JP3054004B2 - コロナ放電装置 - Google Patents

コロナ放電装置

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JP3054004B2 JP5240215A JP24021593A JP3054004B2 JP 3054004 B2 JP3054004 B2 JP 3054004B2 JP 5240215 A JP5240215 A JP 5240215A JP 24021593 A JP24021593 A JP 24021593A JP 3054004 B2 JP3054004 B2 JP 3054004B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば電子複写機の
ような電子写真プロセスに使用される、コロナ放電現象
を応用して被帯電物を均一に帯電させるコロナ放電装置
の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3はコロナ放電装置を有する電子複写
機の構成図である。この複写機は光走査による原稿から
の反射光Lが外周面上に露光される感光体ドラム5を備
えている。この感光体ドラム5はアルミニウム等の導電
性材料を素材としたドラム状の基体を回転自在に軸支
し、基体表面にたとえば有機光導電体からなる光導電層
を形成したものであり、装置内で矢印A方向に回転駆動
される。そして、上記の感光体ドラム5は、均一帯電さ
れた外周面に前述の反射光Lが露光されることで、この
外周面に原稿の画像パターンに応じた静電潜像を形成す
るようになっている。感光体ドラム5の周囲には、感光
体ドラム5の外周面を所定電位に帯電させる帯電チャー
ジャー6と、感光体ドラム5に形成された静電潜像をト
ナーTによってトナー像として顕像化する現像ユニット
7と、感光体ドラム5に形成されたトナー像を転写紙P
に転写する転写ローラ8と、感光体ドラム5に残留する
トナーTを回収するクリーナユニット9と、感光体ドラ
ム5に残留する電荷を除去する除電ランプ10とがそれ
ぞれ配設されている。また、上記のように感光体ドラム
5と転写ローラー8との間で搬送される転写紙Pの搬送
方向(矢印B方向)の下流側には、転写されたトナー像
を転写紙P上に定着させる定着ユニット11が設けられ
ている。
【0003】帯電チャージャー6は断面がコの字形のシ
ールドケース6a内に、たとえば、後述の図4に示すコ
ロナ放電装置6cが、このシールドケース6aに支持さ
れ配設された構成となっている。コロナ放電装置6cの
共通電極4には高圧電源+V ccが接続されており、この
高圧電源+Vccから−3.5kVの高電圧が印加される
ことで、各放電電極に先端部よりコロナ放電を発生させ
て感光体ドラム5の外周面を帯電させる。また、シール
ドケース6aの感光体ドラム5側に設けたグリッド電極
6bは、高圧電源+Vccから−620Vの電圧が印加さ
れることにより、放電電極2からの放電電流を制御し、
感光体ドラム5の外周面の帯電電位を所定電位である−
600Vに設定制御している。
【0004】このような電子複写機,プリンタ等電子写
真プロセスに用いられるコロナ放電装置としては、直径
50〜100μmのタングステンワイヤに5〜10kV
の高電圧を印加し、これによって発生したイオンを感光
体表面に移動させて帯電を行なう方式のものが知られて
いる。しかしながら、この方式は放電を安定化させるた
めにタングステンワイヤから一定距離を隔ててシールド
ケースを配置しており、さらに感光体上の帯電を均一化
するために制御電極としてグリッド電極を設けているも
のもあるが、このシールドケースやグリッド電極に対す
るタングステンワイヤからの必要以上の放電のため、オ
ゾンの発生量が多く、画像の劣化を招いたり、人体に悪
影響を与えてしまうという問題がある。
【0005】また、近年たとえば特開昭63−1527
2号公報に開示されているように、タングステンワイヤ
の代わりに針状電極や鋸歯状に形成した放電電極を用い
たコロナ放電装置が提案されている。この形式のコロナ
放電装置は、ワイヤ形式のものに比べ顕著な構造的およ
び作動的利点を有しており、比較的構造強度が高くかつ
必要印加電圧が低い。
【0006】しかしながら、各放電電極先端の形状ばら
つき,破損,汚染等により各放電電極間での放電が不均
一であり、均一な帯電を得るためには、必要以上の放電
電流を流さねばならず、ワイヤ方式の1/5程度ではあ
るが依然としてオゾンの発生量が多い。
【0007】この問題の解決法の1つとして、特開平5
−2314号公報に開示されているように、各放電電極
を別個の抵抗を介して電源に接続することにより、放電
電極各々に流れる電流を制御,安定化する技術が知られ
ている。
【0008】図4はこの種のコロナ放電装置の一例の平
面図である。絶縁性基板1上に共通電極4が形成され、
共通電極4と一定間隔を隔てて針状の複数の放電電極
2,2…がピッチp(たとえば2mm)の間隔で配設さ
れている。共通電極4と各々の放電電極2とは500M
