JPS607268B2 - コロナ帯電方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の意図する所は、単純な構造を持ったＡＣコロナ
放電器に直流バイアスを印加する事に依り容易こ任意の
充帯電電位に制御し得る安定した且つ効率の高いコロナ
帯電方法を提供する事にある。

従来、コロナ帯電器を安定して作動せしめる為に幾つか
の基本的技術が提案されているが、その１つは米国特許
第２７７７９５７号に見られるコロナワイヤ一と被充帯
電体の間のグリッドに設けてこれに直流バイアス電圧を
印加して充帯電電位を制御しようとする考え方であり、
他の１つは、コロナワイヤ一に交流高圧を印加し、コン
トロール電極に直流バイアスを印加して充帯電電位を制
御しようとする米国特許第２８７９３９５号の考え方で
ある。

又他の１つは特公昭４９−３７８位Ｌ実開昭５０−３０
７２６の如く、交流コロナの交流成分をコンデンサーと
ダイオード、或は抵抗とダイオードの組合せ回路の付加
に依り歪ませる事に依り目的を蓬せんとする方法がある
。一方除電に用いられるコロナ放電器に関しても、幾つ
かの安定化方法が知られている。

公知の通り除電器には、いわゆる容量結合法と呼ばれる
方法があり、容量を介して交流電圧をコロナワイヤ一に
印加する手法が古くから採用されている。しかしながら
、例えば容量結合法を使用したとしてもコロナ放電電流
は十極性成分と一極性成分が等しくならず、このため特
関昭５０−１０７３０特開昭５１−４６１２６に見られ
る如く、抵抗を結合容量と並列に設置して除電能力を高
めんとする手法が採用される。本発明は、前記の様な方
法に依る事なく、極めて単純な構造で、高い安定性と印
加バイアス電圧に対する忠実性とを兼ね備えた帯電方法
を提供する。

第１図は本発明の実施態様の典型的な１例を模型的断面
図に依って示すものである。

図中■はコロナワイヤ一を、■は対電極を、■はコンデ
ンサーを■は交流電源を、■はプラスの直流電源を、■
はマイナスの直流電源を、■はアースを、■は切換スイ
ッチを、■は被充帯電体を、■は裏打ち電極をそれぞれ
示している。この放電器は基本的にコロナワイヤ一と側
方に位置する対電極とから構成されている。コロナワイ
ヤ−■にはコンデンサー■を介して高圧の交流電源■が
接続されている。対電極■にはスイッチ■を介してプラ
ス又はマイナスの直流電圧又は大地電位が印加される。
被充帯電体■と放電器は相対的に移動し、被充帯電体■
表面は放電器に依り走査される。第２図は、放電器の１
例の寸法関係を示す図である。

第２図の如き寸法の場合、放電紬線が６０仏？のタング
ステン線の時にはＡＣ電源は５．７ＫＶ程度が通常使用
される。５．７ＫＶを放電紬線に印加すると、２５ｒの
厚さのマィラーフィルムに導電裏打ちをしたものを被充
帯電体とし、コロナ放電器の走査速度を毎秒１３仇吻と
し結合コンデンサーの容量を０．０３マイクロフアラツ
ドとして計測された印力ロバイアス電圧と表面電位の関
係は第３図に示した通りである。

第３図に見る通り、約プラス７００Ｖからマイナス７０
０Ｖ迄の範囲は印加バイアスと同じ電位に充帯電される
。７００Ｖ以上になると多少印加電圧値より低くなり、
１０００Ｖでは９６０Ｖ程度の表面電位を示す様になる
。

この原因は充帯電電位があまり高くなると低電位電界の
場合に比し、電界の歪が大きくなる為と理解されており
、もし更に高い電位迄直線性を保障しようとする場合は
、総ての距離関係を大きくしてそれに比例して電圧も高
める必要がある。次にコロナ放電器の走査速度を毎秒１
肌から毎秒１５仇松迄変えて充帯電させた結果は毎秒１
３仇舷の場合と全く同等であった。１５瓜肋を超えると
特に高電位側で充帯電の不足が発生し、毎秒２０Ｑ肋で
は１０００Ｖのバイアス電圧で９３０Ｖの充帯電電位が
観測された。

