JPH04251876A - スコロトロン帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】カラー複写機、ファクシミリ、プ
リンター等の電子写真記録装置等に用いられるスコロト
ロン帯電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置では
、静電潜像を形成する為に予め像担持体である感光体を
一様に帯電する必要がある。例えば有機感光体を用いる
場合には一般的に感光体をマイナス極性に帯電している
。良く知られているように、マイナス極性のコロナ放電
は非常に不均一であり、通常のコロトロン方式では帯電
電位のムラが発生してしまう。この不均一な放電は、マ
イナス放電が主に放電電極表面での電子放出によるもの
であるために、放電電極材質の均一性に影響されやすい
ことが原因であるとされている。

【０００３】そこで、マイナス放電の不均一を解決する
ため、放電電極と感光体との間にグリッドを設け、グリ
ッド電圧の制御により、感光体に流れるコロナ電流を制
御することで感光体の帯電電位を均一にするスコロトロ
ン帯電装置が考案され、一般に用いられている。このス
コロトロン帯電装置は、感光体の帯電電位の充分な均一
性を得るため、感光体に対するコロナ電流が帯電装置の
感光体に対する開口領域内で出来る限り均一になるよう
に設計されてきた。具体的には、グリッドの開口を、帯
電装置の開口領域内で出来る限り均一且つ密にする等の
方法によって、グリッドのコロナ電流制御効果を上げる
ように設計されてきた。

【０００４】図１は、従来のスコロトロン帯電装置１を
示すものである。このスコロトロン帯電装置１は、ケー
シング２、放電ワイヤー４、グリッド３を備えている。 このケーシング２は、紙面に垂直な方向が長手方向であ
る細長い直方体形状で、矢印方向に相対移動する被帯電
体である感光体８の表面に対向する側が、幅（短手方向
の長さ）１８ｍｍの開口になっている。放電ワイヤー４
は直径０．０６ｍｍのタングステンからなり、ケーシン
グ２の略中央でケーシング２長手方向に延在して、感光
体８表面との距離は１０ｍｍに設定されている。グリッ
ド３は、ステンレスからなる直径０．１５ｍｍのグリッ
ドワイヤー３ａが、上記開口に２ｍｍピッチで９本設け
られて（感光体８移動方向上流側から第１ワイヤー〜第
９ワイヤー）構成されており、各グリッドワイヤー３ａ
と感光体８表面との距離は１ｍｍになっている。このス
コロトロン帯電装置１で、放電ワイヤー４への印加電圧
をマイナス５．６ＫＶ、各グリッドワイヤー３ａへの印
加電圧をマイナス７５０Ｖにし、ケーシング２開口から
感光体８表面に流れ得るコロナ電流量を、図２に示す測
定器５を用いて測定した結果を図３（ｂ）に示す。図２
において、この測定器５は放電ワイヤー４等と並行に延
在する幅０．５ｍｍの測定電極６と、この測定電極６を
囲むアース電極７とを備え、測定電極６に流れる電流を
電流計で測定するものである。図３（ｂ）はこの測定器
５を、感光体８表面のスコロトロン帯電装置１に対する
相対移動と同様にグリッドワイヤー３ａから１ｍｍの距
離で矢印方向に移動させた場合の、測定電極６に流れる
電流量をグラフにしたものであり、横軸にケーシング２
開口下での位置（移動速度と時間から求める）ｌ、縦軸
に測定電流量を取っている。このグラフから判るように
、グリッド３による電流制御効果は開口領域内で略一定
で、感光体８表面に流れ得るコロナ電流は放電ワイヤー
４と感光体８表面との距離が最短になる開口領域幅方向
の中央で最大になるものの全体的には略均一になってい
る。

【０００５】しかしながら、このようにしてグリッド３
のコロナ電流制御効果を上げることは、逆にグリッド３
の汚れに非常に敏感になってしまう結果をもたらした。 電子写真画像形成装置は、潜像を顕像化するためにトナ
ーが用いられ、乾式のトナーを使用するプロセスでは装
置内にトナーが飛散しやすい。このトナーは、一般的に
樹脂からなる高抵抗物質であるため飛散トナーがグリッ
ド３（特に放電電極面側）に付着すると、コロナ電流制
御効果が低減し、その部分は感光体８に対し多くのコロ
ナ電流が流れ帯電電位が狙いの電位よりも高い（絶対値
が大きいことを意味する。以下、同様。）電位になって
しまう。この結果、トナーが付着しているグリッド３領
域を通過する電流によって帯電された感光体８部分は、
トナーが付着していないグリッド３領域を通する電流に
よって帯電された感光体８部分よりも帯電電位が高くな
って、電位むらを生じるという問題点があった。

