JPS61110176A - コロナ帯電装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、帯電又は除電の目的のため一様な出力を発
生可能な安価、コンパクト且つ強力なコロナ発生器に関
する。

特にこの発明は、高効率の放電を行なえ、大きい安定性
を持ち、更にワイヤのたるみ、下がり及びアーク発生・
の影響を受けにくい電気コロナ発生器に関するものであ
る。

（従来技術） 感光性部材の上に一様な静電荷を生じるため、多くの方
法及び装置が従来技術として開示されている。かかる１
つの帯電装置は米国特許第２．８３６，７２５号に開示
されており、この装置では電気的にアースされた導電シ
ールドによって部分的に取り囲まれているワイヤ状の電
極がアースされた受取面に隣接して配置され、高圧電源
がワイヤに接続されることによって、コロナ放電が発生
される。感光性部材に直近したコロナ放電は、コロナ発
生器の周囲に形成された帯電イオンをアースされた感光
性部材の表面へと移動させるため、帯電イオンがそこに
付着して表面電位を比較的高いレベルに上昇させる。

歴史的に見ると、コロナ発生器は１／４＃（６，３５１
ｍ）以上のワイヤー面間隔について評価されてきた。こ
の点は、ＯｏＡ、　Ｕｌｌｒｉｃｈ及びり、Ｅ。

Ｗａｌｋｕｐ著「ゼログラフィーの帯電概論」、バラチ
ル・メモリアル研究所１９６３年１２月（Ｋ−６６３１
）に見られるように、文献全体を通じて示されている。

もっと最近の文献も、１／４＃〜１／２＃（６，３５ｔ
ｍ〜１．７７　ｃ＋ｎ）のワイヤー面間隔を用いた理論
と実験を論じている。また、１／４“（６，３５ｍ）の
ワイヤー面間隔は、１３Ｊ、ｓｐｒｉｎｇｅｔｔにより
１９７６年電子写真会議で発表された論文「コロナ放電
における閾電圧とイオン易動度」に記載されている。本
発明のミニコロトロンは、約１．０〜２．５　ｍからの
面一ワイヤー面距離を用いる。　　　　′ゼログラフィ
の分野では、一様で一定の電荷電位が光導電面に印加さ
れるときにのみ、−貫した複写品質を得られることが認
められている。この種の多くの自動複写機では、通常「
コロトロン」と呼ばれる単一ワイヤ発生器が使われてい
る。一般にコロトロンの効率は、ワイヤと感光性部材の
表面間のギャップ距離、発生ワイヤ物質の性質、ワイヤ
の直径とその他の物理的特性、及びコロナ発生器に供給
されるエネルギー量を含む多くの因子に依存する。従来
、これらのコロナ装置高電流電圧の条件を満たすのに大
型の電源を必要とし、コストが高く、大面積の装置スペ
ースを要した。

かかるコロナ装置は、アースされた感光性部材又はシー
ルドから約６〜１００離れて位置した単線又は複数の細
ワイヤ（９０μｍ）を用いるように設計されている。一
般に約４″’　　（１０，１６ｃｍ）　／ｓｅｃの帯電
速度の場合、コロナワイヤの帯電用電圧は４０ｃｍの長
いワイヤ（１，７μＡ　／　ｃｒａ　）について裸プレ
ートの着流が６６μＡなら約７ｋＶである。

このような装置の断面積は約６ｄである。ネブレソト（
Ｎｅｂ　ｌｅ　ｔ　ｔｅ）著の［写真と複写ハンドブッ
ク」は、１９７７年発行第７版の３４８頁で、「実際の
コロトロン装置では、ワイヤは６０００Ｖ以上の電位に
維持され、通常光導電面を数百ボルトに帯電する」と述
べている。こうした装置はこれまで適切であったが、オ
ゾン放出が少く、より少いエネルギーを消費し、低コス
トで、スペースを取らないコピー装置への要求が最近高
まるにつれ、コロナ発生装置の改良が要求されてきてい
る。従来のコロナ発生器に関する考え方と経験は、コロ
トロンを部分的に取囲むキャビティを減少させコロトロ
ンを受取面に接近させると、アークを生じ、ワイヤコロ
トロンを焼き切り、光受容体に損傷を与えると教示して
いたため、上記の要求は不可能と考えられていた。また
、長く細いワイヤ（０，００１５“　（０，０３８ｆｌ
）　）と小半径キャビティの使用は、ワイヤド鳴音（ｓ
ｉｎｇｉｎｇ）とたるみを発生させるとも考えられてい
た。こうした従来の反対の教示にもかかわらず、係属中
の米国特許出願筒４９０．８２４号（１９８３年）はエ
ネルギー効率がよく、限定されたスペース内で使え、広
がった面積でなく狭い領域を帯電できる小型のミニコロ
ナ発生装置の発見を開示している。