この現象は、コロナ放電器の容量が不足し始めた為であ
り、交流電源電圧を６．巡Ｖとする事に依り毎秒２０仇
舷でも全く同等になった。次に被充帯電体を５０山のマ
ィラーに変更して行われた計測の結果は、２５ムマイラ
ーの場合と全く同等であった。次に放電器の取り付けを
変え、被充帯電面からの距離を１肌大きくしても、１側
小さくしても結果は不変である事が確認された。

更に湿度との関係が調べられ、相対湿度１０％から９０
％の範囲で安定している事が確認された。

又、溶剤蒸気なども全く影響しない事が確認された。次
に、Ｚｎ０、Ｓｅ、ＣｄＳ等の実用感光体の複写機に装
着して実用性を調べた結果極めて安定して作動し、次の
各点で有利さが発揮される事が知られた。

第１にその高い安定性のゆえに充帯電電位が完全に安定
し、特性の異なる感光体でも殆ど同一の結果を出す点で
特徴的であった。例えば、Ｚｎ○感光体などの場合、従
来はいわゆる飽和充帯電を行う事で充帯電電位の安定化
を行っていたものであるから、感光体の特性が変れば充
帯電電位も変ってしまい出てくる結果も変ってくる。し
かし、本発明の帯電方法では充帯電電位はバイアス電圧
に依って決定されるので、余程大中な特性の差異がない
限り、充帯電電位は一定する。この事は、Ｓｅ系に於て
も同様であり、ＣｄＳ系の高絶縁層を持った感光体につ
いても全く同様に効果を発揮する。何れの場合に於ても
、湿度、その他の雰囲気変動に対して極めて安定してい
た。第２に機械調節が極めて容易になった。

従来のコロナ放電器では、コロナ放電器の高さの調節が
非常に重要であり、最も神経を使う所の１つであった。
しかし本発明の方法では多少コロナ放電器が上下しても
、たとえ斜めに傾いていたとしても結果は一定でありコ
ピー濃度に煩斜が起る様な事はない。第３に潜像強度を
バイアス電圧を変える事に依り自由に選択できる可能性
を持った事である。

従来、画像濃度を変更しようとする場合には、トナー濃
度を変える方法か、或は現像バイアスを変える方法が採
用されてきた。前者では応答が極めておそく、且つ一旦
濃度の上ってしまったものは、すぐ修正する事ができな
い。後者の方法では現像剤の状況次第でバイアスのきき
方が異なり不安定であったり、現像機回りの汚れでバイ
アスのかかり方が不安定になったりする。これに比し本
発明の方法に依れば、潜像強度自体を自由に変え得るの
であるから、応答は極めて早く、且つ安定している。第
４に構造が単純であるので、例えばコントロールグＩＪ
ッドを使用する様な場合に比し、安価で且つ竪牢である
。

第５に電源を安定化する必要があるのは低圧のバイアス
電源のみである事が挙げられる。

本発明の実体と理論的側面を明らかにする目的をもって
各種放電器について本発明の概念を応用してみた。

特に前例に示した様な単純構造で、なぜ安定した結果が
得られるかを理解するために、第４図に示す様な代表的
な例を挙げた。４−１はごく普通に使用される放電極で
、一般的にはコロナワイヤ−から側方放電対極迄の距離
と、コロナワイヤ−から上方放電対極までの距離が等し
い様に設計される。

４−２はワイヤ‐振動が少ないと言う理由から好んで使
用される形で、対電極の円筒部の曲率中心にコロナワイ
ヤ‐が位置している形式である。

４−３も又いよいよ見受けられる放電器の形式である。

４一４，４−５，４一６，４−７，は本発明の実施例の
種々の形式である。種々実測した結果、最も好ましい結
果を与えた形式は４−４に示したものであった。４−１
，４−２，４一３の如く上方対電極要素を持つ形式のも
のは総てバイアス値と充帯電電位が異なってしまう欠点
を持つ。

実験的に確められた所では、上方対電極要素が存在する
と、バイアスが０であっても、プラスに充帯電する。４
−２の形式でこれは最もひどく、次いで４−３，４−１
の順である。