【０００６】例えば、上記の図１に示す一様帯電用のス
コロトロン帯電装置１において、上記の放電ワイヤー４
印加電圧及びグリッドワイヤー３ａ印加電圧で、感光体
８表面の目標電位Ｖ０としてマイナス８００Ｖを得るこ
とが出来るが、全てのグリッドワイヤー３ａの長手方向
の特定部分にトナーを付着させて、実際に複写を行なっ
たところ、電位むらによって複写画像中の、このトナー
付着部に対応する部分が、他の部分よりも高濃度になっ
た。特に中間濃度（灰色）のベタ画像部では、トナー付
着部に対応する部分が黒スジという形で顕著に現われた
。

【０００７】この場合、グリッド３による電流制御効果
は開口領域の幅方向で均一であり、且つ、帯電能力は放
電ワイヤー４と感光体８との距離が最短となる開口の幅
方向中央領域が最大になるので、通過する全てのグリッ
ドワイヤー３ａ部分（長手方向での部分を意味する。以
下、同様。）にトナーが付着していない感光体８表面部
分は、開口領域の幅方向における電位の推移を示した、
図３（ｃ）中の実線イで示すように電位が上昇して目標
電位Ｖ０になる一方、通過する全てのグリッドワイヤー
３ａ部分にトナーが付着している感光体８表面部分は、
図３（ｃ）中の破線ロで示すように、比較的高電位のレ
ベルで電位が上昇して目標電位よりも高い帯電電位にな
っているものと考えられる。この図３（ｃ）中の実線イ
，破線ロから判るように、感光体８の電位は開口の幅方
向中央領域で、グリッド印加電圧等で定まる飽和電位に
達し、この時の電位むらは、開口幅方向でこれより感光
体８移動方向下流側の領域では何ら補正されることなく
そのまま維持される。尚、この例ではグリッド３による
電流制御効果により放電ワイヤー４の放電むらによる複
写画像中の白すじは発生しなかった。

【０００８】従来は、このような電位むらの発生を防止
する為に、各プロセスユニットにおいてトナー飛散防止
のシールを充分に行なうとか、飛散トナーがグリッド３
に付着しないよう空気流を発生させるなどの努力が払わ
れてきたが、これらの努力は結果的にコストの上昇とな
り、低コスト化が進む現状とは合わなくなってきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の問題点
に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、
グリッドが多少汚れても、被帯電体表面の帯電むらが発
生しないスコロトロン帯電装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、相対移動を行なう被帯電体表
面に対向する開口と、放電電極から被帯電体表面に流れ
るコロナ電流を制御すべく該開口に設けられ且つ所定電
圧が印加されたグリッドとを備えたスコロトロン帯電装
置において、グリッドを通過して該被帯電体表面に流れ
得るコロナ電流量が、該開口における該相対移動方向で
異なるように構成し、且つ、グリッド内の他の領域に比
して該コロナ電流量が大きいグリッド領域を通過して該
被帯電体表面に流れるコロナ電流によって、該被帯電体
表面を最終的に目標電位に帯電させるように構成したこ
とを特徴とするものであり、請求項２の発明は、相対移
動を行なう被帯電体表面に対向する開口と、放電電極か
ら被帯電体表面に流れるコロナ電流を制御すべく該開口
に設けられ且つ所定電圧が印加されたグリッドとを備え
たスコロトロン帯電装置において、グリッドを通過して
該被帯電体表面に流れ得るコロナ電流量が、該開口にお
ける該相対移動方向で異なるように構成し、且つ、グリ
ッド内の他の領域に比して該コロナ電流量が大きいグリ
ッド領域を、該放電電極と該被帯電体表面との距離が最
短になる領域から外れた領域に設定することを特徴とす
るものであり、請求項３の発明は、相対移動を行なう被
帯電体表面に対向する開口と、放電電極から被帯電体表
面に流れるコロナ電流を制御すべく該開口に設けられ且
つ所定電圧が印加されたグリッドとを備えたスコロトロ
ン帯電装置において、グリッドを通過して該被帯電体表
面に流れ得るコロナ電流量が、該開口における該相対移
動方向で異なるように構成し、且つ、グリッド内の他の
領域に比して該コロナ電流量が大きいグリッド領域を、
グリッド内の他の領域に比して該コロナ電流を制御する
度合いが大きいグリッド領域から外れた領域に設定する
ことを特徴とするものであり、請求項４の発明は、請求
項１、２又は３のスコロトロン帯電装置において、上記
グリッドが互いに幅が異なる複数の開口を形成する電極
部材によって構成され、上記の、グリッド内の他の領域
に比して該コロナ電流量が大きいグリッド領域は、グリ
ッド内の他の領域に比して該開口の幅が広い領域になっ
ていることを特徴とするものであり、請求項５の発明は
、請求項１、２又は３のスコロトロン帯電装置において
、上記グリッドが互いに異なる電圧が印加される複数の
電極部材によって構成され、上記の、グリッド内の他の
領域に比して該コロナ電流量が大きいグリッド領域は、
グリッド内の他の領域に比して上記放電電極との印加電
圧差が小さい領域になっていることを特徴とするもので
ある。