さらに本発明者等は、上記米国特許出願に開示されてい
るような帯電装置を電荷受容体の近くに配置して研究を
進めていたとき、ワイヤがアース面から１．５　ｆｉの
位置に支持されていれば、２．５ｋＶ以下で直径１．５
ｍ１ｌ　　（３６μｍ）のワイヤから゛コロナが発生す
ることを見い出した。これより細いワイヤは帯電装置の
製造時に取扱うのがもっと難しく、使用時における脆さ
も増すが、直径はＸ。

０７ミル（１８μｍ）、長さ５ａｉのワイヤについて実
用的な帯電が実証された。但し、ワイヤからの電流を約
１０μＡ　／　ｃｍに制限しないと、時たま生じるアー
ク発生がワイヤを焼き切ったり、光受容体に穴をあけた
りする。安定状態の電流は電源とコロノードの間に抵抗
を挿入することで制限できるが、ワイヤが長すぎると、
抵抗を介したＩＲ雷電圧降下が大きくなりすぎてしまう
。またワイヤが太すぎ、長すぎ及びアース面に接近しす
ぎていると、容量上の問題が生じ得る０例えば１．半径
ｂ、長さ！の円筒内に半径ａのワイヤを置いたときの容
量は次式で与えられる： 距離す離れた位置におけるワイヤー面間のＣが、半径す
における全円筒体の場合の約１／４であるとする。この
場合、１ｍ当りの容量は次式で与えられる二 Ｃ＝　　（２ｔｃ　ｅ＞　　（４（ｌｎ　ｂ／ａ）光受
容体からの距離が１．５　＋ｎの１．５＋ａｉｌ　　（
９０μｍ）の場合、上式は次のようになる：Ｃ＝　（π
ε）（２１ｎ　８３）　＝３．２　Ｘ　１０−”　Ｆ／
ｎ＋＝　３．２　Ｘ　１０−”ｐＦ／ｃｍ これは３ｋＶで、長さ１ａ１１当り１．４エルグを貯え
る。もっと太いワイヤ又はもっと条件の悪いブレードは
、容量的に貯えられるエネルギーを増大させ、アーク発
生時に光受容体を損傷させる恐れがある。

さらに長いワイヤは、たるみ及び／又は振れあるいは“
鳴音”の問題も持ち、これは明らかに約６〜ｌＱｍｍの
通常の間隔の場合より１．５ｆｌの間隔の場合の方が重
要である。

（発明の目的と構成） 従って本発明では、上記３つの問題（Ｉ　ＸＲ降下、容
量的貯蔵と放電、コロトロンワイヤの“鳴音”とたるみ
）全てに対する解消が、短い長さの細いコロナワイヤを
それらの走査路が重複するように支持し、各セグメント
を別々のインピーダンスを介して電源に接続することに
よって与えられる。

本発明の別の態様では、コロトロンワイヤの光感電体へ
のより近づいた間隔を可能とし、ひいてはより低いコロ
トロン電圧とより高い効率を可能とするコロナ放電装置
が提供される。

本発明の更に別の態様では、ワイヤの改良された位置制
御とアーク発生の最小限化が大巾に高められる。

本発明の更なる態様では、個々のインピーダンスがそこ
に接続された一連の個々のワイヤを備えることによっτ
、閾値を与えたりコロナ場を維持するのにコロトロンワ
イヤがシールドを必要としない地点にまでインピーダン
スが制御可能であるような改良小型コロトロン装置が開
示される。

