JPS6118746B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコロナ放電器に関し、特に感光体等の
被コロナ放電印加面の長手方向全域に対し均一に
コロナ放電を印加するコロナ放電器に関するもの
である。

電子写真分野で用いられるコロナ放電器には幾
つかの種類があるが、主に、少なくとも一方向に
コロナ放電のために開口を有したシールド部材
と、該開口に沿つて配設したコロナ放電極を有し
ている。シールド部材としては金属板や絶縁板を
折り曲げて構成し、電極にはコロナワイヤや針板
電極を用いている。このような放電器のうちシー
ルド部材に導電シールドを用いているコロナ放電
器は、放電極側に導電部材が面しているため、放
電極から被コロナ放電印加面に流れるコロナ放電
のみならず、シールドにも多量のコロナ放電流が
流れてしまう。このため十分な電位に帯電すると
きや高電位の帯電面を除電するときなどは、直流
（DC）又は交流（AC）による総放電々流量を増
加する必要があつた。しかし、上記のように電流
量を増加流を増加すると、上記放電器のシールド
内では該電流量に比例して人体に有害なオゾンを
多量に発生したり、又はコロナ放電による電気集
塵作用により、上記コロナ放電極に酸化ケイ素
（SiO₂），炭酸カルシウム（CaCO₃），炭酸マグネ
シウム（MgCO₃）等の微粒子が付着し、放電効果
を低下させるための種々の問題を生じていた。

上記問題を解決する方法として、シールド部材
に絶縁シールドを用いる放電器がある。

この放電器は導電シールドのコロナ放電極側の
一部又は全部に導電部材を設けたり、又はシール
ド全体を樹脂等の絶縁部材で構成した。しかし、
この方法ではシールド側へ流れ込む電流を減らす
ことにより総放電々流を減少させるため、放電器
両側端の絶縁ブロツクや絶縁壁の近傍では、放電
効率が極端に低下する。その結果、被コロナ放電
面に到達するコロナ電流の量はシールド中央部と
側端部とでは差を生じ、放電器の長手方向へ全幅
に渡つて均一な帯電や除電が不可能となる。例え
ば25μ程度の絶縁性の薄膜に対し、表面電位で１
〜1.5KV程度に帯電すると、放電器中央部での上
記薄膜の表面電位は、同じ放電器両側端部の表面
電位よりも、数十ボルトから数百ボルト程度高く
なる傾向がある。このため上記コロナ放電器を電
子写真装置に適用して画像形成を行なつた場合、
画像中央部と側端部で画質が異なつてしまつた
り、又はコロナ放電器により感光体の現像液を絞
つた場合など、均一な液絞りができなくなる。ま
た、放電器の放電流の十分な部分のみを使用しよ
うとすると、コロナ放電器の両側部を使用しない
ことになり、空間の有効利用ができなくなり、更
に実際に利用しない電極部への電圧を印加するた
め非効率的である。

本発明の目的は上記従来技術の欠点を解決し、
簡易な構成でコロナ放電器の全幅に渡り均一な放
電を行なおうとするものである。そして、更に、
高い放電効率を保ちオゾンの発生と放電による集
塵作用を極力押えた高効率のコロナ放電器を提供
することにある。

上記目的を達成する本発明は、シールド部材と
コロナ放電極との間の電位傾度を変位させること
により、上記シールド部材の開口の中央部から両
側端部にかけてコロナ放電量を増加させ、被コロ
ナ放電印加面に対し均一にコロナ放電を与えるも
のである。なお、本発明において電位傾度とはコ
ロナ放電の発生し易さ程度を示すものであり、該
傾度が高いほどコロナ放電極から容易に放電し易
いとする。

上記シールド部材とコロナ放電極との間の電位
傾度を変位させる方法としては、シールド部材に
導電シールドを用いる場合、該導電性シールドの
コロナ放電極側に、中央部が広く側端部に向うほ
ど狭い面積分布を有した絶縁部材を設けても良
い。又は導電性シールドのコロナ放電極側に中央
部が厚く両側端部に向うほど薄くなるような絶縁
部材を設けても良い。上記各方法に用いる絶縁部
材としては、絶縁塗料を塗布したり絶縁テープや
絶縁片を用いても良い。

また、シールド部材に絶縁性シールドを用いる
場合は、第１１図に示す様な該絶縁性シールドの
コロナ放電極側の中央部から両側端部に渡つて広
くなる面積分布を有した導電部材を設けて行な
う。この場合の導電部材としては、導電塗料、導
電テープ、金属片を使用すると良い。

