JPS6039234B2 - コロナ放電による帯電方法及装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコロナ放電による帯電方法及装置に関する。

電子写真法には、光導電層と導電性基体より成る二層感
光体上に正極性または負極性の帯電を行ない、引続き画
像露光さらに現像のプロセスを経て可視像を得る方法や
，透明絶縁層，光導電層及び導電性基体より成る三層感
光体上に正極性または負極性の帯電を行ない引続き画像
露光と上記帯電と逆極性の帯電あるいはＡｃ帯電を行い
、さらに現像のプロセスを経て可視像を得る方法などが
ある。

これらの電子写真法において広範に実用化されている帯
電方法はＤＣコロナ放電器あるいはＡｃコロナ放電器を
利用する帯電方法がある。コロナ放電開始電圧Ｖｃより
も大きな電圧Ｖをコロナ放電ワイヤに印加することでコ
ロナ放電電流１を生ぜしめ、これにより帯電器と相対的
に移勤する感光体表面に電荷を与えるのであるが、従来
コロナ放電ワイヤへの印加電圧Ｖの変動や湿度，温度な
どの雰囲気の状態の変動に対して安定した表面電位を得
る目的で感光体表面近傍に配置したグリッド‘こバイア
ス電圧を印加して表面電位を制御する方法が試みられて
きた。第１図は従来のグリッドを用いた帯電方法の概略
図を示す。

１は高圧電源，２はコロナ放電ワイヤ，３はグリッド，
４はグリッドに所要の電圧を供給するバイアス電源，５
−１は絶縁性シールＺド，６は感光体である。

Ｄｃ帯電の場合、コロナ帯電の性向すなわち感光体６の
表面電位がコロナ放電によって正方向に変動するか（正
の帯電性向）、あるいは負方向に変動するか（負の帯電
性向）を決定するものは、Ｊコロナ放電電流１の極性あ
るいはコロナ放電ワイヤ２への印加電圧Ｖの極性である
。

帯電量はコロナ放電電流１に規定されるが、厳密に言え
ばＤｃ帯電の場合コロナ放電ワイヤ２から放電されたコ
ロナ放電電流１の一部分は帯電器２の導電性シールド５
−１及びグリツド３を通して外部に流れ出る。

つまり、コロナ放電電流１から導電性シールド５一１を
通して外部に流れ出るコロナ放電電流ＩＳ（以後シール
ド電流ＩＳと託す）及びグリッド３を通して外部に流れ
出るコロナ放電電流ＩＧ（グリツド電流ＩＧと記す）を
差し引いたコロナ放電電流ＩＣ三１一ＩＳ−ＩＧ（有効
電流ＩＣと記す）の大きさが直接に感光体６の表面電位
を決定する。ＡＣ帯電の場合、コロナ放電の性向を決定
するものは、コロナ放電電流１のプラス成分１由とマイ
ナス成分ｌｅの電流差△１＝１由一１６（以後、放電電
流差△１と記す）である。

すなわちＡＣ帯電においては、コロナ放電の電流総量Ｉ
Ｔ三１１１十ｌｅの大きさに拘わらず△１＞０のときに
は感光体６の表面電位はＡＣ帯電によって正方向に変動
し、△１＜０のときには感光体６の表面電位はＡＣ帯電
によって負方向に変動する。帯電量はコロナ放電の放電
電流差△１によって規定されるが、更に厳密に言えばＡ
Ｃ帯電の場合、コロナ放電ワイヤ２から放電されたコロ
ナ放電の放電電流差△１の一部分は、帯電器の導電性シ
ールド５−１、およびグリッド３を通して外部に流れ出
る。つまり、コロナ放電電流差△１から導電性シールド
５一１を通して外部に流れ出るコロナ放電の電流差△Ｉ
Ｓ（以後、シールド電流差△ＩＳと記す）及びグリッド
３を通して外部に流れ出るコロナ放電の電流差△ＩＣ…
△１−△ＩＳ−△に（以後、有効電流差△ＩＣと記す）
の極性が帯電性向を決定し、その大きさが帯電量すなわ
ち表面電位の値を直接に決定する。ところで、従来のグ
リッド３にバイアス電源４を接続して行なう帯電方法は
以下に示す様な不満点を持っていた。

