JPH0562740B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコロナ放電発生器に関する。更に詳し
く言えば、本発明は電子写真複写機やプリンター
などに用いられる感光体や誘電体の表面及びその
表面に付着している粉体や粉体像を帯電、除電あ
るいは転写するためのコロナ放電発生器に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、電子複写機、あるいはプリンターなどに
おける感光体や誘電体の表面の帯電や除電、ある
いはそれらの表面に静電的に付着している粉体像
を紙等の転写材に転写するための転写材帯電手段
として、コロトロンが多く利用されている。この
コロトロンは直径100μm前後のタングステン等の
金属ワイヤーをシールドと呼ばれる円筒や角筒の
金属ケースで取り囲み、ワイヤーとこれらケース
の間に５〜8KVの高電圧を印加してワイヤー周
囲にコロナ放電をはぜしめ、この時生じたコロナ
イオンをワイヤーの長さ方向と平行なシールドの
開口部を通して放出させ、ワイヤーに対して電位
差を有する感光体や誘電体の表面、あるいは転写
材を帯電するものである。コロトロンは構造が簡
単で設計、製作及び保守、管理が容易であるため
多く用いられている。しかしながら、その構造
上、あるいは使用上下記のような不具合を有す
る。すなわち、安定したコロナ放電をワイヤー周
囲に生ぜしめるためにはシールドから所定の距離
（通常は６〜15mm程度）離隔する必要があり、上
記の距離を小さくすれば、ワイヤー周囲に安定し
たコロナ放電は得られず、ワイヤーとシールド間
にスパークを生じてしまう。反対に距離を大きく
すればワイヤー周囲に強い電界が得られなくな
り、コロナ放電を生じなくなる。このため、コロ
トロンの大きさは断面直径を12〜20mm以下にする
ことはできないうえ、被帯電部材に電荷を一様に
与える必要上、前記ワイヤー感光体や誘電体の表
面から１cm前後離隔させねばならず、小型の複写
機等に於いては、設置空間を確保するのに困難を
有する。さらにワイヤーをその両端部でシールド
から離隔して張設するため、ワイヤー自身の振動
や保守作業によりワイヤーが切れる等、耐久性に
も問題がある。さらに５〜8KVの高電圧を用い
て生じさせたコロナ放電電流の大半をシールドに
流出させて使用するため、電流効率や電源の高圧
絶縁上の問題をも有する。

以上のような不具合を解決するため最近特開昭
57−205757号に転写に用いる帯電装置として導体
基板上に絶縁層を設け、さらにその層面にくし型
電極を設け、そのくし型電極と導体基板間に直流
バイアスされた高周波高電圧を印加することによ
り交流コロナ放電を生じせしめ、直流バイアス電
圧と同極性のイオンを被帯電物表面に付与せんと
するものが提案されている。このような装置によ
れば、コロトロンにくらべて放電線の耐久性を増
すことができ、また薄型とすることもできるが、
高周波放電にともなう発光や絶縁層の耐久性、く
し形電極構造のため幅が数cm以上になることなど
の問題を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的はコロナ放電導体の耐久性に優
れ、小型で電流利用率が高い等といつた特徴をも
つコロナ放電発生器を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本発明は、体積固有抵抗10⁸〜10¹⁴Ωcmの半導
電性材料からなる支持基板、前記支持基板の表面
に溝を設けてその中に配設されたコロナ放電体、
前記導体に対応する支持基板の裏面に配設された
導体より幅の広い帯状の電極、及び前記導体と帯
状電極との間に電圧を印加する電源とからなるコ
ロナ放電発生器である。

特定の抵抗値を持つ支持基板に溝を設けてその
中にコロナ放電導体を密着させた本発明は、シー
ルド形状を持つコロトロンの課題であつた小型
化、放電ワイヤーの耐久性、電流利用率の向上を
もたらした。また板状構造ではあるが高周波交流
放電及びくし型電極を特徴とする特開昭57−
205757号の欠点である発光、絶縁層の耐久性、幅
の広がり等の諸問題を無縁のものとした。