本発明の更に別の態様では、個々のインピーダンスがコ
ロトロンワイヤへ伝達可能なエネルギーを制限し、アー
ク発生時に光受容体又はその他の表面に損傷が及ぶのを
防止する。

本発明の上記及びその他の特徴は、以下の詳細な説明、
特許請求の範囲及び添付の図面からより明らかとなろう
。

（実　施　例） 以下本発明を好ましい実施例について説明するが、本発
明はその実施例に限定されるものでないことが理解され
よう。逆に言えば、特許請求の範囲で限定される発明の
精神及び範囲内に含まれる全ての代替物、変更及び同等
物は、本発明に包含されるものである。

本発明の特徴を組入れられる電子写真複写機の全般的な
理解のため、その各種構成部品を概略的に示した第１図
を参照する。以後全図を通じ、同一の要素を表わすのに
同し参照番号を用いる。本発明の装置は光怒知性部材を
帯電するか、又は誘電体を除電するための手段として開
示されるが、本発明は転写装置としても電子写真環境に
おいて使用可能なことが理解されるべきである。

電子写真印刷の実際は当該分野において周知なので、原
稿のコピーを生成するための各種処理ステーションを第
１図に概略的に示す。各ステーションを、以下簡単に説
明する。

図示例のような全ての電子写真印刷機におけるのと同様
に、導を基材から成る外周面上に被覆固定された光ｉｔ
面１２を有するドラム１０が、各種処理ステーションを
通り矢印１４の方向に回転される。−例として、光導電
面１２は米国特許第２．９７０，９０６号に開示された
ようなセレンから形成できる。適切な導電基材はアルミ
ニウムから形成される。

まず、ドラム１０が光導電面１２の一部を帯電ステーシ
ョンＡを通して回転させる。帯電ステーションＡは、全
体を参照番号１６で示した本発明によるコロナ発生装置
を用い、光ｉｔ面１２を比較的高く実質上一様な電位に
帯電する。

その後、ドラム１０は光導電面１２の帯電部分を露光ス
テーションＢへ回転する。露光ステーションＢは全体を
参照番号１８で示した露光機構を備え、該露光機構はガ
ラス板等の静止透明プラテンを有し、その上に原稿を支
持する。ランプが原稿を照射する。原稿の走査は、鏡を
ドラム１０の移動と同期して振動させたり、あるいはラ
ンプとレンズを原稿を横切って並進移動させることによ
って達成され、開孔スリットを介し光導電面１２の帯電
部分上に投影される増分光像を形成する。

光導電面１２の帯電部への光像照射が、原稿内に含まれ
た情報領域に対応する静電潜像を記録する。

次いでドラム１０が、光導電面１２上に記録された静電
潜像を現像ステーションＣに回転する。　　　　　”現
像ステーションＣは全体を参照番号２０で示した現像装
置を備え、該現像装置は内部に混合現像剤の供給体を含
んだハウジングを有する。混合現像剤は、キャリヤ粒子
と、これに摩擦電気的に付着したトナー粒子とから成る
。好ましくは、キャリヤ粒子が磁気材料から形成され、
トナー粒子は熱溶融性プラスチックから形成される。現
像装置２０は、磁気ブラシ現像系であ名のが好ましい。

この種の系では、混合現像剤が方向性磁場を通って移動
され、磁気ブラシを形成する。光導電面１２上に記録さ
れた静電潜像は、混合現像剤のブラシをそれに接触させ
ることによって現像される。

このように、トナー粒子はキャリヤ粒子から静電的に潜
像に吸引され、トナー粉末像を光導電面１２上に形成す
る。

引続き第１図を参照すると、コピーシートがシート給送
装置３５によって転写ステーションＤへ前進される。つ
まり、シート給送装置３５はコピーシートを送り整合ロ
ーラ２３．２７へ逐次前進させる。送り整合ローラ２３
が通常の方法でモータ（図示せず）によって矢印３８の
方向にされることによって、同ローラ２３と接触するア
イドラローラ２７も矢印３９の方向に回転する。動作時
、給送装置３５は、最上の基材又はシートをスタック３
０から整合ローラ２３．２７間へ及び整合フィンガ２４
へ向かって前進させるように動作する。