まず負の帯電性向をもつＡＣ帯電を例示して述べると、
グリッド３のバイアス電圧とグリッド電流差△ＩＧ及び
高圧出力の電流差△１の関係は第２図に示す様なもので
ある。

すなわち、感光体６の表面電位を正万向（例えば表面電
位が負であれば、この値を小さく）に制御する目的でバ
イアス電源４により、グリッド３にプラスのバイアス電
圧を印加すると、グリッド電流差の絶対値ｌ△１０ｌは
、第２図に実線で示す如く増加し、よって有効電流差の
絶対値ｌ△ＩＣＩは減少して表面電位は正方向に変動す
る。ところが、この時、第２図に破線で示す如く、高圧
出力の電流差の絶対値ｌ△１ ｌも増大する。これは、
グリッド３にバイアス電圧を印加してする正方向の表面
電位制御効果を抑制することになる。上記とは逆に、感
光体６の表面電位を負方向に制御する目的でバイアス電
源４によりグリッド３にマイナスのバイアス電圧を印加
するとグリッド電流の絶対値ｌ△ＩＧＩは、第２図の実
線の示す如く、減少し、よって有効電流差の絶対値ｌ△
ＩＣＩは増大して、表面電位は負万向に変動する。

ところが、この時、第２図に破線で示す如く、高圧出力
の電流差の絶対値ｌ△１ ｌは減少する。つまり、いず
れの極性のバイアス電圧をグリツド３に印加する場合で
も目的方向の表面電位制御効果を抑制するように高圧出
力の放電電流が変化するという不都合さがある。こうし
た現像は、正の帯電性向をもつＡＣ帯電においても、又
、ＤＣ帯電においても、見出される。また、従来のグリ
ッドを用いた帯電方法ではグリッド３にバイアス電源４
により供給されるバイアス電圧が固定されている場合に
は、放電ワイヤ２と感光板６との距離の変動や，温度・
湿度などの雰囲気の状態の変動によるコロナ放電抵抗の
変動に対して、定電流の高圧電源１を使う場合でも表面
電位の変動が十分補償されない。

これを補償する目的でバイアス電源４の供給するバイア
ス電圧を、感光体６の表面電位に応じて制御する等の帯
電方法もあるが、これは装置を複雑化するという難点を
もっている。さらに、従来のグリッド３を用いた帯電方
法では、シールド５一１が導電性であるためシールド電
流ＩＳ又はシールド電流差△ＩＳをゼロとは出来ず高圧
電源１の出力電流のかなりの部分をシールドを通して外
部に流すことで消費せねばならなかった。

本発明の目的は従釆のグリッドを用いた帯電方法に比べ
、グリッドによる感光体の表面電位制御効果が極めて大
きな帯電方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は従釆のグリツド３を用いた帯電方法
に比べ、コロナ放電ワイヤ２と感光体６との距離の変動
や，温度湿度などの雰囲気の変動によるコロナ放電抵抗
の変動に対して感光体６の表面電位変動が極めて小さく
することが出来る、帯電方法を提供することである。

本発明の更に他の目的は従来のグリッドを用いた帯電方
法に比べ、ＡＣコロナ放電電流差の内、シールド電流差
△ＩＳをゼロとすることにより、効率的に電流差△１を
活用することが出来る帯電方法を提供することである。

即ち本発明は交流コロナ放電電流のプラス成分とマイナ
ス成分との電流差を一定に保つとともに上記可帯電部材
表面近傍に配置したグリッドーこより表面電位を安定に
得ることを特徴とする。更に上言己帯電方法にてコロナ
放電線を包囲し、上記可帯電部材に面して開口部を有す
る絶縁性シールドにより外部へ流れる電流を実質的にな
くすことを特徴とするものである。これによってグリッ
ド電位の調節による表面電位の制御範囲が広くかつ安定
なコロナ帯電を可能にし、しかもＡＣコロナ放電で帯電
するので低電流放電に対して放電電圧を低くすることな
く又放電線を遠ざけることなく帯電できる。

第３図に本発明の一実施形態の概略図を示す。

７はＡＣトスンス、８はインバータでＤＣをＡＣに変換
する、９はＤＣ電流検知器、１０はＤＣ発生器、１１−
１は増幅器で所定値からの変化に応じた出力をする、１
２はＤＣ制御器でＤＣ発生器の電圧を制御する、ＡＣト
スンス７の高圧出力の電流差△１はＤＣ電流検知器９で
検知されて、その情報は増幅器１１−１を介してＤＣ制
御器１２に入れられ、これを受けてＤＣ発生器１０にフ
ィードバックが行なわれ、電流差△１を一定に保ったＡ
Ｃ出力を得ることが出来る。