その他の方法としては、導電性シールドを絶縁
部材を介して分割し、各部分に適当なバイアス電
圧を印加することや、絶縁性シールド板の内側に
設けて導電部材を複数に分割し、これら導電部材
に適当なバイアス電圧を印加しても良い。また、
本発明の発展例としてはこれら各方法を組合せる
ことによつても、電位傾度を変位させることがで
きる。

以下、本発明の実施例を図面に従つて更に詳し
く説明する。

第１図は本発明を適用したコロナ放電器の傾視
図を示す。図中１はコロナ放電器、２はアルミニ
ウムで形成した導電性シールド、３は絶縁テー
プ、４はコロナワイヤで上記導電性シールドの開
口に沿つて絶縁ブロツク５・６により支持されて
いる。上記放電器１の絶縁テープとしては、ビニ
ールテープ・布テープ・表面を合成樹脂やゴム等
の絶縁材料で処理したテープ等を用い得る。勿
論、これらテープは予めシールド側に接着剤を有
したものでも良いし、シールド側に接着剤を塗布
してこれらテープを粘り付けても良い。また、こ
れらテープの汚れを考慮して交換可にするために
粘り変え可能にしておくことも良い。また、絶縁
テープと等価のものとしてはプラスチツク樹脂板
で絶縁部材を構成し、この樹脂板を嵌込み式にし
ておき汚染程度により交換したり、又は清掃のた
めに取り出し可能にしたりすることは有効であ
る。更に上記樹脂板を嵌込み式にすることによ
り、本発明の放電器作成時に組立易さと組立時間
の短縮が可能となり、テープ式と異なり絶縁部材
の配設位置が容易に定まり、しかも短時間で設定
することができる効果がある。なお、本発明では
上記のように絶縁テープを用いた場合を例に取り
説明を続ける。

第２図は第１図放電器の中央部断面を示し、上
記絶縁テープ３は放電効率の向上のためにシール
ド３の一面側がワイヤ４に対して露出している。
第３図は上記絶縁テープ３の展開図で、上記がシ
ールド開口側を示し、下部が反開口側のシールド
側になる。

本実施例では上記第１図放電器を２mm厚のアル
ミニウム板でシールドを作成し、実質的な帯電幅
ａを300mm、コロナ放電器の長さｂを30mm、シー
ルドの短辺側Ｃを20mm、反開口側の絶縁テープと
コロナワイヤ４の距離をＢ±２mmとし、コロナワ
イヤは直径60ミクロンのタングステンワイヤを用
いた。そして、上記絶縁テープ３については、シ
ールド内の幅は上記ａとし、面積分布を変更する
ための切欠き部は、両端部材からの長さをｄと短
辺ｘとし、以下述べる実施例では、こられｄ，ｘ
〔mm〕を任意に切欠くことで変化させ、上記電位
傾度を変化させることにより実験値を測定した。

上記構成のコロナ放電器は、絶縁テープの切欠
き部を変化させることにより、シールド２の導電
部分の露出面積が増減するため、該シールド２内
の両端部近傍における放電量が増減し、その結
果、被コロナ放電印加部材へのコロナ放電量が部
分的に増減する。

第４図は上記放電器１の切欠き部の変化による
放電量を示すグラフであり、縦軸に表面電位量
〔単位：Ｖ〕、横軸には放電器１の放電幅ａを示し
ている。なおこの実験では被コロナ放電印加部材
として25μのポリエチレンフイルムによる絶縁部
材を用い、コロナワイヤ４には＋7.2KVの直流電
圧を印加し、該ワイヤ４と被コロナ放電印加部材
との距離を15mmに設定した。そして、上記放電器
の各部寸法ｄを150mm、ｘを7.3mm〜5.0mmの３種
類の絶縁テープを用意し、各テープの場合を実験
した。

実験結果は図から明らかなように、ｘを３〜５
mmで切欠いた場合（鎖点で図示）、帯電電位分布
は放電器１の長手方向（幅ａ）全長に渡り、ほぼ
均一に常電できる。これに対しｘを７mm以上に設
定すると、総放電流は放電器両端部のシールド部
分の露出面積の増加により増加する。しかし、放
電電流は両端部で導電性であるシールドの露出部
へ流れ込むのと同時に十分な放電を行なうが、シ
ールド中央部では絶縁テープの存在によりコロナ
放電が抑制される。その結果、図の如く（１点鎖
線で図示）放電器の両端部では高い電位に帯電で
きるものの、中央部では帯電量が低下する結果と
なる。つまり絶縁テープの両端を十分に切欠き絶
縁ブロツク５・６近傍の放電量を増加することに
なるが、端部近傍に導電部分が存在するため、開
口方向へ流れるべきワイヤからコロナ電流が該導
電部分に流入してしまうため無駄になつてしま
う。またｘを０mm、即ち、切欠かずに従来のよう
に用いた場合（実線で図示）、両端部でコロナ放
電を発生しにくくなるため、中央部が最もコロナ
放電を発生することになる。