Ω等の抵抗値を有する抵抗体3−1で電気的に接続され
ている。この抵抗体3−1は、環境変化に対し安定した
抵抗値を示すもの、またはモールディング等の手段によ
り環境変化による影響を除外するよう構成されたもので
ある。この抵抗体3−1により共通電極4に印加された
電圧を一定電圧降下させることにより、各放電電極2か
ら放電される放電電流を安定,均一化させる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】複数の放電電極を用い
たコロナ放電装置は、ワイヤ形式に比してかなり改善さ
れてはいるが、これらコロナ放電装置すべてにおいて、
その放電特性が周囲環境の影響を受け高温高湿下では放
電特性が悪化し、均一な帯電特性を得ようとした場合、
より多くの放電電流が必要となり、結果として駆動電圧
が高く、オゾンの発生量が多くなるといった問題があっ
た。
【0010】一般に放電はパッシェンの法則に示される
ように、気体の密度の影響を受けるが、さらに、空気中
の湿度が増加すると空気の絶縁度が低下するから湿度の
影響も大きいと考えられる。しかしながら従来はこれら
に対する考慮はされていなかった。
【0011】本発明者は湿度および温度とコロナ放電の
関係について検討した。図5は図4に示されるコロナ放
電装置の使用状態における環境による放電特性を調べた
結果である。縦軸は帯電ばらつきを示し横軸は1ピン当
り放電電流を示している。高温高湿(たとえば、35
℃,80%,以下HHと呼ぶ)環境下では常温常湿(た
とえば、25℃,50%,以下NNと呼ぶ)、低温低湿
(たとえば、15℃,20%,以下LLと呼ぶ)環境下
に比べ均一な帯電電位(帯電ばらつき30V以下)を得
るために必要な放電電流は約1.5〜2倍に増加する。
このような環境条件変化を考慮して、HH環境下におい
ても均一帯電が得られるよう1ピン当りの放電電流値を
1.5μA以上に設定すると、駆動電圧が高くなるばか
りか、放電特性の安定しているNN,LL環境条件下に
おいても不必要に多大の放電電流を流すことになってし
まい、結果としてオゾンの発生量も多くなる。
【0012】本発明者らは、環境条件によるオゾンの発
生量について鋭意実験検討を行なった。図6はその実験
結果である。すなわち放電電流が等しい場合、HH環境
下ではLL環境下に比べオゾンの発生量が約1/2に減
少するという結果を得た。また、同一環境下ではオゾン
の発生量は放電電流にほぼ比例するという結果を得た。
これらの結果から、均一帯電を得るためHH環境下での
放電電流をLL環境下での放電電流の2倍に設定しても
オゾンの発生量はLL環境と同等であることがわかっ
た。本発明の目的は、均一な帯電特性が得られ、オゾン
の発生を抑制でき、駆動電圧を低減することが可能なコ
ロナ放電装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によるコロナ放電
装置は、複数の放電電極をそれぞれ抵抗体を介して共通
の電圧源に接続し、抵抗体は環境の湿度の変化、または
温度および湿度の変化に反比例して抵抗値が変化する特
性を有するものを用いる。
【0014】
【作用】本発明によれば、各放電電極に接続された抵抗
体がHH環境下で抵抗が低下するので、自動的に放電電
流が増加し、HH環境下でも均一な帯電特性を実現す
る。このときのオゾン発生量は、先に述べた理由により
NN,LL環境下と変わらない。また、オゾンの発生し
やすいLL環境下では、抵抗体の抵抗値が上昇し放電電
流が抑えられるためオゾンの発生が抑制される。また環
境条件により抵抗体の抵抗値が変化するので、駆動電圧
も低く抑えられる。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例の平面図であり、図
2はその回路図である。絶縁性基板1上に共通電極4が
形成されており、この共通電極4から一定間隔を隔てて
尖った先端を有する複数の放電電極2,2…が絶縁性基
板1上に配設されている。放電電極2は厚さ0.1mm
のステンレス板からエッチングにより作製され、総電極
数はたとえば107個で各電極間のピッチpはたとえば
2mmであり、放電電極先端が絶縁性基板1の端部から
突出している量dはたとえば2mmとなるように絶縁性
基板1に接着されている。共通電極4と107個の放電
電極2とはそれぞれ107個の抵抗体3を介して電気的
に接続されている。共通電極4は高圧電源Vcc(3.5
kV)に接続されており、この高圧電源Vccにより一定
電圧に定電圧制御されることにより、各放電電極先端部
からコロナ放電を発生させて感光体ドラム5の外周面を
帯電させる。
【0016】次に、抵抗体3について説明する。前述の
ように均一帯電を得るために必要な放電電流量は、高温
高湿になるほど多くなるので、抵抗体3にHH環境下で
抵抗値が低下し、LL環境下で抵抗値が上昇する特性を
持たせることで、自動的にHH環境で放電電流量を増加
し、LL環境で放電電流量を減少させることができる。
このような特性を有する抵抗体の材質としては、たとえ
ばポリウレタン,EPDM,ポリカーボネート,ナイロ