このように制御されたＡＣ出力をコロナ放電ワイヤ２に
供給することにより、バイアス電源４からグリッド３へ
供給されるバイアス電圧の極性や大きさに無関係にコロ
ナ放電の電流差△１を一定に保つことが出来る。従って
グリッド３のバイアス効果を従来の有効電流差に比べて
高めることが出釆、雰囲気の変動に対し安定な表面電位
を得てしかも表面電位の制御電位を広くできる。第４図
に第３図の帯電方法によって得られるグリッド３のバイ
アス電圧に対する表面電位の変動Ａと、従来のＡＣ帯電
方法によって得られるグリッド３のバイアス電圧に対す
る表面電位の変動Ｂの比較例を示す。

これは負の帯電性向を持つＡＣコロナ帯電の例であるが
、「・」で示されるのが第３図の帯電方法によって得ら
れる表面電位の変動Ａ、「×」で示されるのが従来のＡ
Ｃ帯電方法によって得られる表面電位の変動Ｂである。
この、負の帯電性向を持つＡＣコロナ帯電では、感光体
６の表面電位を正方向に制御する為にはグリッド３を接
地した場合よりもバイアス電源４でグリッド３にプラス
極性のバイアス電圧を印加すればよいが、従来のＡＣ帯
電方法では第２図に示される様に放電電流差の絶対値ｌ
△１ ｌは増大し、グリツド電流差の絶対値ｌ△ＩＧＩ
は増大し、有効電流差の絶対値ｌ△ＩＣＩは減少する。

すなわち、！△１ｌｇ，ｌ△ＩＳＩｇ，ｌ△ＩＧＩｇ，
ｌ△ＩＣＩｇは各々、グリッド３を接地した場合の放電
電流差，シールド電流差，グリッド電流差，有効電流差
の絶対値とし、ｌ△１ ｌ■，‘△ＩＳＩ田，ｌ△ＩＧ
Ｉ由，ｌ△ＩＣＩ由は各々、グリッド３にプラス極性の
バイアス電圧を印加した場合の放電電流差，シールド電
流差，グリッド電流差，有効電流差の絶対値とすれば、
ｌ△１ｌｇ−ｌ△ＩＳＩｇ−ｌ△ＩＧＩｇ＞ｌ△１ ｌ
■−ｌ△ＩＳＩ由一ｌ△ＩＧＩ由良０ちｌ△ＩＣＩｇ＞
ｌ△ＩＣＩ■という関係になって、感光体６の表面電位
を正方向に変動させる。ところが、このとき同時に、ｌ
△１ｌｇくｌ△１ｌ由 となるために、グリツド３にバイアス電圧を印加してす
る表面電位制御効果は抑制されて、「×」で示したよう
な感光体９の表面電位変動Ｂとなる。

これに対して、本発明による第３図のＡＣ帯電方法は、
ｌ△１ｌｇ＝ｌ△１ｌ由と出来て、グリッド３のバイア
ス電圧とグリツド電流差△ＩＧ及び高圧出力の電流差△
１の関係を第５図に示す様になる。

すなわちグリッド３へのバイアス電圧とは独立に高圧出
力の電流差△１を一定に保持できるために、グリッド電
流差△ＩＧの変化による有効コロナ電流差△ＩＣの変化
が従来のＡＣ帯電の場合に比べてずっと大きくなる。こ
うして第４図の如くグリッド‘こバイアス電圧を印放し
てする表面電位制御効果は、従来のＡＣ帯電よりも顕著
になり「・Ｊで示されるような感光体６の表面電位変動
Ａをもたらす。以上は感光体６の表面電位を正方向に制
御する場合を記したが、負万向に制御する場合も、同様
の結論を得る。

