JP2749608B2 - 放電部材とこの放電部材を用いた荷電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 複写機などに用いられる放電装置の放電部材として抵
抗体を用い、被帯電体に空隙をおいて対向するこの抵抗
体の表面を放電端部として使用するようにした。

〔産業上の利用分野〕

電子写真、プリンタにおける静電記録部材などを帯電
させるための放電部材およびこの放電部材を用いた荷電
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のコロナ放電部材としてはタングステン、モリブ
デンなどの細線ワイヤーに高電圧を印加するコロトロン
あるいはスコロトロンなどが一般に使用されている。

第36図は従来のコロトロンの断面を示したもので、ケ
ーシングＫのほぼ中央に上記の細線ワイヤーＷが配置さ
れており、高電圧源Ｐからの高電圧がこの細線ワイヤー
ＷとケーシングＫとの間に印加され、この細線ワイヤー
Ｗからのイオンが例えば導電性テーブルＴ上に載置され
ている被帯電体Ｄに放出されてこの被帯電体を帯電させ
る。

しかしながら、このような装置においてはワイヤーＷ
から放出されたイオンの約80％はケーシングＫに流れて
しまって効率が非常に悪いという問題があるが、このケ
ーシングがないと放電し難くなるのできわめて高い電圧
を供給することが必要になるという別の問題が生じる。

そこで、この供給電圧を低くするために細線ワイヤー
Ｗと被帯電体Ｄとの間隔を小さくすると、被帯電体表面
の微細な凹凸などによっても帯電が不均一になったり、
火花放電になってしまうことがある。

一方、大気中での放電では常にオゾンの発生を伴う
が、このオゾンが多量になると健康上有害であるばかり
でなく独特の臭気があることから精神衛生上からも好ま
しくなく、特に上記のようなケーシングとの間の放電で
あってもこのオゾンは発生するので、イオン利用の効率
を高めることは有害なオゾンの発生防止の観点からも望
ましいものである。

さらに、放電部材−被帯電体間の間隔が大きかった
り、あるいは放電部材近傍に形成される電界の歪が少な
かったりするほど放電開始電圧が上昇するので、所要の
電荷量・放電電流を得るために高電圧が必要となり、オ
ゾンの発生を増加させる要因となる。

このように、放電部材近傍に形成される電界の歪が少
なければ放電開始電圧が上昇することからして、放電部
材が導電性であったり、形状が平板状の放電部材の場合
にはオゾンの発生を増加させることになる。

また、上記のようなコロトロンなどの細線ワイヤーを
用いる荷電装置においては、ワイヤー自体の強度が低い
ばかりでなく、使用中にワイヤーの酸化や変質などによ
って弾性が失われて切れ易くなるなどの欠点があるため
に望ましいものとはいえない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はエネルギーの利用効率が高く、オゾンの発生
量を最小限に抑え、被帯電体が機械的、物理的、化学的
な損傷を生じないようにした放電部材およびこの放電部
材を用いた荷電装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

放電部材を、電源に接続される導電部材とその表面を
包囲する断面輪郭が多角形柱状の10⁶ないし10¹¹Ω・cm
の抵抗値を有する抵抗体からなる放電部材が、この抵抗
体の断面輪郭の多角形柱状の稜の１つが放電端部となる
ように被帯電体に空隙をおいて対向配置して構成する。

また、断面が星形状の電源に接続される導電部材とそ
の表面を包囲するとともにその断面輪郭が上記導電部材
の星形状の突出部の方向の稜を持つ多角形柱状の10⁶な
いし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体からなる放電部
材が、この抵抗体の稜の一つが放電端部となるように被
帯電体に空隙をおいて対向配置して構成することができ
る。

さらに、断面が星形状の電源に接続される導電部材と
その表面を包囲するとともにその断面輪郭が上記導電部
材の星形状の突出部の方向でその少なくとも１つの長さ
が他の稜の長さと異なる稜を持つ多角形柱状の10⁶ない
し10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体からなる放電部材
が、その抵抗体の稜の１つが放電端部となるように被帯
電体に空隙をおいて対向配置してもよい。

別の構成として、板状の絶縁部材の一方の表面に形成
された10⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体層
の一端を電源に接続するとともにこの抵抗体層の他端を
放電端部として被帯電体に空隙をおいて対向配置しても
よい。

さらに、被帯電体に空隙をおいて対向する10⁶ないし1
0¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体表面の放電端部をナ
イフエッジ状に形成することができる。

板状絶縁部材上の10⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有
する抵抗体層を板状絶縁部材とともに挟持する導電部材
を電源に接続して荷電装置を構成することができる。

また、板状支持基体のほぼ同一平面上に少なくとも一
方が10⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体であ
る一対の放電素子を放電間隙を置いて対向させて荷電装
置を構成することができる。

さらに、ほぼ多角形状の支持基体の隣接する面に設け
られた少なくとも一方が10⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗値
を有する抵抗体である放電素子間で放電させるようにし
て荷電装置を構成してもよい。

この場合には、ほぼ多角形状の支持基体の面に設けら
れた放電素子によって複数の放電間隙を形成することが
でき、さらに、表面に放電素子が設けられたほぼ多角形
状の支持基体を回転可能に支持して、この支持基体を回
転させることによって異なる放電間隙を荷電のために使
用することもできる。なお、この際には、放電に用いら
れる放電素子のみに選択的に放電電圧を印加してもよ
い。

別の荷電装置の構成として、10⁶ないし10¹¹Ω・cmの
抵抗値を有する板状抵抗体の一方の縁部に導電部材を設
けて他端を放電端部とした放電部材の側縁に、この放電
部材の導電部材と板状抵抗体の合計の長さより長い絶縁
腕を取付けるとともにこの絶縁腕を回転可能に軸支し、
この絶縁腕の先端を被帯電体に圧接することによって板
状抵抗体の放電端部と被帯電体との間隔を維持するよう
にすることができる。

さらに、導電部材とその表面を被覆する10⁶ないし10
¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体が断面同心円状をなす
とともにその外側に絶縁体からなる環状の間隔部材を嵌
着し、この間隔部材の外表面が被帯電体に接触するよう
に上記導電部材を軸として回転自在に保持するようにし
て荷電装置を構成してもよい。