４一２の形式では対電極の曲率半径を７肌としコロナワ
イヤ一から充帯電体迄の距離を９肋とした場合、約十２
００Ｖの充帯電電位に収数した。

同様な対電極とコロナワイヤ一閲距離及び充帯電体とコ
ロナワイヤ一間の距離を使った４−３の形式では十１５
０Ｖ、４一１の形式では十１００Ｖになった。ＯＶのバ
イアスで充帯電電位がプラスにずれる結果、例えば４−
２の形式では−４００Ｖのバイアスでは充帯電電位が−
２００Ｖになり、十４００Ｖのバイアスでは十６００Ｖ
の充帯電電位になると言うずれが生ずる。勿論、放電器
の目的がプラスに充帯電する事を目的とする場合にはこ
のずれは問題とする必要はないが、汎用を目的とする場
合や、マイナスに充帯電させたい場合には不適である。
又、４−３の形式では効率が極端に低くなり、高速の走
査では充帯電不能となる。４一１，４−２でも電源を大
きくしないと応答が悪くなり効率が良いとは言えない。

４−４の様にコロナワイヤ‐より下方にまで対電極が延
びている形式は効率の点でもバイアス電圧のきき方でも
最も望ましい。

４一５の様にコロナワイヤ−と対電極の下端を同じ高さ
とすると、充帯電電位はバイアス電位と等しくなるが、
充帯電面に到達するシャワーの量が減り効率が非常に落
ちる。

対電極をずっと下方まで延して充帯電面近くまでにして
も、効率は落ちバイアスのきき方は変らない。以上の様
な事から、もし天井材を必要とするならば「 ４−７の
様に側方対電極とコロナワイヤ一の距離が上方対電極と
コロナワイヤ一の距離よりもずっと近い様に設計して置
く事が汎用設計としては望ましい事がわかる。

本発明のコロナ帯電方法の実体を更にはっきりさせるた
めに試みられたのが４一８の形式による実験である。コ
ロナワイヤ一の側方に１個だけの対電極を置き対電極に
直流バイアスをコロナワイヤ−に容量結合で交流高圧を
かける。これでもバイアス電位と充帯電電位は一致する
。特に注意されるのは、このコロナ放電器を左から右に
走査した場合でも、右から左に走査した場合でも結果は
完全に一致する事で、この単純な構造でも、従来グリツ
ドを設ける様な極めて複雑な構造で果してきたと同等な
効果を発揮している事が理解される。交流電源の周波数
は、コロナ放電器の走査速度が高い時には高い周波数を
選択する方が望ましい事は当然である。

その場合結合用の容量は当然小さいものに置き換え得る
。本発明のコロナ帯電方法の欠点として挙げられる所は
、交流を流す事で充帯電電位を一定化しているために電
流の無効分が発生する事が不可避な事である。

特にプラスの電位に充帯電しようとする場合、プラスの
直流コロナであればオゾンの発生がかなり少ないのに、
交流コロナを使用するためマイナス成分が入ってきてオ
ゾンの発生量が増加すると言う不都合につながる。この
様な問題を避けるために採用されるのが第５図に示す様
な帯電方法である。第５図の放電器は、単純な直流コロ
ナ放電器である左の部分と、本発明の方法を採用した交
流コロナ放電器である右の部分とから成っている。

交流コロナ放電器部のコロナ発生量は前記した各例より
ずっと抑えられている。充帯電面は先ず直流コロナによ
り目的とする電位近くまで充帯電された後、交流コロナ
とバイアス電圧により正確な電位まで補正される。この
様にすれば、オゾンの発生量は充分少なくする事ができ
る。以上記述した様に本発明は、側方の対電極とコロナ
ワイヤ−のみより成るか或は、側方の対電極と側方の対
電極に比いまるかに小さい影響しか持たない上方対電極
とコロナワイヤ‐より成る放電器の対電極に直流のＯＶ
を含むバイアス電圧を、コロナワイヤ一に結合容量を介
して高圧の交流を印加する事を特徴とするものであり、
簡単な構造で極めて高い効果を発揮する。

本発明の方法を除電器として使用するとしても本発明の
範囲に入る事は勿論であり、対電極をグリッドその他の
類似構造に変更したとしても、本発明の概念が成立する
事も勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施態様を説明するための模型的断
面図であり、第２図は、第１図のコロナ放電器の寸法の
１例を示すものであり、第３図は第１図の動作特性を示
すグラフであり、第４図は本発明の方法を実施してみた
コロナ放電器の各種を示す図であり、第５図は、別の実
施態様を示す模型的断面図である。 オー図 才２図 づ３図 ズ４図 オＳ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コロナワイヤーと側方対電極とよりなるか、或はコ
   ロナワイヤーと側方対電極と側方対電極より離れて配置
   された上方対電極よりなる放電器のコロナワイヤーに容
   量を介して交流高圧を印加し、対電極に直流バイアスを
   印加する事を特徴とするコロナ帯電方法。