JPH0571948B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般には帯電装置、より詳細には負
のコロナを発生するコロナ発生装置に関するもの
である。

発明が解決しようとする課題 今日広く使用されている電子写真式複写機にお
いては、光導電性絶縁部材が負の電位に帯電さ
れ、その後、転写する原稿書類の光像にさらされ
る。この露光により、さらされた領域すなわち背
景領域内の光導電性表面が放電して、原稿書類に
含まれている像領域に対応する静電潜像が部材の
上に形成される。続いて、光導電性表面上の静電
潜像が、この分野ではトナーと呼ばれる粉末現像
剤によつて現像され、可視化される。現像のと
き、トナー粒子は付着していたキヤリヤ粒子から
光導電性表面上の像領域の電荷パターンへ引き付
けられ、像領域の上にトナー粉末像を形成する。
次に、この粉末像がコピー用紙などの支持表面へ
転写され、続いて、加熱又は加圧することにより
支持表面へ永久的に定着される。支持表面へトナ
ー像が転写された後、光導電性表面に残つている
残留トナーが清掃され、すべての電荷が放電さ
れ、次の像形成サイクルの準備が完了する。

光導電性絶縁表面を帯電すなわち事前帯電させ
るために、各種の帯電装置が使用されてきた。市
販の複写機には、例えば、5000〜8000ボルトの高
電圧を印加してコロナスプレイを発生させ、感光
体の表面に電荷を与える各種のコロナ発生装置が
使用されている。個々の装置は、チヤンネルすな
わちシールドの両端に取り付けられた絶縁エンド
ブロツクの間に展張された裸の単一コロナ放電線
電極または板金部材から一体に作られた針状電極
直線アレーの形を取ることができる。帯電をより
一様にし、かつ過剰な帯電を防止するためしばし
ば使用されるもう１つの帯電装置は、２本又はそ
れ以上のコロナ放電線電極と、感光体とコロナ放
電線電極の間に配置された制御グリツドまたは平
行電線のスクリーンまたはパレツトのアパーチヤ
から成る「スコロトロン」である。制御グリツド
には、コロナ電位と同じ極性であるが、それより
もかなり低い電圧（通常は数百ボルト）が印加さ
れる。この電位は、帯電した板とコロナ放電線電
極の間の電界を抑制し、感光体へ流れるイオン電
流を著しく減少させる。

帯電は満足に行えるけれども、長期間使用した
後は、例えば、約150000枚のコピーを作成した後
は、細いコロナ放電線電極についても、針状電極
アレーについても、問題が生じる。問題とは、作
成されたコピーに筋が生じる結果、予想されない
像が現れることである。特定の理論に拘束される
ことは望まないが、この現象はコロナの発生が不
均一なために起り、不均一なコロナの発生は、１
つには、いくつかの腐食および侵食のメカニズム
のそれぞれが原因でなつて起こると考えられる。
コロナ放電電極が電線であつても針状電極であつ
ても、コロナは電極から金属をかなり飛散させ、
それが空気中の酸素や窒素と化合して金属硝酸塩
を作り、コロナ電極に沿つたさまざまな場所に堆
積する。さらに、空気中にアンモニヤが存在すれ
ば、コロナ電極上のさまざまな場所に白色の粉末
が堆積するのが観察される。これらの化学反応は
コロナ電極の周囲の約１ミリの範囲内で起きると
考えられ、コロナ電極上に生成した堆積物は、結
果的に電極の全長にわたつて発生するコロナを不
均一にし、かつその堆積場所にホストスポツトす
なわち局所コロナを発生させる。これらのホツト
スポツトは、強い静電界を生成する傾向があり、
そのため不均一な帯電が起こると考えられる。ま
た、清浄なコロナ電極においては、ホツトスポツ
トがその全長にわたつて移動する傾向があり、長
期間使用した後も、ホツトスポツトの強さが弱
い。コロナ電極が年月を経るとともに、ホツトス
ポツトはますます強くなり、かつ場所が固定する
ので、その場所での腐食が一層加速される結果、
コロナの不均一がひどくなり、そのため像形成表
面の帯電が一様でなくなる。また、針状電極アレ
ーの場合は、針状電極のまわりに金属が飛散し
て、堆積物の輪が生じ、最後には、１つおきの針
状電極が支配的になるという周期的な不均一が生
じる。この結果、まだ説明できないが、１つおき
の針状電極においてコロナの発生が止る。