〔作用〕

第１図に示す板状の抵抗体Ｒを用いた実施例を参照し
ながら本発明の作用を説明すれば、電源Ｐからの電荷は
導電接続体Ｃから抵抗体Ｒの内部および表面を経て放電
端部ｔからイオンとして、すなわちコロナ放電によって
被帯電体Ｄに放出されてこの被帯電体Ｄを荷電する。

第２図は本発明の基本的原理を示すための荷電装置の
電気的等価回路であり、抵抗ｒは本発明における放電部
材の抵抗体Ｒの抵抗値、コンデンサｃは放電部材の放電
端部ｔと被帯電体Ｄとの間の静電容量、また、ツェナー
ダイオードｚは放電部材の放電端部ｔと被帯電体Ｄ間の
放電開始電圧を示すもので放電開始電圧に相当する導通
開始電圧を有するものとする。

電源Ｐからの電源電圧が逐次上昇したとした場合、放
電開始電圧になるまでは放電部材の放電端部ｔと被帯電
体Ｄとの間の静電容量に相当するコンデンサｃは充電さ
れるが、このコンデンサｃの端子電圧が放電開始電圧す
なわちツェナーダイオードｚの導通開始電圧を超えると
放電部材と被帯電体との間で放電が開始される。

上記ツェナーダイオードｚを流れる電流はこの放電電
流を示すものとなり、この電流は本発明における抵抗体
Ｒを通して流れるが、この放電電流としては数10μＡ〜
数1000μＡ程度の電流が用いられる。実際上、この放電
端部と被帯電体間での放電が開始されるとこの放電端部
と被帯電体間の空隙はほぼ電離状態となり、ツェナーダ
イオードの導通抵抗に相当する放電抵抗の実効的な抵抗
値は非常に低くなる。

第３図（ａ），（ｂ）は本発明におけるコロナ放電の
特性を示すものであり、同図（ａ）は抵抗体Ｒの単位長
さ当りの抵抗値を1.8×10⁸Ω・cmの一定値として放電空
隙の間隔を100μm,300μｍおよび500μｍとしたときの
印加電圧−放電電流の関係を示してあり、また、同図
（ｂ）は放電空隙の間隔を100μｍの一定値として抵抗
体Ｒの単位長さ当りの抵抗値を1.8×10⁸Ω・cm,1.2×10
⁹Ω・cmおよび1.3×10¹⁰Ω・cmとしたときの印加電圧−
放電電流の関係を示すものである。

なお、縦軸は放電空隙の長さ1cm当たりの放電電流で
ある。

これらの図から明らかなように、放電開始電圧は空隙
の間隔に依存し、またその傾きは抵抗体Ｒの抵抗値ｒに
依存しているが、いずれも直線関係が保たれている。

この抵抗体Ｒとしては例えばプラスチックや高分子ゴ
ムなどの有機材料あるいはガラス、金属酸化物、セラミ
ックなどの無機材料が用いられ、これらの材料は一般的
には絶縁体であるが、極性基置換のためのイオン材料の
添加や金属、カーボンなどの微粒子による電子伝導材料
の添加によって所望の抵抗値を得ることができる。

また、これらの材料は型によって成形したり、切削す
ることによって所望の形状とすることができるという利
点がある。

さらに、有機材料の場合には加熱あるいは溶剤を用い
て塗布・乾燥したり、またセラミックスの場合には焼結
前に薄板状に延伸することによって絶縁材料の表面上に
抵抗体を形成し、あるいは抵抗体自体を薄板状にするこ
とができる。

このような抵抗Ｒは導電接続体Ｃと放電端部ｔとの間
で抵抗の無限的な縦横のマトリックスを形成するので、
導電性の放電電極を用いたときのような局部的な放電破
壊を起こすことがなく、もし放電端部と被帯電体間の空
隙が導電体によって部分的に埋まったり直接接触したよ
うな場合でもその他の部分での放電が停止するようなこ
とがないという効果が達成される。

この抵抗体Ｒの抵抗値としては第３図に示したように
広い範囲の値のものを使用することができるが、この抵
抗値が低すぎると被帯電体との間で火花放電になり、ま
た高すぎると充分な放電電流が得られなくなる虞がある
ので、印加可能電圧、放電電流あるいは被帯電体の特性
などによってこの抵抗値を定める必要がある。

電子写真プロセス、例えば複写機、プリンタなどにお
いて必要な放電電流は１〜10μA/cm程度であり、10⁶〜1
0¹¹Ω・cm程度の抵抗値を有するものが使いやすい。こ
の抵抗値を得るためには抵抗体Ｒ自体の固有抵抗をこの
ような値にすることによって達成することができるが、
導電接続体Ｃから放電端部ｔまでの長さや断面積を適当
に選定することによっても達成できることはいうまでも
ない。

なお、本発明の放電部材を使用する際の電源としては
種々の波形のものを使用することが可能であり、第３図
（ａ），（ｂ）に示した放電特性からも明かなように、
正または負の直流放電を行なう場合には例えば5KV以下
程度の低電圧で放電させることができ、抵抗体の抵抗値
や放電間隙などを適正に選択すると１〜3KVの低電圧で
も充分な放電電流を得ることができる。

また、上記のような直流電源ばかりではなく正弦波や
その他の波形の交流、あるいはこの交流に直流を重畳し
た電流を用いることができ、このような電流を用いると
微少な直流成分の放電を制御することが容易になり、ま
た、必要に応じて放電部材と被帯電体間の間隙を大きく
することが可能となり、さらに放電部材の経時的あるい
は突発的な汚れに対して安定な放電が得易くなるという
効果が得られる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて逐次説明する。なお、
全実施例を通じて放電部材の対応部分には同一の符号、
同一のハッチングを付してある。

先に引用した第１図は本発明の第１の実施例を示すも
ので、抵抗体Ｒは全体として板状であり、その一縁部で
ある放電端部ｔは導電性テーブルＴ上に載置されている
被帯電体Ｄと空隙を介して対向しており、電源Ｐから供
給された電荷は抵抗体Ｒに電気的に接続された導電接続
体Ｃを経てこの抵抗体Ｒの放電端部ｔからイオンとして
上記被帯電体Ｄへと流れる。

