JPS60243674A - 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】 瑳」ＬｌＭ 本発明は静電記録、電子写真装置等において帯電を行う
帯電装置に関する。

１１且遣 従来より、静電記録、電子写真装置においては、線径０
．１ｍｍ程度のワイヤーに高電圧を印加することにより
コロナ放電を行うコロナ帯電装置が広く用いられている
。しかしながら、このようなコロナ帯電装置では、ワイ
ヤーが細いため破損し易く、さらにはワイヤーの汚れに
より放電ムラが生じるため被帯電体への帯電が不均一と
なるという欠点があった。

また、ワイヤーとこれを包囲している導電性シールド部
材との距離をある程度以上に離す必要があり、コロナ帯
電装置の小型化にも限界があった。

これに対して、他の帯電装置として誘電体を挾む電極間
に交流電圧を印加し、これにより一方の電極の端面との
誘電体との接合部分に正・負イオンを発生させ、外部電
界により所望の極性のイオンを抽出するもの（特開昭５
４−５３５３７号公報、本件出願人による特願昭５８−
１８７３９９号）がある。

第１図はこの形式の装置の基本構成を示し、放電部材ｌ
は被帯電部材５に対して配置され、誘電体４、誘導電極
２、放電電極３を有している。

誘導電極２と放電電極３の間には交互電圧印加手段７に
より交互電圧が印加され、一方、放電部材ｌに対して相
対的に矢印Ａの方向に移動する被帯電部材５は導電体基
体６上の絶縁体若しくは光導電体であり、導電体基体６
と放電電極３の間にはバイアス電圧印加手段７によりバ
イアス電圧が印加されている。誘導電極２と放電電極３
との間へ交互電圧を印加することにより、放電電極３周
辺から放電を起こさせ、十分な正・負イオンを発生させ
たのち、放電電極３と導電体基体６間に印加されている
バイアス電圧による電界で、上記正又は負イオンを選択
的に抽出して被帯電部材５を帯電ネせるものである。

このような装置において、誘電体４の厚みを薄くする（
例えば、厚みを５００１Ｌｍ以下、好ましくは２０〜２
００　ｐｍ位にする）ことによって、従来のコロナ帯電
装置に比して低い印加電圧（例えばビーク・ピーク値で
約１．５〜２．５ＫＶ　）で安定した放電が得られる。

しかも、従来のコロナ帯電装置に比較して小型の帯電装
置とすることができる。

これは誘電体４の厚さを小さくすることにより、この誘
電体４を挾む２極間に印加する交互電圧が低くても２極
間の電界強度を高められるからである。このために、一
方の電極（放電電極）の縁の電界強度が放電するに十分
に高ければ、放電が可能となり、この電極が接する誘電
体４の表面に沿って沿面放電が生ずる。

この帯電装置では、従来のようなコロナ帯電装置のワイ
ヤに空気中の浮遊粒子が付着することによる、いわゆる
、ワイヤ汚れのような、放電電極の汚れは生じにくいの
で均一帯電に適するとされている。

しかしながら、この帯電装置で実際に帯電を行なうと、
均一な帯電を得るためには放電電極近傍の環境を無視で
きない、すなわち、放電特性が周囲の環境（湿度、温度
および気圧）、とくに、湿度に依存して大きく変化し、
比較的高い湿度（例えば、相対湿度４０％以上）の下で
は均一で安定した放電を得ることができない。

また、これらの環境の変化に対し放電状態を安定化させ
た放電装置として特願昭５８−１８７３９９号（本件出
願人）があり、これは放電極近傍を加熱して放電させる
ようにしたもので、環境温度に対して放電極近傍を少な
くとも３０℃昇温させることにより、均一で安定な放電
が得られるものであり、さらに１００℃以上に昇温させ
ることによりオゾン発生量の著しい低減効果を得ている
。

光】Ｌ隻」Ｌ酌 ところが、この帯電装置では、他の帯電装置、たとえば
コロナ帯電装置等に比較して、温度上昇に伴うイオン発
生量の増加が著しく、それに伴い帯電電流９も増加する
ことが本件発明者によって、判明した。

第２図は帯電装置ｌの誘電体４にセラミックを用い、発
熱体１１及び発熱用電源１２を用いて誘電体４背面を加
熱し放電電極３近傍を昇温させた構成を示し、さらに、
対向して設置された導電体６に流れる帯電電流を測定す
る測定方法の一例を示す。この構成で、交互電圧印加手
段７の電圧を３ｋｖ　（ｐｅａｋ−ｔ　ｏ−ｐｅａｋ）
　、周波数１０ＫＨ２、バイアス電源８の電圧を±２ｋ
ｖ。

