にわたる電荷の不均一性は、本発明を使用す
ることで補正され得る。

【００１９】コロナユニットにおいてエッジ効果による
不均一性を補正するために本実施例では、距離ｄ１及び
ｄ３がｄ２よりも０．６ｍｍ小さい。距離におけるこの
明らかに小さい変化により、端２３及び２４に電極が無
いことが略完全な補正を可能にさせる。このようにし
て、典型的には不均衡性を１０ボルトよりも少なく、好
ましくは５ボルトよりも少なくして、基板を略均一に帯
電することがまだ可能である。

【００２０】図３ 図３は、図２に示す支持部材１７の一部を楕円Ａを用い
てより詳細に示す。同図は、本実施例において電極１８
を有する支持部材１７の辺３０が多角形の一部を形成す
ることを示す。このために辺３０は、幾つかの表面２
６、２７、２８、及び２９に分割され、各表面は多角形
の一辺を形成する。その結果、支持部材は、基板に対し
て凹形である。この場合表面２６である第１の辺は、基
板４に対して比較的鋭い角を成す。この辺は一つの電極
を有する。次の辺２７は、３つの電極を有し、辺２６よ
りも基板からより長い距離を有する。次の辺２８は、５
つの電極を有し、基板に対して連続的に増加する距離を
有する。最後に、第４の辺２９は、基板と１８０°の角
を成し、従って、この辺にある電極の自由端２５は基板
から同じ距離、即ち、ｄ２を有する。

【００２１】本発明は、他の実施例も含む。実施例即
ち、基板を均一に帯電するために要求される実施例は、
多くの要素に依存する。例えば、補償を必要とする電荷
の不均一性の大きさ、不均衡性の位置、不均衡性の表れ
（電荷が高すぎる或いは低すぎる）、要求される均一
性、基板からの距離、帯電装置を有する機器における機
械公差、電極の数、電極のタイプ、ピンアレイと基板と
の間の電圧、基板のタイプ、ピンアレイの生産技法等
は、最適な実施例を決定するために全て重要である。当
業者は、実験及び測定により各情況における最適な実施
例を容易に決定することができるであろう。

【００２２】図４ 図４は、本発明による機器において使用することができ
る種類の電極の例を示す。本実施例では、電極１８は、
三角形の構造に形成されている。三角形の底辺５０は、
図３に示す辺３０に一致する。三角形は、自由端５２で
終端する２つの辺５１及び５２も有する。三角形の全体
的な高さｄ４は約１．５ｍｍである。

【００２３】この種類の電極の帯電挙動は、電極の幾何
学的形状に大きく依存する。湾曲部４０の半径及び頂角
αの大きさも帯電挙動に影響を及ぼすが、特に、自由端
２５の半径が重要である。本実施例では、自由端の半径
は約０．０２ｍｍであり、湾曲部４０の半径は約０．５
ｍｍである。頂角αは約６０°である。自由端が相当湾
曲しているため、上記端の周りの場の強さは、支持部材
１７と基板４との間に電圧があるとき非常に大きい。そ
の結果、この端の周りの空気中の分子は容易にイオン化
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】像形成機器を示す図である。

【図２】電極が設けられた支持部材を示す図である。

【図３】支持部材の一部をより詳細に示す図である。

【図４】電極の例を示す図である。

【符号の説明】 １ 印刷ヘッド ２，３ ローラ ４ ベルト ５ コロナユニット ６ 現像ステーション ７ 分離ローラ ８，９ 伝達ローラ １０ 受像材料 １１ 転写コロナ １２ 定着ステーション １３ ローラ １４ 後露光ランプ １５ クリーニングステーション １７ 支持部材 １８ 電極 ２０ ピンアレイ ２１，２２ 穴 ２３ 第１の端 ２４ 第２の端 ２５ 自由端 ２６，２７，２８，２９，３０ 辺 ４０ 湾曲部 ５０ 三角形の底辺 ５１，５２ 三角形の辺

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルビン ベルンハルト ウェルネル ハ ース オランダ国，6041 ヘーハー ルールモン ト，ホットスウェールデルストラート 413 (72)発明者 ヘラルデュス ヨーハネス マリー ヘン デリクス オランダ国，5922 エスイクス ヴェン ロ，カレル・ファン・デ・ウーステイネス トラート 44 Ｆターム(参考） 2H200 FA17 GA16 GA24 GA33 HA12 HB06 HB14 HB45 HB46 HB48 MA01 MB01 MB03 NA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板（４）と、 第１の端（２３）及び第２の端（２４）を含み、上記第
   １の端と上記第２の端との間で上記基板に対して略平行
   に延在する支持部材（１７）と、 上記第１の端と上記第２の端との間で上記支持部材にわ
   たって配置される電極（１８）の行とを有し、 上記電極は上記支持部材から上記基板の方向に延在し、 上記電極は上記基板に電荷を射出する自由端（２５）を
   有し、 上記各自由端は上記基板から所定の主に固定された距離
   を有する、基板を帯電する装置であって、 第１の電極の場合の距離（ｄ１）は、第２の電極の場合
   の距離（ｄ２）と実質的に異なることを特徴とする装
   置。
2. 【請求項２】 上記支持部材の上記第１の及び上記第２
   の端の近傍にある電極に対する距離は、上記支持部材の
   中央の近傍にある電極に対する距離よりも小さいことを
   特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 上記行にある電極は略一致し、上記支持
   部材は電極を有する辺を有し、上記辺はプロフィールさ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 【請求項４】 上記支持部材の上記辺は、多角形の一部
   を形成するようプロフィールされ、上記多角形の各辺は
   少なくとも一つの電極を有することを特徴とする請求項
   ３記載の装置。
5. 【請求項５】 上記基板と略１８０°以外の角を成す上
   記多角形の辺は最大で５つの電極を有することを特徴と
   する請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のうちいずれか一項記載
   の装置を具備する像形成機器。