導電接続体Ｃと抵抗体Ｒとの電気的な接続を行なうた
めには、アルミニュウム、銅などの弾性を有する金属板
あるいは成形体でこの導電接続体Ｃを構成し、この導電
接続体によって抵抗体Ｒを挟持するように構成すること
ができる。

また、導電接続体Ｃと抵抗体Ｒとの電気的・機械的な
接続を同時に行なう場合には、導電接続体を導電性接着
剤などで抵抗体Ｒに接着したり、導電接続体と抵抗体と
に互いに係合する凹凸部をそれぞれ設けて係合させ、あ
るいは抵抗体Ｒ上に導電性ペーストを印刷して焼成した
り、導電性溶液を塗布・乾燥したりすることによっても
形成することができる。別の方法としては導電接続体あ
るいは抵抗体のいずれか一方で他方を挟持させてハトメ
やビスで固着してもよい。

この第１図における抵抗体Ｒの放電端部は板を切断し
た端面のような矩形状に形成されているが、第４図
（ａ）に示すようにこの抵抗体Ｒの角を面取りしたり、
同図（ｂ）に示すように放電端部の片側面を削って鋭角
状にしてもよく、これらの場合にはこの放電端部ｔの周
辺の電界分布が不均一になり、比較的低電圧で放電が開
始されるようになる。

同図（ｃ）はこの放電端部ｔの両側面を削って先端を
尖らせたもの、また、同図（ｄ）は放電端部ｔの断面を
円弧面にしたものであり、このように放電端部の形状は
適宜選択することができ、また第１図図示の例ではこの
抵抗体Ｒを被帯電体Ｄに対して垂直に配設しているが、
これら放電部材は故意に傾けることもでき、その場合に
は抵抗体の被帯電体に近い縁部が放電端部として機能す
るようになる。

この抵抗体Ｒと導電接続体Ｃとからなる放電部材は図
示したように非常に簡単な構成であり、また小型にする
ことが可能であるから場所をとらないので、これら放電
部材を並列に複数個並べて使用することができ、この場
合には１本の放電部材当りの放電電流を減らすことがで
きるので耐久性が増すばかりでなく放電の均一性も向上
する。

しかしながら、電源からの電荷は上記のように抵抗体
Ｒの内部を流れるばかりでなくこの抵抗体の表面を伝わ
っても流れるが、この表面を伝わって流れる電流はこの
抵抗体の表面抵抗によって影響され、この表面抵抗は大
気中の水分を吸着したり汚れなどによって変動する。

第５図はこの表面抵抗の変動を防止するために第４図
（ｂ）に示したような抵抗体Ｒの両面を保護被覆I₁，I₂
で覆ったものであり、この保護被覆I₁，I₂は抵抗体Ｒの
表面に溶融性プラスチック材料を塗布・乾燥させて固化
したり、あるいは絶縁性フィルムを絶縁性接着剤で貼付
することによって生成することができる。

第６図（ａ）〜（ｅ）は上記第１図、第４図および第
５図における放電部材の抵抗体Ｒが導電接続体Ｃと電気
的に接続された一体の抵抗体によって構成されているの
に対し、導電接続体と放電端部として機能する抵抗体と
の間に導電部材Ｍを設けた場合の実施例を示すものであ
る。

同図（ａ）は導電部材Ｍの被帯電体に対向する縁部に
断面矩形の抵抗体Ｒを設けた実施例であって、その厚み
が大きすぎると放電点が均一に形成されず放電むらを起
こし易くなり、例えば5mm以上の厚みでは放電が不安定
となるので2mm以下であることが好ましい。

この問題を解決するためには先に述べたようにこの放
電部材を被帯電体に対して傾けることによって一方の縁
部を放電端部として機能させたり、あるいは同図（ｂ）
に示すようにこの断面矩形の抵抗体の角部を面取りする
ことによって放電端部の実効的な厚みを小さくしたりす
ることができる。

同図（ｃ）は半円柱状の抵抗体を設けた実施例であっ
て被帯電体に最も近接した部分が放電端部となるために
放電部材の長手方向での均一性が得易い利点があり、同
図（ｄ）は刃状の放電端部を形成するために片側面を削
って鋭角状にした実施例、同図（ｅ）は２つの放電端部
を形成するために抵抗体の被帯電体に対向する端面にＶ
字形の溝を設けた実施例であってこの（ｄ），（ｅ）図
図示の場合には尖鋭な部分が放電端部となるので放電開
始電圧を低くすることができる。

これらの抵抗体Ｒと導電部材Ｍとの接続は、抵抗体の
抵抗が高い場合には導電部材と抵抗体を別々に用意して
これらの間を導電性接着剤を用いて接着したり、あるい
は抵抗体と導電部材にそれぞれ設けた凹凸部分によって
係合させたり、あるいは導電部材か抵抗体の一方で他方
を挟持するようにして鳩目やビスで固定することができ
る。

すなわち、第７図（ａ）〜（ｃ）はこの導電部材Ｍと
抵抗体Ｒとをそれぞれ別個に形成した後に凹凸部分など
を嵌合させることによって一体化する場合の実施例を示
すもので、同図（ａ）は抵抗体Ｒに導電部材Ｍと緊密に
係合するような溝部を設けた実施例、同図（ｂ）は導電
部材Ｍにほぼ円柱状の係合部を一体に形成して抵抗体Ｒ
に設けられたこの係合部と同一形状の溝部とを係合させ
た実施例であり、同図（ｃ）は上記（ｂ）図の実施例と
は逆に係合部と溝部とを抵抗体Ｒと導電部材Ｍにそれぞ
れ設けた実施例を示すものであり、この（ｃ）図の実施
例では放電端部が尖鋭な形状となるように角を設けてあ
る。