ン,ポリイミド等の絶縁性高分子有機材料に、カーボン
粉末,カーボンファイバ,金属粉,グラファイト等の導
電性フィラーを分散、あるいは、ハロゲン酸素酸塩,過
ハロゲン酸素酸塩,過塩素酸リチウム等イオン導電性を
示すアルカリ金属塩をドーピングすることにより、所定
の電気抵抗を有するものがある。抵抗体3としてはこれ
らに限定されるものではなく、電気抵抗が環境条件の影
響を受け、HH状態で電気抵抗が下がり、LL環境下で
電気抵抗が上がる特性を有する抵抗体であればよい。
【0017】下記の表1は従来のコロナ放電装置の放電
特性を示し、表2は本発明によるコロナ放電装置の放電
特性を示す。表2におけるコロナ放電装置に用いられた
抵抗体3は、ポリカーボネートの基材にカーボンを分散
させたものを厚さ0.1mmのシート状に形成したもの
である。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】表2に示すように、抵抗体の抵抗値はNN
環境下の500MΩからHH環境下では230MΩに低
下し、LL環境下では700MΩに上昇する特性を有す
る。したがって、放電電流(放電電極1ピン当り)もN
N環境下の1μAから、帯電特性の悪いHH環境下では
1.5μAに増加し、帯電特性の良いLL環境下では
0.8μAに抑制される。
【0021】また、表1と表2を比較すればわかるよう
に、本発明によるコロナ放電装置では、駆動電圧は従来
のコロナ放電装置に比べ400V低く、またオゾン発生
量も従来方式がLL環境下で最大0.12ppm発生す
るのに対し、すべての環境条件下で約0.06ppmと
従来方式の1/2の発生量となった。
【0022】このコロナ放電装置を有する図3のような
電子写真装置の感光体ドラム5上の帯電電位を測定した
結果、オゾン発生量が少ないのにもかかわらず、各環境
条件下で、従来のコロナ放電装置を用いた電子写真装置
と同等の帯電特性(帯電ばらつき30V以下)が得られ
ることおよび、ハーフトーンの原稿を用いたコピーテス
トでも、従来方式と同等のコピーサンプルが得られるこ
とを確認した。
【0023】本実施例では、特に電子写真装置の帯電装
置について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、たとえば電子写真装置の転写装置,除電装
置,剥離装置等のコロナ放電装置にも適用されることは
言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明によるコロナ放電
装置では、各放電電極に挿入された抵抗体が環境の変化
に反比例して抵抗値が変化するので、自動的に放電電流
が制御され環境が変化しても均一な帯電特性が得られ
る。またオゾンの発生しやすいNN、LL環境下では放
電電流が抑えられるためオゾンの発生が抑制される。ま
た駆動電圧も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の平面図である。
【図2】図1の装置の回路図である。
【図3】電子複写装置の構成図である。
【図4】従来のコロナ放電装置の平面図である。
【図5】環境条件による帯電特性のグラフである。
【図6】環境条件によるオゾン発生量のグラフである。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 放電電極 3 抵抗体 4 共通電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横田 昌吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 沢井 宏之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−2314(JP,A) 特開 平1−158471(JP,A) 特開 平1−235970(JP,A) 特開 平5−119569(JP,A) 特開 昭64−105977(JP,A) 特開 昭50−144419(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02 G03G 15/16 102 G03G 21/06 H01T 19/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の放電電極を備え、各放電電極がそ
    れぞれ抵抗体を介して共通の電圧源に接続されたコロナ
    放電装置において、抵抗体は環境の湿度の変化に反比例
    して抵抗値が変化する特性を有していることを特徴とす
    るコロナ放電装置。
  2. 【請求項2】 複数の放電電極を備え、各放電電極がそ
    れぞれ抵抗体を介して共通の電圧源に接続されたコロナ
    放電装置において、抵抗体は環境の温度および湿度の変
    化に反比例して抵抗値が変化する特性を有していること
    を特徴とするコロナ放電装置。
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