第３図では導電性シールド５−１が示されているが、本
発明のＡＣ帯電方法ではこれらを絶縁性シールドとし、
コロナ放電ワイヤ２の関口部以外の三方を絶縁性シール
ドで構成し、シールドを通して外部に流れ出る電流量を
実質的にゼロとすることもできる。すなわち、閉口部以
外の三方を絶縁性シールドで構成する場合コロナ放電ワ
イヤ２にコロナ放電開始電圧ＶＣより大きな電圧Ｖを印
加してもＤＣ帯電の場合コロナ放電は極めて不十分にし
か行なわれず、実用的ではないが、ＡＣ帯電の場合、コ
ロナ放電は十分に行なわれる。さらに、この時シールド
電流差△ＩＳはゼロとなり、従来のＡＣコロナ帯電と比
べて、少量の電流差△１で、すなわち少量のコロナ放電
電流１で所期の有効電流差△ＩＣを得ることが出来る。
第６図に、本発明の他の実施形態の概略図を示す。５一
２は、絶縁性シールド、１１−２，１１−３は増幅器、
１３はＡＣ電圧検知器、１４はＤＣ電圧検知器、１５は
ＡＣ制御器である。

ＡＣ高圧トスンス７の出力の電流差△１は第２図と同様
の方法で一定に保たれるが、同時にＡＣ電圧検知器１３
とＤＣ電圧検知器１４によって電圧が検知され、それぞ
れ増幅器１１一３，１１一２を介して、それぞれＡＣ制
御器１５、ＤＣ制御器１２に入れられこれを受けて、イ
ンバータ８、ＤＣ発生器１０にそれぞれフィードバック
が行なわれ出力電圧も一定に保つ制御が行なわれる。こ
のように制御されたＡＣ出力をコロナ放電ワイヤ２に加
えることにより、コロナ放電電流差△１を一定に保ち、
かつ、コロナ放電ワイヤ２への印加電圧を一定に保つこ
とが出来るので、従来のグリッド３にバイアス電源４を
結んで行なう帯電方法に比べて、上述したグリッド３に
印加するバイアス電圧による表面電位制御効果の増大に
加えて、コロナ放電ワイヤ２と感光体６との距離の変動
や温度，湿度などの雰囲気の状態の変動によるコロナ放
電抵抗の変動に対して、遥かに安定した表面電位を得る
ことが出来る。第７図に第６図の帯電方法に於いて感光
体６とグリッド３の距離を一定に保ちコロナ放電ワイヤ
２と感光体６との距離を変動させた時すなわちコロナ放
電ワイヤ２とグリッド３の面との距離を変動させた時の
感光体６の表面電位の変動Ｃと、従来のＡＣ帯電方法で
同じ操作を行なった時の感光体６の表面電位の変動Ｄの
比較の一例を示す。

これは、負の帯電性向を持つＡＣコロナ帯電の場合であ
る「・」で示されるのが本発明の表面電位の変動Ｃであ
り、ｒ×」で示されるのが従来のそれＤである。従来の
ＡＣ帯電方法では、第７図のように負の帯電性向の場合
、例えばコロナ放電ワイヤ２をグリッド３の面より遠ざ
けると、コロナ放電抵抗が大きくなり、コロナ放電の電
流差の絶対値ｌ△１ｌは減少し、有効電流差の絶対値ｌ
△ＩＣＩも減少するために帯電量が減少して、その結果
感光体６の表面電位は正方向に変動してしまう。

こうした現象はＤＣ帯電においても、グリッド３へバイ
アス電源４１こより印加されるバイアス電圧が固定され
ている場合には不可避であり定電圧の高圧電源１を用い
る場合はコロナ放電ワイヤ２とグリッド３の面との距離
の変動などによるコロナ放電抵抗の変動によりコロナ放
電電流１が変動し、有効コロナ電流ＩＣも変動して、感
光体６の表面電位は変動する。またＡＣ総電流の一定の
高圧電源１を用いる場合には、コロナ放電電流１は一定
に保てるが、コロナ放電ワイヤ２とグリッド３の面との
距離の変動などによるコロナ放電抵抗の変動により、コ
ロナ放電ワイヤ２への印加電圧Ｖが変動するために、有
効コロナ電流ＩＣが変動し、感光体６の表面電位は変動
する。これらの従来の帯電方法と異なって、第６図の帯
電方法では、コロナ放電ワイヤ２と感光体６との距離の
変動や温度，湿度などの雰囲気の状態の変動によるコロ
ナ放電抵抗の変動に対してもコロナ放電の電流差△１と
コロナ放電ワイヤ２への印加電圧Ｖが実質的に一定に保
たれる。