第８図（ａ）〜（ｅ）は電源に接続される導電部材Ｍ
の全周を取り巻くように抵抗体を設けた放電部材の実施
例を示すもので、同図（ａ）は円柱状ないしは丸棒状の
導電部材Ｍと断面同心円状に中空円筒状の低抗体Ｒを設
けたものであり、放電はこの抵抗体Ｒの被帯電体Ｄに最
も近接した個所を放電端部として行なわれるが、この放
電は抵抗体の抵抗値、放電端部の曲率および電源電圧に
よって左右されるが、この抵抗体の抵抗値が低すぎると
被帯電体Ｄとの間で局部的な放電破壊が起こり、逆に抵
抗値が高すぎると所要の放電電流が得難くなって電圧の
上昇を招くことになる。

このため、電子写真装置で用いる際には10⁶〜10¹¹Ω
・cm程度の抵抗値が用いやすく、また放電端部の曲率が
大きく半径が小さいほど放電開始電圧は低くなるが、径
が小さいほど放電部材自体の強度が低下してたわみが大
きくなるなどの問題が生じるので、２〜10mm程度の直径
のものが好ましい。

第８図（ｂ）は導電部材Ｍを正４角柱状とするととも
に抵抗体の断面輪郭も正４角柱状として４つの稜線を設
けた実施例、また同図（ｃ）は抵抗体の断面輪郭形状を
正６角柱状として６つの稜線を設けたものであって、こ
れらの抵抗体の複数の稜線のいずれか１つを被帯電体に
対向させることによって放電端部として放電を行なわせ
る。

同図（ｄ），（ｅ）は導電部材Ｍを取り巻くように多
角柱状抵抗体Ｒを設けた放電部材の実施例を示すもの
で、この多角柱状低抗体Ｒの角部が放電端部として機能
する。同図（ｄ）は放電端部が１本の線状となるように
多角柱状抵抗体Ｒの断面輪郭を５角形状としたものであ
って、この図では下部にある５角形の頂点を被帯電体と
対向させることによってこの頂点により構成される直線
部分が放電端部ｔとなるものであり、同図（ｅ）では放
電端部が２本の線状となるように５角形を２つ横に並べ
て接合した形状としたものでそれぞれの頂点t₁，t₂によ
って構成される２本の直線が放電端部を構成するように
なる。

この第８図（ｂ），（ｃ）図示のように放電部材の抵
抗体に複数の稜線を持たせておけば、放電端部として使
用中の稜線が経時的変化などによって劣化して放電が不
安定になった場合にはこの放電部材を回転させて未使用
の稜線を放電端部として使用すれば新規な放電部材を用
いるのと同様な結果が得られるので、放電部材の寿命が
大幅に延長されることになる。

第９図は上記の第８図について説明した実施例をさら
に変形した他の実施例を斜視図によって示したもので、
同図（ａ）は円柱状の導電部材Ｍを中心にして抵抗体Ｒ
を三角柱状に形成したものであり、同図（ｂ）は中心と
なっている導電部材Ｍの断面形状を三角星状とするとと
もにこの導電部材の突出部が抵抗体Ｒの稜に対応する位
置に配置したものであり、同図（ｃ），（ｄ）は抵抗体
Ｒを六角柱状に形成したものであるが、この（ｄ）図で
は中心となっている導電部材Ｍを六角星状としてその突
出部が抵抗体Ｒの稜に対応する位置に配置した点で円柱
状の導電部材Ｍを用いている同図（ｃ）の実施例と異な
っている。

これら第８図、第９図図示のような放電部材の構成に
おいては、抵抗体Ｒの表面抵抗が結露などによって低下
した場合にも放電はその影響を受け難いが、特に第９図
（ｂ），（ｄ）のように断面星状の導電部材を用いると
この導電部材からの電流がその突出部から抵抗体Ｒの稜
部分に集中しやすくなるために、この抵抗体の表面の結
露や汚れによる影響を受け難くなるという効果がある。

第10図は板状のプラスチック、ガラスあるいはセラミ
ックスなどからなる絶縁性の支持基体Ｓの表面上に抵抗
体層Ｒを設けた本発明による放電部材の実施例を示すも
ので、導電接続体Ｃからの電荷はこの抵抗体層Ｒを経て
その端縁部である放電端部ｔからイオンとして被帯電体
に向けて放出される。

このような放電部材の構成によれば、放電端部の均一
性が得易く、また支持基体Ｓと抵抗体Ｒが分離している
ために形状や材料の選択範囲が広がるばかりでなく、抵
抗体を構成する抵抗材料の使用量が減少するために安価
になるという利点があり、また放電部材の取り扱いある
いは保守の便宜などのために第11図に示すようにこの支
持基体Ｓに把手ｈを設けることもできる。

第12図は空気中の水分を吸着したり、汚れたりするこ
とによって第10図に図示したような放電部材の抵抗体層
Ｒの外側表面の抵抗値が変化するのを防止するために、
第５図について図示説明したと同様に、溶融性プラスチ
ック材料を塗布・乾燥させて固化したり、あるいは絶縁
性フィルムを絶縁性接着剤で貼付することによって抵抗
体層Ｒの表面に構成した保護被覆Ｉで覆ったものである
が、この実施例では導電接続体Ｃの端部と抵抗体層Ｒと
の境目などからの水分や汚れの侵入を防止するためにこ
の保護被覆Ｉを導電接続体Ｃの表面をも覆うように設け
てある。

第13図は第７図（ａ）に示したような導電部材Ｍを導
電接続体Ｃと抵抗体Ｒ間に介在させた放電部材を複写機
などの装置本体に取付ける場合の例を示すもので、同図
（ａ）は板状の導電部材Ｍをネジによって装置本体に取
付けた例、同図（ｂ）は断面“T"字形の導電部材Ｍを用
いて装置本体の横壁部に取付けた例、同図（ｃ）は装置
本体の縦壁部に取付けるために導電部材Ｍの断面形状を
変更した例を示すものである。