以上述べたように切欠き面積の設定に当つては
適切な形状があり、それら形状の条件は放電器の
構成・形状のうち特にコロナワイヤ位置との関係
を十分考慮して設定しなければならない。第５図
と第６図は切欠き形状とコロナワイヤとの関係に
よる放電特性を示すもので、第５図は放電器１の
中央部（実線で図示）と両側端部（鎖線で図示）
とにおけるワイヤ２から開口方向へ向うコロナ放
電電流を測定したものである。そして、第６図は
上記第５図の放電による総電流を測定したもので
ある。これら第５図と第６図から明かなように、
切欠き部面積の増加に伴い、総放電電流は増加す
るが、逆にシールド開口方向へのコロナ放電電流
はむしろ減少している。被帯電面の中央部の帯電
電流分布については、切欠き幅ｘが５mmではａが
15mmの放電線位置で凹状態が現われている。また
ｘが７mmでは更に切欠き幅を２mm切欠いてあるの
で、（15mm−２mm）の13mm以上のコロナワイヤ位
置で両端部の帯電電位は高くなつている。これら
の現象は絶縁テープを切欠いたことにより生じる
導電シールドの露出面とコロナワイヤとの位置関
係で、該シールド開口側へのコロナ放電電流の流
れる方向が影響されることを示す。またｘが７mm
以上の場合、ワイヤー位置が変化することにより
導電性シールド中央部のシールド開口方向のコロ
ナ放電電流が両端部より減少し、放電器長手方向
の電流分布が凹形になつている。これは同一ワイ
ヤ位置でｘの値が変化した場合、シールド開口方
向のコロナ放電電流の分布が変化する場合と同様
である。たとえば第５図で側端部位置が14mmのと
き、ｘ＝０mmで凸、ｘ＝３〜５mmで平滑そして、
ｘ＝７mm以上では凹になつている結果と同様に、
ｘ＝７mmのときワイヤー位置14mm，15mmで凹形、
になるのに対し12mm，11mmではほぼ平滑である。
つまり導電性シールド露出部からの距離が変わる
ことにより、両端露出部との放電を増減している
現象である。ワイヤー位置が露出部導体に近い程
両端露出部での放電は増加し中央での放電は減少
する。

即ち、上記のよおに導電シールドを絶縁テープ
により、コロナワイヤからコロナ放電発生量を部
分的に制御する場合、該ワイヤと導電シールドの
露出面とが上記電位傾度の設定に大いに影響す
る。このように導電性シールドの露出分布をシー
ルド内で変化させ、コロナ放電の発生量を部分的
に制御するには、上記実施例の他に次のような制
御方法も適用でき、以下実施例を説明する。

第７図と第８図の実施例は、導電性シールドの
放電極側に配設する絶縁部材の正面図である。図
中、７，８は絶縁部材で円形開口９又は連続開口
１０を有している。各部材７，８はテープ状のも
のでも良いし、又は着脱自在なプレート状のもの
でも良い。上記部材７，８を導電シールドの放電
極側に配設することにより、各々の開口部より導
電性シールドが露出し、上記第１図の放電極と同
様な効果を得る。

第９図の実施例は絶縁性の網を用いた場合の例
である。図中１１は絶縁網で樹脂繊維を編んで形
成したもので、図の如く中央部が密状態に、また
逆に両端部が疎状態にある。上記絶縁網１１を導
電シールドに配設することにより、上記絶縁部材
の場合と同様の効果を得る。第９図例の変形例と
しては、上記網１１と同様の開口パターンを有し
たシート又はプレート状の絶縁部材を用いること
も可能である。

第１０図の実施例は導電性シールド上に厚さを
変化させて絶縁部材を塗付したものである。図は
断面を示し、図中１２は導電性シールド、１３は
該シールド１２上に塗付した絶縁塗料を示す。上
記の場合、両端部が中央部よりもコロナ放電の発
生を促進するため、上記各実施例の場合と同様の
効果を得る。

上記実施例により明らかなように、導電シール
ド内の絶縁部材の形状・形態によりシールド内壁
の長手方向の導電部分の露出分布を変化させるこ
とにより、放電総電流を減少させることが原因で
生じる放電器長手方向の不均一放電という欠点を
なくすことができ、その結果、放電器長手方向の
均一な帯電・除電分布を得ることができる。