【００１１】

【作用】本発明は、グリッドを通過して該被帯電体表面
に流れ得るコロナ電流量が、該開口における該相対移動
方向で異なるように構成し、これにより、グリッド汚れ
の影響を受けにくい、通過し得るコロナ電流が相対的に
大きい領域を設け、この領域を通過するコロナ電流によ
って、グリッド汚れの影響を受けやすい、通過し得るコ
ロナ電流が相対的に小さい領域を通過したコロナ電流に
よって発生したところの該被帯電体表面の帯電むらを補
正するように作用するものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を電子写真複写機の一様帯電用
に用いるスコロトロン帯電装置に適用した一実施例につ
いて説明する。本実施例に係るスコロトロン帯電装置は
、図１に示す従来のスコロトロン帯電装置１のグリッド
ワイヤー３ａの内、第２ワイヤーと第８ワイヤーを取除
いたものである（図５（ａ）参照）。そして、放電ワイ
ヤー４への印加電圧をマイナス５．６ＫＶ、各グリッド
ワイヤー３ａへの印加電圧をマイナス７１０Ｖにして図
１のスコロトロン帯電装置１と同じく感光体８表面の目
標電位Ｖ０としてマイナス８００Ｖを得ることが出来る
。

【００１３】このスコロトロン帯電装置１で、図１のス
コロトロン帯電装置１におけると同様に、図２に示す測
定器５を用いてその測定電極６に流れる電流量を測定し
たところ、図５（ｂ）示す結果を得た。このグラフから
判るように、第２ワイヤー、第８ワイヤーが取り除かれ
ている開口領域の幅方向両端側それぞれに、グリッド３
による電流制御効果が比較的小さく、感光体８に流れ得
るコロナ電流量が比較的大きな領域が形成されている。

【００１４】このスコロトロン帯電装置１で、図１のス
コロトロン帯電装置１におけると同様に、全てのグリッ
ドワイヤー３ａの長手方向の特定部分にトナーを付着さ
せて、実際に複写を行なったところ、電位むらによる複
写画像中の黒スジは発生しなかった。

【００１５】これは、上記のように、グリッド３による
電流制御効果が比較的小さく、感光体８に流れ得るコロ
ナ電流量が比較的大きな領域が、放電ワイヤー４と感光
体８表面との距離が最短となる領域である開口領域の幅
方向の中央領域から外れた領域に形成されていることか
ら、開口領域の幅方向における感光体８表面の電位の推
移を示した、図５（ｃ）中の実線イ（通過する全てのグ
リッドワイヤー３ａ部分にトナーが付着していない感光
体８表面部分の電位の推移），破線ロ（通過する全ての
グリッドワイヤー３ａ部分にトナーが付着している感光
体８表面部分の電位の推移）で示すように電位が上昇し
ている為と考えられる。即ち、図３（ｃ）に示す従来の
スコロトロン帯電装置１と異なり、実線イ、破線ロのい
ずれも、放電ワイヤー４と感光体８表面との距離が最短
となる領域である開口領域の幅方向の中央領域において
は、感光体８表面の電位は上昇中で、この領域よりも感
光体８移動方向下流側の、電流制御効果が小さい領域で
飽和し、且つ、このコロナ電流が相対的に大きい領域は
、グリッド３によりコロナ電流が制御されながらもそれ
が完全ではなくてグリッド３汚れの影響を受けにくい。 これにより、この飽和領域よりも感光体８移動方向上流
側のグリッド３により比較的完全にコロナ電流が制御さ
れている領域において、グリッド３へのトナー付着によ
る感光体８の電位むらが発生しても、それより下流側の
電流制御効果が小さくなる領域にて、最終的に電位むら
が補正されて目標電位Ｖ０になる。