第14図（ａ）〜（ｃ）は第10図に図示したような板状
の絶縁性の支持基体Ｓの表面上に抵抗体層Ｒを設けた放
電部材を複写機などの装置本体へ取付ける例を示すもの
であり、同図（ａ）は放電部材を挟持するとともに導電
接続体として機能する支持部材Ｂをネジによって装置本
体に取付けたものであり、同図（ｂ）は装置本体に係合
・碇着されて放電部材を挟持するとともに導電接続体と
しても機能する支持部材Ｂによって本体装置に取り付け
た例、また同図（ｃ）は抑え金具を支持部材Ｂとして装
置本体にネジ止めすることによってこの放電部材を押圧
保持するようにした例を示すものである。

この第13図、第14図に図示したような取付けを行なう
際には、導電部材Ｍあるいは支持部材Ｂに高電圧が印加
されるため、装置本体の絶縁性の部分に取付けるかある
いは絶縁性基台を介して装置本体に取付ける必要がある
ことはいうまでもない。

ところで、放電端部と被帯電体との空隙である放電間
隔は被帯電体が板状やベルト状として構成されている場
合にはこの被帯電体が移動したり外部からの振動を受け
たときなど、また、被帯電体が回転体として構成されて
いる場合には軸位置の偏りなどによって変動することが
ある。このように空隙の間隔が変化するとこの空隙の電
界強度が変動し、被帯電体の帯電電位も変動することに
なる。

従来はこの空隙間隔の変動の影響を避けるために、電
源で放電電流を検知して電流に変動が生じたときには供
給電圧を変化させることによって放電電流を一定に保つ
ようにして荷電量の変化を防止する定電流化が行われて
いた。

本発明による抵抗体を用いた放電部材を使用する場合
には、発生するオゾン量を最小限に抑えるために空隙を
数10μｍ〜数mmという従来に比して非常に狭い放電間隔
とすることができるために上記の空隙変動の割合が高
く、上記のような放電電流の定電流化のみに頼るとすれ
ば電源からの供給電圧の変化範囲を著しく広くする必要
があり電源装置が複雑・高価なものとなる。

そこでこのような問題を解決するために第15図には放
電端部と被帯電体との放電間隔を一定に保つための構成
を付加した一つの実施例が示してあり、同図（ａ）は斜
視図、同図（ｂ）は要部の側面図である。

抵抗体１は前述した放電部材の抵抗体Ｒのいずれかに
相当する全体として板状の抵抗体であり、固定軸２に回
転可能に支持されているプラスチック、セラミックスな
どの絶縁部材からなる一対の回転腕3₁，3₂に保持されて
おり、その回転軸２に近い上縁には電源に接続されてい
る導電接続体４が上記抵抗体１に導電的に接続されると
ともにその下縁は回転ドラム６として示した被帯電体に
対向して放電端部ｔを構成している。

同図（ｂ）によって明かなように、上記回転腕3₁，3₂
はバネ７によってその先端部が矢印方向に回転する上記
回転ドラム６の表面に圧接するように構成されており、
これによって抵抗体１の放電端部ｔと回転ドラム６の表
面との間隔、すなわち放電間隔は一定に維持される。

第16図は放電間隔を一定に維持するようにした他の実
施例を示すもので、この図の右側には左側の図に鎖線で
示した部分での断面図が示してある。

この実施例は第８図（ａ）に示したような導電金属製
の導電部材Ｍとこれを包囲する抵抗体Ｒからなる放電部
材を使用したものであり、この導電部材Ｍの両端の中心
軸上には装置本体に取付けられた腕Ａの突部が係合する
凹部が設けられており、この腕Ａによってこの導電部材
Ｍおよびこれを包囲する抵抗体Ｒが回転可能に保持され
る。

この抵抗体Ｒの両端部にはプラスチックなどの絶縁材
料からなる鍔Ｇが嵌着されており、接地された導電性テ
ーブルＴ上に載置されている被帯電体Ｄの表面との間に
この鍔Ｇの厚みに相当する放電間隙が設定されるととも
に放電部材の回転軸の偏りなどがあっても抵抗体Ｒと被
帯電体Ｄ間の放電間隙を一定に維持することができる。

第17図（ａ）は支持基体Ｓ上に数10μｍ〜数mm程度の
厚みを有する抵抗体R₁およびR₂とを放電素子として放電
間隙となる間隙ｇをおいて配置した実施例を示すもの
で、抵抗体R₁は導電接続のための導電部材M₁を介して放
電電源Ｐの一方の端子に、また抵抗体R₂は同様に導電部
材M₂を介してこの放電電源Ｐの他方の端子に接続されて
おり、上記放電間隙ｇにおける放電によって発生したイ
オンは対向した位置にある被帯電体Ｄを帯電させる。

なお、この放電電源Ｐはこれまでに説明した電源Ｐに
相当するものであるが、以下に説明するバイアス電源Pb
との区別を明瞭にするために放電電源としたものであ
る。

また、放電素子である抵抗体R₁およびR₂の抵抗値は同
一である必要はない。

このように放電部材の放電端部と被帯電体間以外に放
電間隙ｇを設けるようにすれば、この放電間隙ｇを小さ
くすることによって放電開始電圧を低下させることがで
き、低電圧駆動が可能になるので放電電源を簡易化でき
るばかりでなく放電部材と被帯電体間の間隔を数mm程度
に大きくすることができる。

バイアス電源Pbは主としてコロナ放電によって発生し
たイオンを有効に被帯電体Ｄに向けて放出させることに
よって放電効率を高めるものであって、このバイアス電
源Pbの電圧が被帯電体Ｄを載置する導電性テーブルＴと
上記一方の抵抗体R₂間に印加されているためにこの電源
Pbの極性に応じたイオンが被帯電体Ｄに向けて移動して
この被帯電体Ｄを効率よく帯電させるものであるが、こ
のバイアス電源Pbはなくても差し支えなく、そのときに
は放電電源Ｐと導電部材M₂の接続点は直接接地される。

この放電電源Ｐおよびバイアス電源Pbの供給電圧は直
流あるいは交流、さらには直流分が重畳された交流のい
ずれでもよく、抵抗体R₁，R₂および被帯電体Ｄの３者間
で放電が起こるが、これらの放電電流の配分はそれぞれ
の間隙の距離、印加電圧の極性や電圧値、さらには抵抗
体Ｒの抵抗値などによって定まる。