上に述べた侵食と腐食の過程に関係する問題を
できるだけ少なくする試みとして、コロナ電極を
布またはフオームパツドで物理的に周期的に拭く
ことが行われた。代わりに、コロナ電極を金で被
覆することも行われた。この方法は、高価である
ことと、金が剥がれる傾向があるのでコロナ電極
に金を接着するのに問題が多く生じるが、有効で
ある。代わりに、コロナ電極として劣化速度の遅
いプラチナ電線を用いた場合は、問題が少ない。

従来の技術 米国特許第4585321号は、導電性直線部材を含
む電極を開示している。この導電性直線部材は、
タングステンまたはモリブデンの芯線と、芯線の
表面を被覆するプラチナ層とから成つている。プ
ラチナ層は寿命および一様な放電効果の安定度を
高める働きをする。

米国特許第4646196号は、像形成表面に負の電
荷を置くためのコロナ発生装置を開示している。
この装置では、コロナ放電電極の近くに、コロナ
発生装置によつて生じた窒素酸化物種を吸収する
ことができる少なくとも１個のエレメントが配置
されている。コロナ放電電極は、導電性不活性充
填剤例えば黒鉛を含む、水酸化アルミニウムの実
質上連続する薄い導電性乾燥塗膜で被覆されてい
る。

課題を解決するための手段 本発明は、コロナ放電電極を、導電性粒子を含
む水酸化アルミニウムの実質上連続する薄い乾燥
塗膜で被覆したことを特徴とする、像形成表面に
負の電荷を堆積させるためのコロナ発生装置を提
供する。

本発明の以上および他の特徴や利点について
は、添付図面を参照して、以下の好ましい実施例
の説明を読まれれば明らかになるであろう。

実施例 第１図に、絶縁エンドブロツク１２，１４の間
に支持された単一コロナ放電線電極１１を有する
コロナ発生装置１０を示す。接地された導電性コ
ロトロンシールド１８は、伝導に役立つイオンの
強さを高める。シールド１８には電荷が堆積しな
いので、シールド１８とコロナ放電線の間の電圧
は一定に保たれ、一定密度のイオンが発生する。
接地されたシールド１８の効果は、プレートへ流
れる電流の量を増大させることである。コロナ放
電電極すなわちコロナ放電線１１の一端はエンド
ブロツク組立体のポート２０に結び付けられてお
り、他端は第２のエンドブロツク組立体のポート
２２に結び付けられている。コロナ放電線１１
は、コロナ発生装置の第２の端で、リード線２６
によりコロナ電位発生源２４に接続されている。
この形式のコロナ発生装置は、事前帯電用コロナ
発生装置として使用できるであろう。コロナ放電
線１１は、ステンレス鋼、金、アルミニウム、
銅、タングステン、プラチナなど、通常の導体か
ら作ることができる。線径は重要でなく、一般に
約0.5〜４ミル（約２ミルが好ましい）の間であ
る。コロナ放電線１１は、後で説明するように、
その全長にわたつて水酸化アルミニウムの実質上
連続する薄い一様な導電性塗膜で被覆されてい
る。

第２図に、本発明のもう１つの好ましい実施例
を示す。第２図に例示したスコロトロン３０は、
絶縁エンドブロツク３８，４０の間に支持された
２個の針状電極直線アレー３２，３４を有するも
のである。針状電極直線アレー３２，３４の上方
に置かれた導電性コロナ制御グリツド４２はねじ
４４で固定され、リード線４６で電位発生源に接
続されている。２個の針状電極直線アレー３２，
３４は、リード線４８で電位発生源に接続されて
いる。この形式のコロナ発生装置は、負帯電用コ
ロナ発生装置として使用できるであろう。高電圧
直流電源からグリツドに加えられる電位は約−
800ボルト、すなわち近接した位置にある像形成
表面上の望ましい電圧に非常に近い。２個の針状
電極直線アレー３２，３４に加えられる電位は、
約−6000〜−8000ボルトである。組立体全体は、
３個の射出成形プラスチツク支持ストリツプの間
にはさまれ支持されている。この形態の場合、鋸
刃の形の２個の針状電極直線アレー３２，３４
は、それらの幾何学的形状のせい垂直な向きの電
場と電流を与えるので、発生した全電流に対し光
導電性表面へ流れる電流の割合がより大きくな
る。制御グリツドは、平滑化装置すなわち帯電す
る光導電性表面上の電位を制限する基準電位とし
て作用する。針状電極直線アレー３２，３４は、
本発明に従つて、導電性粒子を含有する水酸化ア
ルミニウムの実質上連続する薄い導電性乾燥塗膜
で被覆されている。