ここに記載のコロナ放電導体とは、ワイヤー状
もしくは帯状の導体のことである。

以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。

第１図ａは本発明によるコロナ放電発生器の基
本構成を示す斜視図であり、第１図ｂはその部分
拡大断面図である。

本発明のコロナ放電発生器ではワイヤー状もし
くは帯状導体３が溝内に配設された支持体面１を
電子写真複写機の感光体ドラム面や誘電体面に対
向して配設する。第１図ａ，ｂに示したコロナ放
電発生器では片面にＶ字型の溝２を設けた半導電
性の支持基板１と、そのＶ字溝に敷設されるワイ
ヤー状もしくは帯状導体３、及びワイヤー状もし
くは帯状導体と対応する支持基板裏面に設けられ
た帯状電極からなつている。しかして、ワイヤ状
もしくは帯状導体を配設した支持基板面を第２図
のように電子写真複写機の感光体もしくは誘電体
５の表面から所定の間隔になるように離隔して設
置し、ワイヤー状もしくは帯状導体３と帯状電極
４との間に所定の直流電圧を印加することにより
ワイヤー状もしくは帯状導体３周囲にコロナ放電
を生ぜしめ、対向する感光体や誘電体あるいは転
写材にワイヤー状もしくは帯状導体３の極性と同
極性のイオンが付与される。

従来のコロトロンのようなシールド形状の放電
発生器では、コロナ放電がシールド内で影響し合
い放電体軸方向に異常放電部分が現れたり、コロ
ナビームがシールド開口部の縁に引きつけられる
ことにより広がり過ぎるため、被帯電部材の帯電
密度が低くなつたりする。しかし、本発明は、放
電軸方向に対してコロナ放電の電流密度が均一で
ある。また、コロナ放電体を配した溝の形状によ
りコロナイオンビームが絞られ、被帯電部材の帯
電密度を高くすることができるため電流利用率が
高くなり、さらに転写の際の像乱れを防ぐことが
できる。

〔実施例〕

次に前述の第１図及び第２図を参照しながら具
体的な実施例に基づいて本発明を説明する。ワイ
ヤー状もしくは帯状導体３として断面が円形の直
径約90μmのタングステン線を用いた。該タング
ステン線を厚さ約１mm、表面抵抗10¹²Ω、体積抵
抗10¹¹ΩcmのMMA（メチルメタクリレート）シ
ートを支持基板１として、その片面に深さ0.1〜
0.2mmのＶ字溝２を設け、該溝内に敷設した。ワ
イヤーを敷設した支持基板１の裏面には帯状電極
４として幅約５mmの銅箔テープを密着した。本コ
ロナ放電発生器を用いて感光体を帯電する際感光
体と本コロナ放電発生器の支持基板との間隔を
5.0mmとし、印加電圧6KV、電流約135μAを加え
たところ、感光体への流入電流80μA、感光体表
面電位として約1KVを得た。第６図に本発明に
よる帯電器および従来のコロトロンの電流利用率
を示した。また転写用帯電器としては間隔を3.5
mmとし、印加電圧を5KV、電流70μAを加えた
所、転写電流約32μAとなり充分な転写を行うこ
とができた。

なお、放電ワイヤーと感光体表面との間隔を広
げると印加電圧を高くする必要があるが、間隔が
せまくなりすぎると放電ワイヤーと感光体表面と
の間に火花放電を生じ、間隔を広げて印加電圧を
高くしすぎるとワイヤー状導体と支持基板裏面に
ある帯状電極間に沿面火花放電を生じてしまう。
このような事情を考慮した結果、間隔としては
3.5〜10mm、望ましくは3.5〜６mm印加電圧として
は3.5KV〜6KVが適当であることが判明した。

電流を多く取りたい場合には、第４図に示すよ
うに２本以上のワイヤーを支持基板面に敷設すれ
ばよい。

コロナ放電発生器の幅は印加電圧と支持基板に
敷設するワイヤー状導体の敷設本数により決ま
る。印加電圧が6KV以下で敷設するワイヤーが
１本の場合は、支持基板の幅は７〜10mmが適当で
ある。

また、２本以上のワイヤーを敷設する場合ワイ
ヤーの敷設間隔ｌはワイヤーの直径をｄとすると
10d≦ｌ≦100dが望ましい。コロナ放電を生ぜし
める放電線は支持基板の表面に設けられた溝内に
導電性接着材等により密着敷設保持されるため、
大きな機械的強度（引張りや振動などに対する）
を必要としないので、前記タングステンワイヤー
以外に放電による汚損の少ない白金ワイヤー等、
他のワイヤー状導体を使用することができる。ま
たワイヤー状導体のかわりに、蒸着、プリント、
エツチング等の手法により支持基板表面の溝内に
直接細長い帯状の導体を配設することもできる。
ワイヤ状導体の太さは直径50μm〜200μmが適当
であるが、細長い帯状導体では帯幅50μm〜
200μmとする。