なお、放電電源Ｐおよびバイアス電源Pbに直流電圧を
印加することによって放電部材と被帯電体間の間隔を大
きくすることができ、さらにバイアス電源に交流電圧を
重畳すると直流電圧の細かな制御が可能となるのでこの
放電部材と被帯電体間の間隔に対する余裕度も向上す
る。

しかしながら、放電間隙ｇに沿って支持基体Ｓの表面
があるとこの表面に沿って電荷のリークが起こり、放電
が不安定になることがあるので、第17図（ｂ）の実施例
に示すようにこの間隙ｇに相当する支持基体Ｓの表面を
切込みなどによって凹部としておくことが好ましい。

第18図は支持基体Ｓ上に数10μｍ〜数mm程度の厚みを
有する抵抗体Ｒと上記第17図図示の実施例における一方
の抵抗体に代わる放電素子としての導電体Ｖとを放電間
隙となる間隙ｇをおいて配置した実施例を示すもので、
抵抗体Ｒは導電接続のための導電部材Ｍを介して放電電
源Ｐの一方の端子に、また導電体Ｖはこの放電電源Ｐの
他方の端子に接続されている。この実施例の動作は上述
の第17図図示の実施例と実質的に同一である。

第19図（ａ），（ｂ）は支持基体Ｓの１表面上に端部
が導電部材M₁，M₂を介して放電電源Ｐの一方の端子に接
続されている抵抗体R₁，R₂の中間にこの放電電源Ｐの他
方の端子に接続された導電体Ｖを間隙g₁，g₂を隔てて配
置した放電部材の実施例を示すものであり、この実施例
では抵抗体R₁，R₂および導電体Ｖとが放電素子となる。
なお、この（ｂ）図図示の実施例は上記導電体Ｖが抵抗
体Rrによって被覆されている点で（ａ）図の実施例と相
違している。

この抵抗体R₁，R₂と導電体Ｖとの間には上記放電電源
Ｐによる放電電圧が印加されており、これによって抵抗
体R₁，R₂の導電体Ｖに対向する端部である抵抗体の放電
端部とこの導電体Ｖのこれら抵抗体に対向する放電端部
の間の間隙g₁，g₂にコロナ放電が起こる。

一方、バイアス電源Pbの電圧が被帯電体Ｄを載置する
導電性テーブルＴと上記導電体Ｖ間に印加されているた
めにこの電源Pbの極性に応じたイオンが被帯電体Ｄに向
けて移動し、この被帯電体Ｄを帯電させる。

この放電電源Ｐおよびバイアス電源Pbについては先に
第17図について説明したと同様であり、バイアス電源Pb
を用いない場合には導電体Ｖとこの導電体に接続された
放電電源Ｐの一方の端子は直接接地される。

第20図はほぼ三角柱形状の支持基体Ｓの１面に抵抗体
Ｒを、他の２面に連続した導電体Ｖを設けてこの抵抗体
Ｒと導電体Ｖとを放電素子として用いた放電部材の実施
例を示すものであり、この抵抗体Ｒに放電電圧を印加す
るための導電部材Ｍが支持基体Ｓの表面に埋め込まれて
いる。

上記導電体Ｖと抵抗体Ｒとが隣接する三角柱の稜に相
当する部分では、この導電体Ｖと抵抗体Ｒとの間に放電
間隙g₁，g₂が形成されており、放電電源Ｐからの放電電
圧が導電体Ｖと抵抗体Ｒとの間に印加されるとこの放電
間隙g₁，g₂間でのコロナ放電によって発生したイオンが
被帯電体Ｄに向けて放出されてこの被帯電体Ｄを帯電さ
せる。

このとき、被帯電体Ｄに近接している放電間隙g₁から
のイオンが被帯電体の帯電に有効に利用される。したが
って、この放電部材を＋印で示したその中心を回転軸と
して回転させたときに放電間隙g₂が図の放電間隙g₁のの
位置にくることができるようにしておけば、放電間隙g₁
が経時変化などによって劣化した場合に放電間隙g₂を代
わりに使用することによってこの放電部材の寿命を延ば
すことができる。

なお、このような放電間隙の入れ替えを行わない場合
には第21図に示すように三角柱形状の支持基体Ｓの１面
に抵抗体Ｒを、他の１面にこの抵抗体Ｒの端部と隣接す
るような位置に導電体Ｖを設けることによって間隙ｇを
形成させ、これによって放電部材を構成することができ
る。

第22図（ａ），（ｂ）および（ｃ）はいずれもほぼ五
角柱形状の支持基体Ｓを用いて上記第21図に示したごと
き１つの放電間隙を形成した放電部材の実施例を示すも
ので、いずれもこの支持基体Ｓの断面の正対する辺をな
す面には導電部材M₁，M₂が設けられており、この端部か
ら五角形の頂点に延びる辺をなす２つの面には同図
（ａ），（ｂ）の実施例では共に抵抗体が、また同図
（ｃ）の実施例ではその一方に抵抗体、他方に導電体Ｖ
が放電素子としてそれぞれ設けられている。

そしてこの図（ｂ）の実施例では第17図（ｂ）につい
て説明したように抵抗体R₁，R₂間の放電間隙ｇにおける
支持基体Ｓの表面に沿っての電荷のリークを防ぐために
深い切込みを入れてある。

第23図は第20図図示の実施例におけるほぼ三角柱形状
の支持基体Ｓをほぼ四角柱形状に変更するとともにそれ
ぞれ対向する２面に抵抗体R₁，R₂および導電体V₁，V₂を
設けたものであり、その動作は第20図図示の実施例にお
けると同様であるが、４つの放電間隙g₁〜g₄が形成され
ているのでこれら放電間隙の１つの被帯電体Ｄに対向さ
せて使用するとともに支持基体Ｓの中心を回転軸として
回転させて被帯電体に対向する放電間隙を取り替えるこ
とによって放電部材の寿命をほぼ４倍にすることができ
る。

第24図および第25図は、第20図および第23図図示の実
施例においては被帯電体Ｄから離れた位置にある放電間
隙g₂，g₃，g₄において発生するイオンが有効に利用され
ないために、被帯電体Ｄに近接した放電間隙g₁にのみ放
電を行わせるようにして電力消費を節約するようにした
放電部材とその使用方法とを示すものである。