【００１６】又、このスコロトロン帯電装置１において
は、飽和領域で電流制御効果が比較的小さいにも拘らず
、放電ワイヤー４の放電むらによる複写画像中の白スジ
も発生しなかった。これは、上記飽和領域においては、
放電ワイヤー４と感光体８表面の距離が比較的大きくな
るため、放電により生じたコロナイオンの空間的な分散
が大きくなり、これにより、放電むらが緩和されて顕在
化しなくなったと考えられる。

【００１７】尚、比較のために、図１に示す従来のスコ
ロトロン帯電装置１の第５ワイヤーのみを取り除いた、
図４（ａ）のスコロトロン帯電装置１について、上記実
施例と同様に、グリッドワイヤー３ａの一部にトナーを
付着させて複写を行なったところ、図１のスコロトロン
帯電装置１ほどではないが、グリッド３汚れによる黒ス
ジが発生した。又、放電ワイヤー４の放電むらによる白
スジも発生した。この最の目標電位Ｖ０としてマイナス
８００Ｖを得るために、放電ワイヤー４へマイナス５．
６ＫＶ、各グリッドワイヤー３ａへマイナス６９５Ｖを
印加した。

【００１８】図２に示す測定器５による開口領域におけ
るコロナ電流量の測定の結果を示す図４（ｂ）のグラフ
から判るように、放電ワイヤー４と感光体８表面との距
離が最短になる領域のグリッドワイヤー３ａが取り除か
れてグリッド３による電流制御効果が小さくなるので、
この領域でのグリッド３汚れによる電位むらは減少する
が、それに相反して放電ワイヤー４の放電むらが顕在化
してしまう。更に、図３（ｃ）を用いて説明した従来技
術と同様に、この領域で感光体８電位が飽和するので（
図４（ｃ）参照）、この領域で発生した電位むらは、こ
れより下流側の領域では何ら補正されることなくそのま
ま維持される。この結果、グリッド３の汚れによる黒ス
ジばかりでなく、放電ワイヤー４の放電むらによる白ス
ジも発生したものと考えられる。

【００１９】以上のように、本実施例においては、グリ
ッド３のトナー汚れが生じても黒スジが発生せず、且つ
、放電ワイヤー４の放電むらによる白スジの発生も防止
出来、これにより、トナー飛散防止シールやスコロトロ
ン帯電装置１近傍の空気流についての対策が無くても、
スコロトロン帯電装置１の構成のみで、電流制御性のあ
るグリッド３汚れに強い低コストなスコロトロン帯電装
置１が得られる。

【００２０】尚、本実施例においては、複数のグリッド
ワイヤー３ａを並行に設けてグリッド３を構成したもの
であるが、これに限られるものではなく、例えば格子状
の電極部材を用いてグリッドを構成するものにも適用す
ることが出来る。この場合は格子の空隙部分を広くする
ことによってコロナ電流が相対的に大きくなる領域を形
成することが出来る。

【００２１】又、グリッドワイヤー３ａのピッチや格子
の空隙部分の大きさなどの、グリッドの開口幅は一定に
して、通過するコロナ電流量を大きくするグリッド領域
のグリッド電圧を高くしても良い。

【００２２】

【効果】請求項１の発明によれば、グリッド汚れの影響
を受けにくい、通過し得るコロナ電流が相対的に大きい
領域を設け、この領域を通過するコロナ電流によって、
グリッド汚れの影響を受けやすい、通過し得るコロナ電
流が相対的に小さい領域を通過したコロナ電流によって
発生したところの該被帯電体表面の帯電むらを補正する
ので、グリッドが多少汚れても、被帯電体表面の帯電む
らが発生しないスコロトロン帯電装置を提供することが
出来るという優れた効果がある。

【００２３】又、請求項２の発明によれば、グリッド内
の他の領域に比して該コロナ電流量が大きいグリッド領
域を、該放電電極と該被帯電体表面との距離が最短にな
る領域から外れた領域に設定するので、放電電極の放電
むらを緩和することが出来る。

【００２４】更に、請求項３の発明によれば、グリッド
内の他の領域に比して該コロナ電流量が大きいグリッド
領域を、グリッド内の他の領域に比して該コロナ電流を
制御する度合いが大きいグリッド領域から外れた領域に
設定するので、該コロナ電流量が大きいグリッド領域に
おけるトナー汚れによる電位むらを比較的小さくするこ
とが出来る。

【００２５】又、請求項４の発明によれば、グリッドが
互いに幅が異なる複数の開口を形成する電極部材によっ
て構成し、上記の、グリッド内の他の領域に比して該コ
ロナ電流量が大きいグリッド領域は、グリッド内の他の
領域に比して該開口の幅が広い領域になっているので、
グリッドの機械的構造の変更のみで、グリッドのトナー
汚れによる電位むらを、防止乃至は小さくすることが出
来る。