ところで、上記実施例は導電性シールドとその
放電極側に配設する絶縁部材とによるものだが、
次に絶縁性シールドと導電部材とによる例を述べ
る。この場合、絶縁性シールドの両端部に特に導
電部材が存在する構成とすれば良い。その一例を
第１１図により説明すると、図中１４は絶縁性シ
ールドの放電極側の面を示し、１５は該面１４に
設けた導電部材を示す。この導電部材１５は導電
テープや導電塗料が用いられる。このようにシー
ルド両端部に導電部材を配設することで、両端部
でのコロナ放電が促進され均一な帯電又は除電が
可能となる。なお、上記導電部材１５に換えて導
電網を用いる場合は、中央部を疎状態にし、逆に
両端部を密状態にすれば良い。ただし、網の開口
面積は上記第９図の場合と比較し密である必要は
ない。更に、導電塗料を接地したり又はバイアス
電圧印加用の電極として用いることも可能であ
る。

上記実施例はシールド部材とその放電極側に設
ける絶縁又は導電部材を用いた場合を示すが、導
電性シールドと該シールドに対するバイアス電圧
とによつても本発明は実施できる。第１２図はこ
の例を模式的に示すもので、図中１６は放電器の
シールドを示し、各シールド１６は絶縁部材によ
り各々電気的に独立しており、各シールドには抵
抗R₁〜R₃を介して電源EVよりバイアス電圧が印
加されている。上記バイアス電圧はコロナ放電極
へ印加する電圧と同極であり、中央部は両端部よ
りも高い電圧が印加されている。その結果、両端
部ではコロナ放電が促進される結果となり、上記
各実施例と同様の効果を得る。なお、上記例では
導電性シールドを絶縁部材により分割したが、こ
れら導電性シールドは絶縁プレート上に間隙を設
けて配列しても良い。そして更に発展例として、
絶縁性シールドの非放電極側にバイアス用電極を
用いることも可能である。

以上のように本発明によれば従来のコロナ放電
器に対し簡単な処理を施すことにより、均一なコ
ロナ放電が可能となる。また、シールド部材を実
質的に絶縁性に保つことができるので、コロナ放
電時の集塵効果が防止でき、高い効率でコロナ放
電を発生することが可能である。そして、これら
コロナ放電器を電子写真装置に用いれば、画像全
体が均一な状態で作成でき、コロナ放電器の長手
方向において有効に使用できるので装置内の十分
な空間利用も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコロナ放電器の斜視図、第２
図は第１図放電器の中央部断面図、第３図はシー
ルド内に設ける絶縁部材の展開図、第４図は放電
器の長手方向の帯電状態を示す帯電電位分布図、
第５図はコロナ放電流分布図、第６図は総放電電
流図、第７図と第８図は絶縁部材の他の実施例を
示す正面図、第９図は絶縁網の正面図、第１０図
はシールド断面図、第１１図は絶縁性シールドを
導電部材の関係を示す正面図、第１２図はシール
ドとバイアス電圧の関係を示す模式図を示す。図
において、 １……コロナ放電器、２……シールド、３，
７，８……絶縁部材、４……コロナワイヤ、５，
６……絶縁ブロツク、１１……絶縁網、１３……
絶縁塗料、R₁〜R₃……抵抗、EV……電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コロナ放電のための開口を有したシールド部
   材と、コロナ放電極とを備えたコロナ放電器にお
   いて、 上記シールド部材とコロナ放電極間の電位傾度
   を、このコロナ放電極の中央部とで相違させ、こ
   の放電器の中央部よりも端部においてコロナ放電
   量を増加させることを特徴とするコロナ放電器。 ２ コロナ放電のための開口を有した放電極側に
   導電部が対向しているシールド部材を備えたコロ
   ナ放電器において、上記シールド部材のコロナ放
   電極側に該シールド部材の中央部と比較して側端
   部でその占める割合を小さくした絶縁部材を設け
   ることを特徴とするコロナ放電器。 ３ コロナ放電のための開口を有し放電極側に絶
   縁部が対向しているシールド部材を備えたコロナ
   放電器において、上記シールド部材のコロナ放電
   極側に該シールド部材の中央部と比較して側端部
   でその占める割合を大きくした導電部材を設ける
   ことを特徴とするコロナ放電器。 ４ コロナ放電のための開口をシールド部材と、
   コロナ放電極とを備えたコロナ放電器において、
   シールド部材のコロナ放電極側を中央部から側端
   部にかけて電気的に独立した複数の導電部分で構
   成し、上記放電極からの放電量を変化させるため
   にシールド部材の導電部分を中央部と端部とでは
   異なる電位とすることを特徴とするコロナ放電
   器。