放電電極３−導電体６間の距離を４　ｍ　ｍとした時７
の単位面積（ｔｅａ？）の導電体６ａに流れる帯電電流
を放電電極温度に対して測定した結果が第３図である。

この図から解るように、温度５０℃から２４０℃まで昇
温させることにより帯電電流は約２〜２．５倍程増加す
る結果となる。放電電極温度の上昇に伴う帯電電流の著
しい増加はこの構成の帯電装置特有のものである。

したがって、放電状態が湿度等の環境の影響をを受けて
いる場合（非加熱）、あるいはまた、加熱手段により昇
温させ放電状態を安定させた場合、さらに昇温させオゾ
ン発生量の低減を行った場合には、帯電電流は放電状態
及び放電電極近傍の温度の変化にたいして著しく変化す
ることが判明した。

したがって、第１図に示す帯電装置をそのまま、たとえ
ば電子写真法の感光体の帯電装置として利用した場合に
は、前述したこの帯電装置特有の放電状態から帯電電流
が極めて不安定になるため、安定した帯電は行われなく
なる。

この形式の帯電装置に特有のこの現象は、つぎのように
説明される。すなわち、湿度の上昇による変動は、誘電
体表面に付着した水分によって１表面抵抗が低下するこ
とに起因するもので、これにより、放電状態が不安定と
なり、放電によるイオンの発生量が不安定となることが
原因と考えられる。また、放電電極の温度の変化による
変動は、電極間の誘電体の温度変化によるその電気特性
（例えば、誘電率、誘電損失、絶縁抵抗など）の変化に
起因すると考えられる。交流電圧を一定とした場合でも
、温度変化による誘電体の電気的特性の変化により、放
電電極に集中する電界強度が変化し、放電状態、すなわ
ち、イオン発生量が変化すると考えられる。

本発明は、環境の変化にもかかわらず、一定な帯電可能
な帯電装置を提供することを目的とする。

発１りＪＬＪ 本発明によれば、誘電体と、該誘電体の長手方向に該誘
電体を挾んで延びる誘導電極および放電電極と、該誘導
電極と放電電極との間に交互電圧を印加して放電電極の
近傍にイオンを発生させる交互電圧印加手段と、放電電
極と被帯電体間に作用し、上記放電によって発生したイ
オンを抽出して被帯電体を特定極性に帯電させる外部電
界印加手段と、帯電時に被帯電体に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、検出された帯電電流に応じて前記交
互電圧印加手段による交互電圧の周波数を制御し、上記
帯電電流　が予じめ設定された値となるようにする制御
手段とを有する帯電装置が提供ごれるので、環境の変化
にもかかわらず、一定の帯電が可能となる。ここで外部
電界とは、放電電極と被帯電部材間に作用し、放電電極
近傍に放電によって発生したイオンを抽出して被帯電部
材を特定極性に帯電させるためのイオン抽出電界である
。

実ｊＬ例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図は本発明による帯電装置の実施例を説明する概略
図である。放電部材ｌは被帯電部材５に対して配置され
、誘電体４、誘導電極２、放電電極３を有している。放
電電極３は線状で、誘導電極２誘導電極２の巾方向の中
心線にほぼ平行に配置されている。

誘導電極２と放電電極３の間には交互電圧印加手段７に
より交互電圧が印加されている。一方、放電部材ｌに対
して相対的に矢印Ａの方向に移動する被帯電部材５は導
電体基体６上の絶縁体ニジ！ニー／ｌＪ２シー：ｔｉ６
藝−Ｊ４−−ＩＬ−にフ嘴６１シＡＬ廿ＡＬ１１１−Ｊ
ａ、＾基−ａｚ極３の間にはバイアス電圧印加手段８に
よりバイアス電圧が印加されている。この時バイアス電
圧の印加は放電電極３に限らず、誘導電極２であっても
よい。

帯電方法としては、誘導電極２と放電電極３との間へ交
互電圧を印加することにより、放電電極３周辺から放電
を起こさせ、十分な正・負イオンを発生させ、放電電極
３と導電体基体６間に印加ξれているバイアス電圧によ
る電界で、上記正又は負イオンを選択的に抽出して被帯
電部材５の絶縁体若しくは光導電体表面を特定極性に、
かつ所望の値に帯電させるものである。

誘導電極２と放電電極３との間に印加する電圧波形とし
てはサイン波および矩形波のパルス状の波形などのいず
れでもよい。

このバイアス電圧は直流に限らず、特定イオンが抽出で
きるようにバイアスされた交流であってもよい。

ここで、誘電体４としては、セラミック、雲丹　−Ｈ；
フ竺＾漆鮎飴脳醪＾宜り櫨禍井壷→ム　Ｊリイミド、四
フッ化エチレン、ポリエステル、アクリル、塩化ビニル
、ポリエチレン等の柔軟性のある有機高分子材料等が用
いられる。