フィンガ２４は通常の手段によりドラム１２上の像と同
期して付勢され、フィンガに当接しているシートがドラ
ム上の像と同期してドラムの方へ送られる。通常の整合
フィンガ制御系は米国特許第３．９０２，７１５号に示
されており、同特許は本発明を実施するのに必要な範囲
で参考資料とじてこ＼に含まれる。フィ゛ンガ２４から
解放されたシートは、ガイド２８．４０で形成されたシ
ュートを通じ転写ステーションＤへ前進される。

各処理ステーションについて更に参照すれば、転写ステ
ーションＤは、コロナ装置１６と同じでコピーシートの
裏側にイオンスプレーを与えるコロナ発生装置４２を備
えている。これがトナー粉末像を、光導電面１２からコ
ピーシートへと吸引する。

トナー粉末像のコピーシートへの転写後、シートは無端
ヘルドコンベヤ４４により矢印４３の方向に沿って定着
ステーションＥへ前進される。

定着ステーシランＥは、全体を参照番号４６で示した定
着器組体を備えている。定着器４６は定着ロール４８と
、これとの間にニップを画成するハックアップロール４
９を具備し、コピーシートはこのニップを通過する。定
着工程の完了後、コピーシーＩ・は通常のローラ５２に
よってキャッチトレイ５４へ前進される。

コピーシートが光導電面１２から分離された後、必ず一
部の残留トナー粒子がそこに付着したま−となっている
。これらのトナー粒子は、浄化ステーションＦで光導電
面１２から除去される。浄化ステーシヨンＦは、光導電
面１２上の残留静電荷及び残留トナー粒子の静電荷を中
和化するコロナ発生装置（図示せず）を備えている。次
いで中和化されたトナー粒子は、回転可能に取付けられ
光導電面１２と接触するフイイハブラシ（図示せず）に
よって光導電面から取り除かれる。浄化後、除電ランプ
（図示せず）が光導電面１２をフラッド照射し、次の連
続的な像形成サイクルのため帯電を行なう前に、光導電
面上に残っている全ての残留静電荷を消失させる。

本願の目的上電子写真印刷機の全般的動作を示すのに、
上記の説明で充分であると考えられる。

次に本発明の主題を参照すると、第２図はコロナ発生装
置１６を詳細に示している。コロナ発生装置１６．４２
は同様に構成されている。また、所望なら本発明のコロ
ナ装置は輸送ベルト４４上方に配置し、除電手段として
用いてもよい、さらに所望なら、光受容体をはＷ’　Ｄ
　Ｃバイアスに帯電させるＤＣバイアスを含んだＡＣ電
圧を使うこともできる。

以下特に第２図を参照して、本発明の一態様の詳しい構
造及び動作を説明する。全体を１６で示したコロナ発生
装置は、光導電面１２の上方に位置し、光導電面１２が
時計方向に回転するにつれその上に電荷を付着するよう
に配置されている。

コロナ装置は、矩形状の絶縁シールド部材８２とそれに
取付けられたコロナ発生ワイヤ又はコロノード８１とを
をするブロック部材を備えている。

移動する光感知性部材と対向した絶縁シールド部材８２
の底部にスリット又はチャネル開口が形成され、発生器
から放電されたイオン流がそこを通って光導電面１２へ
向かい付着される通路を与える。通常のコロナ装置の構
造に関するこれ以上の詳細については、米国特許第２，
８３６，７２５号の開示を参照されたい。

複数のコロナ発生ワイヤ８１は、それぞれの高電圧イン
ピーダンス手段を介し、バスバー又は導電ライン８６を
経て高電位源又は電力源９０へ個々に且つ別々に接続さ
れている。正又は負どちらでもよい電源は、従来のコロ
ナ発生器電源よりはるかに低い電圧を供給し、この結果
アークの発生を減少せしめる。さらに個々のワイヤ８１
は、別々にそれに接続されたインピーダンスつまり抵抗
と低い容量を持ち、光導電体を損傷させる恐れのあるア
ークが発生しないことを保証している。このように、ワ
イヤと光受容体間の容量は、閾コロナ放射を与え又コロ
ナ場を維持するのにシールドを必要としないように制御
されている。電圧勾配は光導電体の存在によって与えら
れ；従ってシールドは必要なく、この結果シールドへめ
電流積は全く生じない。つまり全電流が放電のために使
え、１００％の帯電効率を与える。抵抗は各々のワイヤ
について直列である。