これらの実施例は、被帯電体Ｄに近接する放電間隙g₁
を挟む位置にある抵抗体および導電体のみに放電電源Ｐ
からの電圧が印加されるようにしたものであり、第24図
図示の例は、ほぼ三角柱形状の支持基体Ｓの１面に抵抗
体Ｒを他の２面に連続した導電体Ｖを設けた第20図の放
電部材の実施例について、この導電体Ｖを各面ごとの導
電体V₁，V₂に分離し、スイッチSWによって被帯電体Ｄに
近接する導電体V₁のみが放電電源に接続されて放電間隙
g₁のみでコロナ放電が行われるようにしてある。

また、第25図図示の例では、放電電源Ｐから抵抗体
R₁，R₂への接続および導電体V₁，V₂への接続をスイッチ
SW₁，SW₂で選択的に切換えて被帯電体Ｄに最も近い放電
間隙g₁のみで放電が行われるようにしている。

第26図ないし第29図は複数の放電端部を併列した設け
た実施例の断面図であり、このような構成を採ることに
よって１つの放電端部からの帯電によってはむらが生じ
る場合であっても被帯電体に均一な帯電を行うことがで
きる。

この第26図の実施例は、図では３つとして示した複数
の板状抵抗体R₁，R₂，R₃を保持部材を兼ねる導電部材Ｍ
によって一体化したものであり、これら板状抵抗体R₁，
R₂，R₃はいずれも先に第４図（ｄ）の実施例に示したよ
うに放電端部となるその先端部が半円筒状に形成されて
いるが、第１図あるいは第４図ないし第６図に示したよ
うな端部構造あるいは端部形状を有する放電部材のいず
れを用いてもよいことは明らかであろう。

第27図は第６図に示したような導電接続体Ｃと導電部
材Ｍと抵抗体Ｒとからなる放電部材の上記導電接続体お
よび導電部材とを一体化した導電部材Ｍによって複数の
抵抗体を共通保持し得るような形状に形成するとともに
抵抗体R₁，R₂，R₃をそれぞれ取付けたものである。

第28図（ａ）は第８図（ａ）に示したような丸棒状の導
電部材Ｍと同心円状に抵抗体Ｒを設けた放電部材を複数
併列に配置した実施例の断面図を示すものであり、同図
（ｂ）に示すように全体として３条の畝をもつ導電部材
Ｍを絶縁部材Ｎに埋込み、露出したこの畝に相当する部
分に抵抗体Ｒを設けるようにしてもよく、これらの実施
例では導電部材の表面が露出していないために環境の変
化に対して安定である。

第29図は第10図に示した絶縁材料からなる支持基体Ｓ
上に抵抗体Ｒを設けた複数の放電部材を導電部材Ｍによ
って併列保持したものであり、第30図（ａ）は１枚の支
持基体Ｓの両面に抵抗体を設けたもの、同図（ｂ），
（ｃ）および（ｄ）は２枚の支持基体S₁，S₂によって３
つの抵抗体R₁，R₂，R₃を設けたものである。

ところで、複写機やプリンタなどの機器で使用される
用紙としては異なる大きさのものがあり、これら機器と
しては使用される最大の幅の用紙に荷電し得るようにし
ておく必要があるが、小さな幅の用紙を使用する際には
この用紙の幅だけに荷電できればよい。

第31図は第23図に示した放電部材の斜視図であって、
同図（ａ）は絶縁性の支持基体Ｓの全長にわたって抵抗
体Ｒおよび導電体Ｖを設けたものであり、これら抵抗体
Ｒおよび導電体Ｖの全長に相当する幅の荷電を行うこと
ができるが、用紙の幅が小さければ端部からは無駄なイ
オンが発生するために荷電にむらが生じたりするばかり
でなく電力の損失もある。

したがって、同図（ｂ）の実施例に示すように用紙の
幅に合わせて抵抗体Ｒおよび導電体Ｖを設ければこのよ
うな欠点を除去することができる。

第32図は第20図に示した実施例における放電間隙g₁，
g₂の長さを変えた実施例であり、第20図について説明し
たように、この放電間隙はいずれか一方のみが有効であ
るから、長さの長い間隙g₁を用いれば大きな荷電幅が、
またこの放電部材を回転させて長さが短い間隙g₂を用い
れば小さな荷電幅が得られる。

第33図（ａ）および（ｂ）は第９図（ａ）に示した断
面三角形状の抵抗体Ｒを用いた放電部材の各稜の長さを
変えた実施例の斜視図および側面図であって、導電部材
Ｍを軸として回転させることによって放電端部となる稜
を変えることによってこの稜の長さに相当する３通りの
幅で荷電を行うことができる。また、同図（ｃ）および
（ｄ）は第９図（ｃ）に示した断面六角形状の抵抗体Ｒ
を用いた放電部材の各稜の長さを変えた実施例の斜視図
および側面図であって、上記（ａ），（ｂ）図の場合と
同様に60度ずつ回転させることによって６通りの幅で荷
電することができる。

第34図は第26図に示した実施例における併列した３つ
の抵抗体Ｒの長さをそれぞれ異ならせておき、これらの
抵抗体にスイッチSWを介して選択的に電圧を印加するこ
とによって有効な荷電幅を切替えるようにした実施例を
示すもので、同図（ａ）下面図、同図（ｂ）は側面図で
あり、同図（ｃ）は（ｂ）とは異なる方向からの側面図
であって電源Ｐとこれら抵抗体Ｒへの電圧供給を切替え
るスイッチSWを併せて示してある。

第35図は第30図（ｃ）の実施例に示した放電部材を変
形して併列した３つの抵抗体Ｒの長さをそれぞれ異なら
せておき、これらの抵抗体にスイッチSWを介して選択的
に電圧を印加することによって有効な荷電幅を切替える
ようにした実施例を示すもので、同図（ａ）は下面図、
同図（ｂ）は側面図であって電源Ｐとこれら抵抗体Ｐへ
の電圧供給を切替えるスイッチSWを併せて示してある。