好ましい実施例では、針状電極直線アレーの針
状電極は、約0.1〜２重量％の量のベリリウムを
含む銅ベリリウム合金から作られる。銅ベリリウ
ム合金製針状電極アレーが好ましい理由は、モノ
フアクター化が比較的容易であることと、そのば
ね特性のためである。第１図の単一コロナ放電線
と第２図の針状電極直線アレー３２，３４は、導
電性粒子を含む水酸化アルミニウムの実質上連続
する薄い導電性塗膜で被覆されている。水酸化ア
ルミニウムは、後で水分を除去することにより容
易に脱水されるいくらかのゼラチン状の塗膜が得
られる水性媒体の中で、コロナ電極に塗布される
ことが好ましい。乾燥中に生じる粘着性の膜は、
非水和酸化アルミニウム、水和酸化物すなわち水
酸化アルミニウム、またはそれらの混合物として
存在すると考えられる。膜形成性は、少量の水溶
性結合剤たとえばポリビニルピロリドンまたはポ
リビニルアルコールを添加することによつて改善
することができる。

１重量％の固体は、乾燥塗膜の耐水性を害する
ことなく、相応である。塗膜に所望の導電性を与
えるために、塗膜には黒鉛などの導電性不活性充
填剤が含まれている。黒鉛は、導体として機能
し、二酸化炭素が生じるだけで化学的に不活性で
あり、また塗膜に潤滑性を与えるので、この場合
特に好ましい。黒鉛の粒子サイズは、特に細い線
径の電線では重要である。一般に、黒鉛などの充
填剤の最大寸法は５ミクロン以下である。一般
に、細い線径の電線は、より低い電圧を用いて所
望のコロナレベルを達成することができ、したが
つてより小型の安価な電源を使用することができ
るので、コロナ放電電極として好ましい。したが
つて、細い線径の電線を使用する場合には、一様
な連続する塗膜が確実に得られるように、黒鉛の
粒径を調整する必要がある。

コロナ電極に塗布する典型的な配合物は、酸化
アルミニウム水和物と黒鉛から成り、酸化アルミ
ニウム水和物と黒鉛の重量比は約1.5〜2.2であ
り、約10〜30重量％の固体が得られるように、水
性媒体の中に分散されてある。特に好ましい配合
物は、約77.5重量％の水、約14.5重量％の酸化ア
ルミニウム水和物、約７重量％の黒鉛、約１重量
％のポリビニルピロリドンから成り、PHは７であ
る。

この分散液を薄膜として塗布することにより、
コロナ電極上に、実質上連続する薄い導電性乾燥
塗膜を形成することができる。加熱すると、液体
膜が脱水して、丈夫で堅い無機接着層が得られ
る。一般に、前に脱脂した電極に、ペンキのよう
に噴霧塗布するか、刷毛塗りするか、あるいは浸
漬塗布するかして膜を塗布して、電極の上に一様
な密着膜を与えることができる。一般に、膜は、
微孔の無い実質上連続する一様な層として、約
0.3〜１ミル（0.5ミルが好ましい）の厚さに塗布
される。塗膜は針状電極直線アレーの打抜きのと
き生じたバリなどの不規則さを平らにする作用が
あるので、非常に一様な層はコロナ発生装置の幾
何学的形状寸法を改善することがわかつた。

水酸化アルミニウム膜が侵食および腐食を最小
限度にする作用のメカニズムは完全にわかつてい
ないが、コロナ電極の裸金属に比べてはるかに不
活性のガラスに似た無反応塗膜が得られること
と、基材に密着して剥げ落ちることのない強い結
合エネルギーの塗膜が得られるからと考えられ
る。それに加えて、好ましい実施例においては、
塗膜の中に黒鉛が存在しているので、黒鉛の潤滑
性のため、清掃が比較的容易な電極が得られる。

本発明による水酸化アルミニウムの実質上連続
する薄い導電性乾燥塗膜の効果を試験するため
に、第２図に示したものに類似した針状スコロト
ロン（ゼロツクス1065複写機に使用されている）
を試験した。針状スコロトロンの半分を、本発明
による水酸化アルミニウム塗膜で被覆し、残りの
半分は被覆しなかつた。２mmの間隔で配置された
188銅ベリリウム合金の針状電極を有する脱脂し
た針状スコロトロンを、Electrodag121で被覆し
た。Electrodag121は、Acheson Colloid
Company（米国）から入手できる有機結合剤の中
に分散させた半コロイド状黒鉛の水性分散液であ
り、350℃で１時間硬化させると堅い導電性塗膜
を形成する。77.5重量％の水、14.5重量％の酸化
アルミニウム水和物、７重量％の黒鉛および約１
重量％のポリビニルピロリドンを含む分散液を浸
漬塗布によりスコロトロンの半分に塗布した後、
空気中で乾燥させた。