本出願人に同じく譲受された係属中の米国出願第４９０
．８２４号（１９８３年）に開示されているワイヤーシ
ールド間及びワイヤー光ｉｔ体間の小さい寸法は、コロ
トロンワイヤの半円形キャビティとの正確な位置合せを
必要とする。光導電体の巾と同じ程度にワイヤが長いた
め、鳴音とたるみを生ずる可能性が若干あり、これは密
な離間の場合いっそう有害である。この改良として第２
．３図に詳しく示すように、本発明の小型コロトロン１
６は非常に短いワイヤ８１から成り、鳴音及びたるみを
最小限のレベルへ減じると共に、ワイヤの張架をより容
易に行なえるようにしている。また、負帯電用コロナは
スポット状になりやすい。

つまり、放射点が約ＩＣｆｆ１の間隔となる。この問題
を解消するため、各ワイヤは移動方向に対し角度を成し
て配置され、“ホントスポット（放射点）”間の有効距
離をａ　ｃｏｓθに減じている。こ＼で、ｄは間隔の実
距離、θは装置の長袖方向に対するワイヤの角変である
。

第２．３図の各コロナワイヤ８１を張架するため、ワイ
ヤはまずＵ字形チャネルを有する絶縁部材８２の周囲に
ラセン状に巻き付けられ、次いで各々抵抗性ストリップ
８３を介して導電ライン８６に接続された導電性パッド
８７を締着した後切断される。パッド８７は、コロナワ
イヤ８１をパッド８７に圧接させて確実に接続するのを
容易としつ＼、できるだけ小さくすべきである。抵抗性
ストリップ８３は、カーボンブランク粒子を充填するこ
とによって部分的に導電性とされたスクリーン印刷のバ
インダフィルムで形成できる。

あるいは、絶縁部材８２はガラス、陶材、アルミナ等で
形成してもよく、この場合抵抗性ストリップ８３は絶縁
部材８２上に炉焼付けされたガラスバインダ中のルテニ
ウム酸化物の表面膜とすることもできる。各ワイヤセグ
メントは、装置の長軸と直角方向に走査する光受容体又
は光導電体１２を連続的にカバーするのに充分なように
次のセグメントと重複している。この原理を用いるなら
、互い違い状のワイヤセグメント等、その他の構成も可
能なことが認識されよう。

本発明を実施したところ、セレンプレート又は１　ｍｉ
ｌのマイラーを裏張りしたアルミプレートを使用した場
合、電位計は１．５ｍ１ｌのワイヤに３．３ｋＶを加え
た条件で、毎秒約１インチ（２，５４ｃｍ）と１０イン
チ（２５，４Ｃ１ｌ）の一様な帯電速度の各部分に沿っ
て驚（べき一様な電位を示した。正のストリップは上記
２速度においてそれぞれ、１１００ボルトと８００ボル
トに帯電された。負部分はそれぞれ１２００ポルトと８
００ボルトに帯電された。コロノードワイヤと光受容体
の間隔は１．５Ｂとした。

第３図に示すように、別々のワイヤ８１は絶縁性である
部材８２のＵ字状チャネルに張り渡され、外側の絶縁部
材８０に対しネジ８５を締着することによって、感電性
パッド８７と接触する関係で配置される。外側絶縁部材
８０はその内面上に薄いゴム被覆８４を有し、ワイヤが
確実に静止状態にとどまるようにしている。高電圧手段
９０が抵抗８３を介し各接触パッド８７と接続する導電
う１°ン８６に電圧を供給し、ワイヤへのインピーダン
スを各ワイヤについて直列とする。かかる個々のインピ
ーダンスが、コロドロンと光導電面の間隔を従来可能と
考えられていたよりいっそう接近可能としている。すな
わち、係属中の米国特許出願第４９０，８２４号（１９
８３年）では、コロトロンとして使われている１本の長
いワイヤが内蔵容量を有し、従ってアークを発生するた
め、コロトロンはその程度しか光導電体に接近して配置
できず、それ以上近付けるとアークが発生してしまう。