〔発明の効果〕

本発明は抵抗体表面を放電端部として用いるものであ
るため、この抵抗体が縦横の抵抗マトリックスを形成す
るので導電性の放電電極を用いたときのような局部的な
放電破壊を起こすことがなく、仮に放電端部と被帯電体
間の空隙が導電体によって部分的に埋まったり直接接触
したような場合でもその他の部分での放電が停止するよ
うなことがないという効果が達成されるばかりでなく、
エネルギーの利用効率が高く、オゾンの発生量を最小限
に抑えて被帯電体が機械的、物理的、化学的な損傷を生
じないようにした放電部材が得られる。

被帯電体に対向する表面を放電端部とした上記の抵抗
体表面の一部を絶縁皮膜で覆うことによって水分の吸着
や汚れによる影響を防止することができる。

さらに、抵抗体の放電端部と被帯電体との間隔を維持
するための間隔部材を放電部材と一体的に設けたたり、
導電部材とその表面を被覆する抵抗体が断面同心形状を
なすとともにその外側に絶縁体からなる環状の間隔部材
を嵌着してこの間隔部材の外表面が被帯電体に接触する
ように上記導電部材を軸として回転自在に保持するよう
にして、放電端部と被帯電体との間隔を一定に保つよう
にした荷電装置を得ることができる。

また、支持基体上に設けられた少なくとも一方が抵抗
体からなる放電素子を用いてその間隙を放電間隙として
荷電装置を構成することができ、この支持基体を多角柱
形状とするとともに回転可能に保持することによって複
数の放電間隙を選択的に使用することができ、放電部材
の寿命を実質的に延ばしたり、用紙の幅に合わせて荷電
を行うことができる。

また、本発明による放電部材は小型に構成できること
から複数の放電部材を併列に配置することができるの
で、荷電を均一にすることが可能になり、あるいは放電
部材などの実効的な長さを変えることによって異なる大
きさの用紙にそれぞれ最適な荷電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す図、 第２図は本発明による荷電装置の電気的等価回路を示す
図、 第３図は本発明による荷電装置の特性を示すグラフ、 第４図ないし第35図はそれぞれ本発明の異なる実施例を
示す図、 第36図は従来の荷電装置の例を示す図である。

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源に接続される導電部材とその表面を包
   囲する断面輪郭が多角形柱状の10⁶ないし10¹¹Ω・cmの
   抵抗値を有する抵抗体からなる放電部材が、この抵抗体
   の断面輪郭の多角形柱状の稜の１つが放電端部となるよ
   うに被帯電体に空隙をおいて対向配置されることを特徴
   とする放電部材。
2. 【請求項２】断面が星形状の電源に接続される導電部材
   とその表面を包囲するとともにその断面輪郭が上記導電
   部材の星形状の突出部の方向の稜を持つ多角形柱状の10
   ⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体からなる放
   電部材が、その抵抗体の稜の一つが放電端部となるよう
   に被帯電体に空隙をおいて対向配置されることを特徴と
   する放電部材。
3. 【請求項３】断面が星形状の電源に接続される導電部材
   とその表面を包囲するとともにその断面輪郭が上記導電
   部材の星形状の突出部の方向でその少なくとも１つの長
   さが他の稜の長さと異なる稜を持つ多角形柱状の10⁶な
   いし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体からなる放電部
   材が、その抵抗体の稜の１つが放電端部となるように被
   帯電体に空隙をおいて対向配置されることを特徴とする
   放電部材。
4. 【請求項４】板状の絶縁部材の一方の表面に形成された
   10⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体層の一端
   を電源に接続するとともにこの抵抗体層の他端を放電端
   部として被帯電体に空隙をおいて対向配置したことを特
   徴とする放電部材。
5. 【請求項５】被帯電体に空隙をおいて対向する10⁶ない
   し10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体表面の放電端部が
   ナイフエッジ状に形成されていることを特徴とする放電
   部材。
6. 【請求項６】板状絶縁部材上の10⁶ないし10¹¹Ω・cmの
   抵抗値を有する抵抗体層を板状絶縁部材とともに挟持す
   る導電部材を電源に接続するようにしたことを特徴とす
   る荷電装置。
7. 【請求項７】板状支持基体のほぼ同一平面上に少なくと
   も一方が10⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体
   である一対の放電素子を放電間隙を置いて対向させたこ
   とを特徴とする荷電装置。
8. 【請求項８】ほぼ多角形状の支持基体の隣接する面に設
   けられた少なくとも一方が10⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗
   値を有する抵抗体である放電素子間で放電させるように
   したことを特徴とする荷電装置。
9. 【請求項９】ほぼ多角形状の支持基体の面に設けられた
   放電素子によって複数の放電間隙が形成されていること
   を特徴とする請求項８に記載の荷電装置。
10. 【請求項１０】表面に放電素子が設けられたほぼ多角形
    状の支持基体が回転可能に支持されており、支持基体を
    回転させることによって異なる放電間隙が荷電のために
    使用されることを特徴とする請求項９に記載の荷電装
    置。
11. 【請求項１１】放電に用いられる放電素子のみに選択的
    に放電電圧を印加するようにしたことを特徴とする請求
    項８ないし10に記載の荷電装置。
12. 【請求項１２】10⁶ないし10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する
    板状抵抗体の一方の縁部に導電部材を設けて他端を放電
    端部とした放電部材の側縁に、この放電部材の導電部材
    と板状抵抗体の合計の長さより長い絶縁腕を取付けると
    ともにこの絶縁腕を回転可能に軸支し、この絶縁腕の先
    端を被帯電体に圧接することによって板状抵抗体の放電
    端部と被帯電体との間隔を維持することを特徴とする荷
    電装置。
13. 【請求項１３】導電部材とその表面を被覆する10⁶ない
    し10¹¹Ω・cmの抵抗値を有する抵抗体が断面同心円状を
    なすとともにその外側に絶縁体からなる環状の間隔部材
    を嵌着し、この間隔部材の外表面が被帯電体に接触する
    ように上記導電部材を軸として回転自在に保持するよう
    にしたことを特徴とする荷電装置。