ノヘイアス電圧として直流電圧を放電電極３に印加し、
正イオンを選択的に抽出している例であるが、この時帯
電電流を電流検出部１３により検出し、検出された帯電
電流に応じて定電流制御回路１４により交互電圧印加手
段８の交互電圧の周波数を制御し、交互電圧の周波数の
変化により放電電極３と誘導電極２との間に印加される
イオン発生量を変化させて、外部電界を変化させること
なく、上記電流値を予め設定した値となるようにする。

その結果、環境の湿度変化及び放電電極近傍の温度変化
による放電状態、すなわち放電電極のイオン発生量変化
の要因が発生しても、イオン発生量の変動発生を防止で
き、したがって、帯電電流の変動を除去することが可能
となった。

第５図は、周波数を変化させたときの帯電電流の変化を
示す。このときの測定条件は第２図および第３図と同一
で、放電電極の温度は８０″Ｃである。これから理解さ
れるように、周波数を可変とすることによって、帯電電
流を制御することができる。

第６図は、第２図及び第３図の場合と同じ、測定条件に
おいて、第４図の定電流化された構成について放電電極
温度と交互電圧の周波数との関係を測定した結果を示す
。

これから理解されるように、帯電電流を±３ｐＡ／ゴで
一定と設定した時の温度変化に対ｊる交互電圧の周波数
の変化量は、５０℃時の約１ＩＫＨｚから、２２０℃時
の約６〜７　Ｋ　ＨＺと非常に広範囲であり、定電流化
のためにはこの広範な周波数制御を必要とすることにな
る。したがって、従来のコロナ帯電装置では問題とはな
らなかった範囲の湿度、温度変化に対しても、この構成
゛の帯電装置においては帯電電流の変動の変化として敏
感に表われること、および帯電電流の定電流化の重要で
あることが理解される。

第７図は、第４図に示す装置に用いられる交流電圧印加
手段、バイアス電圧印加手段および制御回路のブロック
図を示す。電流検出部１３により検出された帯電電流に
応じ、制御回路１４により交互電圧印加手段７内部のＡ
Ｃ発振回路の発振周波数を制御し、交互電圧印加手段８
の周波数を上記電流値が所定の値となるように制御する
。

もちろん帯電電流の定電流化はこの具体例に限られるも
のではなく、基本的な第１図に示す帯電装置に、次の機
構、すなわち帯電電流を検出しその値によって交互電圧
の周波数を変化させ、放電状態の変化にかかわらず、所
定の電流値に設定する機構を持つ帯電装置であればよい
。このような定電流制御方法は、この構成の帯電装置に
特有のもので、一定の外部電界の下で、放電電極で生成
するイオンの発生量で定帯型電流制御を行なおうとする
もので、従来のコロナ帯電装置におけるコロナ放電電圧
の制御による一定電流制御方法とは根本的に異なるもの
である。

第７図において、バイアス電源８中に外部電界を一定と
するための定電圧制御回路が含まれて魚」Ｌの」１果 以上説明したごとく、本発明によれば、いかなる環境下
においても安定でかつ一定の帯電量が得られる帯電装置
が提供される。しかも、何らかの原因によって外部電界
が変化した場合でも、この変化は電流検出部によって検
出され、交互電圧の周波数を制御することによって帯電
電流を所定の値に保つことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願技術に係る帯電装置の基本構成を示し、 第２図は帯電電流の測定装置を示し、 第３図は第２図による測定結果を示し、第４図は本発明
の実施例による帯電装置を示し、 第５図は、周波数を変化させたときの帯電電流の変化を
示し、 第６図は、第４図の構成における交互電圧の周波数変動
の測定結果を示し、 系のブロック図である。 符号の説明 ｌは放電部材、２は誘導電極、３は放電電極、４は誘電
体、５は被帯電体、 ７は交流電源、８はバイアス電圧印加手段、１０は電流
計、 １１は発熱体、１２は加熱用電源、１３は電流検出部、 １４は制御回路である。 第１ｒＩＡ 第２図 １１３Ｅ ０　１■　２■ 放を電Ｉ６遍度（・Ｃ） 第４ｒＩＡ 第５　Ｎ ０　１０．０　２０，０ 交ヲ茹Ｉｇ！Ｊ液委父（にＨｚ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘電体と。 該誘電体の長手方向に該誘電体を挾んで延びる誘導電極
   および放電電極と、 該誘導電極と放電電極との間に交互電圧を印加して放電
   電極の近傍にイオンを発生させる交互電圧印加手段と、 放電電極と被帯電体間に作用し、上記放電によって発生
   したイオンを抽出して被帯電体を特定極性に帯電させる
   外部電界印加手段と、 帯電時に被帯電体に流れる電流を検出する電流検出手段
   と、検出された帯電電流に応じて前記交互電圧印加手段
   による交互電圧の周波数を制御し、」上記帯電電流が予
   じめ設定され、た偵となるようにする制御手段とを有す
   ることを特徴とする帯電装置。