支持基板の厚さと溝の深さは印加電圧や支持基
板の絶縁耐力、低効率を考えて決定するが本実施
例では厚さは１mm、溝の深さは約0.2mmとした。
MMA製の支持基板の他に体積固有抵抗が10⁹〜
10¹³Ωcmのセラミツク板を用いることもできる。

なお、溝の深さ及び開口面積は、ワイヤー状溝
体から放出されるイオンビームの広がりに関係
し、支持基板に溝を堀り、ワイヤー状導体を溝内
に敷設することによりイオンビームを絞る効果を
持つことが判明した。

溝の断面形状としては、第５図ａ〜ｃに示すよ
うな形にすることができるが、ワイヤー状導体を
溝内に敷設する場合は、周囲の上端部が基板面か
ら−１／２ｄ〜１／２ｄ（ｄはワイヤー直径）の位置に 来るようにするが、コロナビームを絞るためには
−１／２ｄ〜０とする（第５図ａ〜ｃは−１／２d₁、ａ 〜ｆは０、ｇ〜ｉは１／２ｄの場合である）。

溝内にワイヤー状導体を設けた本コロナ発生器
を転写器として用いると、通常のコロトロンに比
べて、転写像の乱れを少なくすることができる。

以上、本発明のコロナ放電発生器を感光体や誘
電体面の帯電や転写器として用いる場合について
のみ述べたが、第３図に示すような電子写真複写
機において、DC電圧でバイアスしたAC電圧を印
加することで転写前の現像電位調整用帯電器１０
として用いることができる。さらにワイヤー状導
体と帯状電極間に400Hz以上の周波数の交流電圧
を印加することにより剥離帯電器１２やクリーニ
ング前除電器１３としても用いることができる。

〔発明の効果〕

本発明のコロナ放電発生器の構成上の特長は上
述のごとく、構造が簡単であること、薄型で、か
つ小型であること、放電ワイヤーの耐久性が高い
ことなどの他に、本コロナ放電発生器ではワイヤ
ー状もしくは帯状導体と支持基板が密着している
ため転写材の侵入によるジヤムを起しにくいなど
のメリツトを有する。

すなわち通常のコロトロンの電流利用率10〜30
％に対し、本発明では30〜60％の電流利用率が得
られる。また、支持基板上にワイヤー状もしくは
帯状導体を敷設するための溝形状を工夫すること
によりコロナイオンビームを絞れるので転写の際
の像乱れが少なく、被帯電部材の帯電密度を高く
することができるため、電流利用率の高い転写器
として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明のコロナ放電発生器の基本構
成を示す斜視図、第１図ｂはその部分拡大断面
図、第２図は本発明のコロナ放電発生器の動作原
理を示す図、第３図は本発明のコロナ放電発生器
を利用した複写機例の概略図、第４図は複数（こ
こでは３本）のワイヤー状もしくは帯状導体を敷
設した場合の本発明のコロナ放電発生器の形態を
示す斜視図、第５図ａ〜ｉはそれぞれ支持基板の
溝へのワイヤー状もしくは帯状導体の敷設の仕方
の説明図、第６図は本発明による帯電器と従来の
コロトロンの電流利用率を示すグラフである。 図中符号、１……支持基板、２……溝、３……
ワイヤー状もしくは帯状導体、４……帯状電極、
５……感光体もしくは誘電体、６……電源、７…
…帯電用コロナ放電発生器、８……露光用スリツ
ト、９……現像器、１０……転写前コロナ放電発
生器、１１……転写用コロナ放電発生器、１２…
…分離用コロナ放電発生器、１３……クリーニン
グ前除電用コロナ放電発生器、１４……クリーナ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 体積固有抵抗10⁸〜10¹⁴Ωcmの半導電性材料
   からなる支持基板、前記支持基板の表面に溝を設
   けてその中に配設されたコロナ放電導体、前記導
   体に対応する支持基板の裏面に配設された導体よ
   り幅の広い帯状の電極、及び前記導体と帯状電極
   との間に電圧を印加する電源とからなるコロナ放
   電発生器。