−力木方式では、個々のインピーダンスと短いワイヤが
、光受容体とコロナワイヤの間隔をアークを発生させず
により接近させることができる。

本発明によるコロナ放電装置の利点の１つとして、コロ
ノード又はワイヤ８１への印加電圧が低いことがある。

つまり、光導電体が帯電するにつれ、コロノードと光導
電体間の電圧差が減じてい（；そして電圧のこの変化が
制御された方法でコロナを遮断可能とする；例えば、ワ
イヤに３．２ｋＶが印加されている場合、光導電体が１
ｋＶに帯電しコロナを遮断するためには約２．２ｋｖの
閾電圧が必要である。

要約すれば、複数のコロノードワイヤが通常のワイヤ方
向に対して角度を成す短いセグメントの形で支持さ、れ
た小型のコロトロン装置が開示されている。各セグメン
トは、それらの出力電流が重複し、装置の長さに沿って
一様な電流を送るように位置される。セグメントは短い
距離に張架されるので、鳴音とたるみが減じられる。個
々のセグメントは導電ラインと抵抗体を介して高電圧源
に接続されており、これがアークの発生を防ぎ、その結
果生ずる光導電面の損傷を防ぐ役割を果している。

以上本発明をこ＼に開示した構造を参照して説明したが
、本発明は上記した詳細に限定されず、特許請求の範囲
内に入るいかなる変更及び変形を含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を組入れた電子写真印刷機の概略
正面図； 第２図は本発明から成るコロナ放電装置の部分拡大平面
図で、傾斜したコロトロンワイヤを示す；第３図は組立
完了後における本発明の装置の部分傾斜図；及び 第４図は第３図の部分底面図である。 １２・・・光導電性部材、１６・・・コロナ発生装置、
８１・・・コロナ発生手段（ワイヤ）、（コロノード）
、８２・・・絶縁シールド手段、８３・・・高インピー
ダンス手段（抵抗性フィルム）、８６・・・導電ライン
、８７・・・導電性パッド、９０・・・電源。 ＦＩＧ、／ ＦＩＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一様なコロナ放電を発するためのコンパクトで、エ
   ネルギー効率の高いコロナ帯電装置であって： 光導電性部材に隣接して配置された絶縁シールド手段で
   、該絶縁シールド手段がその長さ方向に延びたチャネル
   を有すること；及び 上記チャネルを横切り上記シールド手段に対向して位置
   された一連のコロナ発生手段で、各コロナ発生手段が上
   記光導電部材の移動方向に対して傾斜され、コロナ発生
   手段から発せられたイオンが重複することによって一様
   な電荷を生成すること； を備えたことを特徴とするコロナ帯電装置。 ２、各コロナ発生手段と高電圧電源の間に個々に接続さ
   れ、アーク発生を防ぐ高インピーダンス手段を含む特許
   請求の範囲第１項の装置。 ３、前記高インピーダンス手段がルテニウム酸化物の抵
   抗性フィルムから成る特許請求の範囲第２項の装置。 ４、前記抵抗性フィルムが導電性電力ラインと、コロノ
   ードと接触される導電性パッドとの間を橋渡しするよう
   に位置した特許請求の範囲第３項の装置。 ５、前記高電圧電源が導電手段を介して前記抵抗性フィ
   ルムと導通し、エネルギーを抵抗性フィルムへ与える特
   許請求の範囲第３項の装置。 ６、前記高電圧電源が交流（ＡＣ）電圧を含む特許請求
   の範囲第５項の装置。 ７、前記高電圧電源が直流（ＤＣ）電圧を含む特許請求
   の範囲第５項の装置。 ８、前記コロナ発生手段が一連の個々のワイヤを備えた
   特許請求の範囲第１項の装置。