【００２６】更に、請求項５の発明によれば、グリッド
内の他の領域に比して該コロナ電流量が大きいグリッド
領域は、グリッド内の他の領域に比して上記放電電極と
の電位差が小さい領域になっているので、グリッド内の
特定領域へのグリッドバイアスを変更するのみで、グリ
ッドのトナー汚れによる電位むらを、防止乃至は小さく
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスコロトロン帯電装置の概略構成図であ
る。

【図２】スコロトロン帯電装置のコロナ電流量を測定す
る為の測定器の概略構成図である。

【図３】図１のスコロトロン帯電装置を説明するための
図であり、（ａ）はその概略構成図、（ｂ）はコロナ電
流量を示すグラフ、（ｃ）はその開口領域通過中の感光
体８表面の電位の推移を示すグラフである。

【図４】比較例にかかるスコロトロン帯電装置を説明す
るための図であり、（ａ）はその概略構成図、（ｂ）は
コロナ電流量を示すグラフ、（ｃ）はその開口領域通過
中の感光体表面の電位の推移を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例にかかるスコロトロン帯電装置
を説明するための図であり、（ａ）はその概略構成図、
（ｂ）はコロナ電流量を示すグラフ、（ｃ）はその開口
領域通過中の感光体表面の電位の推移を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１　　　　　　スコロトロン帯電装置 ２　　　　　　ケーシング ３　　　　　　グリッド ３ａ　　　　グリッドワイヤー ４　　　　　　放電ワイヤー ５　　　　　　測定器 ６　　　　　　測定電極 ７　　　　　　アース電極 ８　　　　　　感光体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対移動を行なう被帯電体表面に対向する
   開口と、放電電極から被帯電体表面に流れるコロナ電流
   を制御すべく該開口に設けられ且つ所定電圧が印加され
   たグリッドとを備えたスコロトロン帯電装置において、
   グリッドを通過して該被帯電体表面に流れ得るコロナ電
   流量が、該開口における該相対移動方向で異なるように
   構成し、且つ、グリッド内の他の領域に比して該コロナ
   電流量が大きいグリッド領域を通過して該被帯電体表面
   に流れるコロナ電流によって、該被帯電体表面を最終的
   に目標電位に帯電させるように構成したことを特徴とす
   るスコロトロン帯電装置。
2. 【請求項２】相対移動を行なう被帯電体表面に対向する
   開口と、放電電極から被帯電体表面に流れるコロナ電流
   を制御すべく該開口に設けられ且つ所定電圧が印加され
   たグリッドとを備えたスコロトロン帯電装置において、
   グリッドを通過して該被帯電体表面に流れ得るコロナ電
   流量が、該開口における該相対移動方向で異なるように
   構成し、且つ、グリッド内の他の領域に比して該コロナ
   電流量が大きいグリッド領域を、該放電電極と該被帯電
   体表面との距離が最短になる領域から外れた領域に設定
   することを特徴とするスコロトロン帯電装置。
3. 【請求項３】相対移動を行なう被帯電体表面に対向する
   開口と、放電電極から被帯電体表面に流れるコロナ電流
   を制御すべく該開口に設けられ且つ所定電圧が印加され
   たグリッドとを備えたスコロトロン帯電装置において、
   グリッドを通過して該被帯電体表面に流れ得るコロナ電
   流量が、該開口における該相対移動方向で異なるように
   構成し、且つ、グリッド内の他の領域に比して該コロナ
   電流量が大きいグリッド領域を、グリッド内の他の領域
   に比して該コロナ電流を制御する度合いが大きいグリッ
   ド領域から外れた領域に設定することを特徴とするスコ
   ロトロン帯電装置。
4. 【請求項４】上記グリッドが互いに幅が異なる複数の開
   口を形成する電極部材によって構成し、上記の、グリッ
   ド内の他の領域に比して該コロナ電流量が大きいグリッ
   ド領域は、グリッド内の他の領域に比して該開口の幅が
   広い領域になっていることを特徴とする請求項１、２又
   は３のスコロトロン帯電装置。
5. 【請求項５】上記グリッドが互いに異なる電圧が印加さ
   れる複数の電極部材によって構成され、上記の、グリッ
   ド内の他の領域に比して該コロナ電流量が大きいグリッ
   ド領域は、グリッド内の他の領域に比して上記放電電極
   との印加電位差が小さい領域になっていることを特徴と
   する請求項１、２又は３のスコロトロン帯電装置。