こうして、本発明のＡＣコロナ帯電方法によれば、コロ
ナ放電ワイヤ２と感光体６との距離の変動や温度・湿度
などの雰囲気の状態の変動によるコロナ放電抵抗の変動
に対して実質的に変化を受けない表面電位を得られる。
つまり、ＤＣコロナ帯電では原理的に実現不可能な定電
圧かつ定電流の制御に代えて、ＡＣコロナ帯電で定電圧
かつ定電流差の制御を行なうことによって、実質的に定
電圧と定電流の共存した効果が得られ、コロナ放電ワイ
ヤ２と感光体６との距離の変動や、温度，湿度などの雰
囲気の状態の変動によるコロナ放電抵抗の変動に対して
安定した表面電位、すなわち信頼性の極めて高い静露潜
像を得ることが出釆る。なお、第６図には絶縁性シール
ド５一２を用いてシールド電流差△ＩＳをゼロとし、電
流差△１を有効に活用する帯電方法を示すが、上述の表
面電位の安定性を得る目的を成就する為には、絶縁性シ
ールド５一２の代りに導電性シールド５−１を用いるこ
とも可能である。又、グリッドバィアスは抵抗を介して
グリッドを接地した自己バイアスやグリッド位置変化等
によって変えられる。

以上説明した様に、本発明は定電流差によるＡＣコロナ
放電とグリッドによるバイアスとで帯電するので、表面
電位制御が容易で、かつコロナ放電抵抗の変動等に対し
て安定性の極めて高い表面電位を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のグリッドによる帯電方法の概略図、第２
，５図は従来及び本発明の帯電方法におけるグリッドバ
ィアスに対するグリッド電流差、コロナ放電電流差の特
性図、第３図は本発明による帯電方法及装置を示す概略
図、第４図はグリッドバィアスに対する従来及び本発明
における表面電位特性図、第６図は本発明による他の帯
電方法、第７図は放電像とグリッド間隔に対する従釆及
び本発明における表面電位特性図である。 １・・高圧電源、２・・コロナ放電ワイヤ、３・・グリ
ツド、４・・バイアス電源、５一１・・導電性シールド
、５−２・・絶縁性シールド、６・・感光体、７・・Ａ
Ｃ高圧トスンス、８・・ＤＣ−ＡＣィンバ−夕、９・・
ＤＣ電流検知器、１０・・ＤＣ発生器、１ １一１，１
１−２，１１−３・・増幅器、１２・・ＤＣ制御器。 菊Ｚ図菊ヱ図 豹３図 ※４図 繁Ｓ図 第６図 発７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流コロナ放電により可帯電部材表面を帯電する帯
   電方法において、前記交流コロナ放電を直流電源と交流
   電源とから電力供給することにより行うとともに、前記
   交流コロナ放電電流の直流分を検出することにより前記
   交流コロナ放電電流のプラス成分とマイナス成分との電
   流差を検出し、前記電流差を一定に保つべく検出値に応
   じて前記直流電源を制御するとともに前記可帯電部材表
   面近傍に配置したグリツドによる電荷付与制御を行うこ
   とにより表面電位を安定に得ることを特徴とするコロナ
   放電による帯電方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、コロナ放電線を包
   囲し、前記可帯電部材に面して開口部を有する絶縁性シ
   ールドにより外部へ流れる電流を実質的になくすること
   を特徴とするコロナ放電による帯電方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、コロナ放電線に印
   加する電圧を一定に保つことを特徴とするコロナ放電に
   よる帯電方法。 ４ 交流コロナ放電器による交流コロナ放電により可帯
   電部材表面を帯電する帯電装置において、直流電源と交
   流電源を含み上記交流コロナ放電器に電力供給する電源
   手段と、前記交流コロナ放電電流の直流分を検出するこ
   とにより前記交流コロナ放電電流のプラス成分とマイナ
   ス成分との電流差を検出する検出手段と、上記可帯電部
   材近傍に設けたグリツドとを有し、前記電流差を一定に
   保つべく前記検出手段の検出値に応じて前記直流電源を
   制御するとともに前記グリツドによる電荷付与制御を行
   うことにより上記可帯電部材上に一定の表面電位を安定
   に得ることを特徴とするコロナ放電による帯電装置。