針状スコロトロンをゼロツクス1065複写機に設
置し、プラテンの上に一様なグレーテストパター
ンを置いた。一様なグレーテストパターンから作
られた最初のコピーは、針状スコロトロンの被覆
領域と非被覆領域に対応するコピーの各半分の間
に差がなかつた。針状スコロトロンをゼロツクス
1065複写機から取り出し、テストフイクスチヤー
に設置して寿命試験を行い、試験の間オンオフを
繰り返し、ときどき観察し、250000枚のコピーを
作成するのに要する時間に等しい合計時間の間オ
ンの状態にし、その後ゼロツクス1065複写機へ戻
し、プラテン上の一様なグレーテストパターンを
複写した。得られたコピーは、針状スコロトロン
の裸の半分に対応する領域にはつきりした筋が見
られ、現像されたグレー領域に多数の白線が生じ
た。針状スコロトロンの被覆された半分に対応す
るコピー領域にはごくわずかな筋の痕跡が見られ
た。さらに、針状スコロトロンの非被覆領域は、
目視では、酸化して変色した外観を示し、白い粉
末の形成が見られたのに対し、被覆領域の外観は
最初の試験と変わりなかつた。また、コロナ発生
中の針状スコロトロンを観察しているとき、非被
覆領域の全長にわたりコロナの強さの周期的変化
として、１つおきの針状電極の停止が観察され
た。この現象は不均一な帯電を生じさせ、前記の
筋の問題を引き起こす。被覆領域では、針状電極
の停止はなく、帯電は実質上一様であり、筋もほ
んの少ししか観察されなかつた。

発明の効果 このように、本発明により、負電荷を与えるた
めのコロナ発生装置の使用寿命がかなり延長され
た。また、本発明に従つて、コロナ電極に、導電
性粒子を含む水酸化アルミニウムの実質上連続す
る薄い導電性乾燥塗膜を被覆することにより、コ
ピーの非現像領域に筋が現れる問題が解消され
た。また、像形成表面の帯電がより一様になる。
この塗膜は、安価にかつ容易に塗布することがで
き、耐電圧性および耐化学腐食性が高く、そして
負帯電用のコロナ発生装置に対し優れた導電性塗
膜を提供する。

以上、発明の好ましい実施例について説明した
が、この分野の専門家は多くの代替物、修正物、
均等物を思い浮かべるであろう。例えば、本発明
は、複写機でプリントを作成する場合に有用であ
るとして説明したが、像を電子的に形成するプリ
ンタでプリントを作成する場合にも同様に使用で
きることは理解されよう。発明の精神および特許
請求の範囲に含めることができるすべての修正物
や代替物は、本発明に含まれるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コロナ放電電極が細い金属線であ
る、本発明のコロナ発生装置の好ましい実施例の
斜視図、および第２図は、コロナ放電電極が少な
くとも１個の針状電極直線アレーである、本発明
のコロナ発生装置のもう１つの実施例の斜視図で
ある。 符号の説明、１０……コロナ発生装置、１１…
…単一電線コロナ放電電極、１２，１４……絶縁
エンドブロツク、１８……導電性シールド、２
０，２２……ポート、２４……コロナ電位発生
源、２６……リード線、３０……スコロトロン、
３２，３４……針状電極直線アレー、３８，４０
……絶縁エンドブロツク組立体、４２……導電性
コロナ制御グリツド、４４……ねじ、４６，４８
……リード線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基準電位に保たれた導電性基層の上に支持さ
   れた像形成表面に負の電荷を堆積させるためのコ
   ロナ発生装置であつて、 絶縁エンドブロツクの間に支持された少なくと
   も１個の細長い導電性金属コロナ放電電極と前記
   コロナ放電電極をコロナ発生用電位源に接続する
   手段から成り、前記コロナ放電電極は、導電性粒
   子を含む水酸化アルミニウムの実質上連続する薄
   い導電性乾燥塗膜で被覆されていることを特徴と
   するコロナ発生装置。