JPS6232468B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は近接面に電荷を帯電させるためのコロ
ナ充電装置に関するものであり、特に本発明は、
静電電子複写システムにおいて、近接作像面にイ
オン流を作り、作像面上の静電荷状態に変化を与
えるために用いられるコロナ充電装置に関する。 また、1975年７月14日、T.DAVISおよびG.
SAFFORDの連名で出願された米国特許出願番号
第595656号に記載されている種類のコロナ放電装
置に改良を加えることも、本発明の意図するとこ
ろである。 電子写真式複写技術において、まず、作像面上
に静電荷を均一に帯電させることが必要である。
この帯電面は、後に情報光線の照射によつて選択
処理されて、そこに静電潜像が形成される。静電
潜像は次に現像され、支持面に転写されて、最後
に原本のコピーが得られる。 露光に先立つて行なわれる静電電子複写システ
ムの作像面の先行充電のほかにも、静電電子複写
工程における種々の用途にコロナ装置が使用され
る。例えば、再使用可能な光受容体から転写部材
へ静電トナー像を転写する場合や、作像部材上に
おいて複写用紙を着脱する場合、複写コピーの画
質を高めるため、トナー吸着過程、あるいはその
前後に作像面の調整を行なう場合などに、コロナ
装置は有用である。上述の機能を得るために、直
流式（コロナ電極に直流電位を与える）、交流式
（コロナ電極に交流電位を与える）のコロナ装置
がともに利用される。 上記のような複写システムに使われるコロナ放
電装置の従来の構成に関する概要は、米国特許第
2836725号に記載されており、その構成では、延
長導線型の導電コロナ電極がコロナ発生用直流電
圧に接続される。導線は部分的に導電シールドで
覆われ、シールドは接地されるのが普通である。
受電荷面は、導線から見てシールドの逆側に導線
と間隔をとつて設けられ、接地された基板上に取
り付けられる。あるいは、上記のコロナ装置は米
国特許第2879395号に記載の方法でバイアスする
ことも可能である。すなわち、導線電極にコロナ
発生用交流電位を印加し、電極を部分的に包囲す
る導電シールドに直流電位を印加することが可能
であり、そうすれば、電極から受電荷面へのイオ
ン流を制御することができる。ほかにもこの分野
で周知のバイアス方法があるが、ここではその詳
細について触れない。 この種のコロナ装置には、古くから種々の問題
が含まれている。その１つは、作像面に負電荷を
ほぼ均一に帯電させる能力が、装置に欠けている
点であり、これは重要なことである。また、コロ
ナ電極に化合物が成長してコロナ装置の性能劣化
を招く点も問題である。さらに、別の問題は、電
極にトナーが堆積したり、シールド構造がトナー
で覆われることにより、充電能力が低下する点で
ある。さらに、もう１つの問題は、導線の震動で
あつて、これはアーク放電や導線破損を招くおそ
れがある。これらの問題は前記特許出願でも具体
的に言及されており、そこでは、これらを大幅に
改善する新しいコロナ放電装置の構成が提案され
ている。従来のコロナ装置に関連するその他の問
題については、ここで詳しく述べる。 要約すれば、前記米国特許出願に係るコロナ装
置は静電式複写機に用いるために考案されたもの
で、比較的厚く誘電体で被覆されたコロナ放電導
線を含み、その誘電体被覆が、導線に伝導電流が
流れるのを妨げるに十分な厚さを持つものであ
る。電荷は、誘電体物質を介して容量結合された
誘電体面に生じる電圧によつて発生する。受電荷
面への電荷流量の制御は、電極に近接する導電シ
ールドに与えられる直流バイアス電位によつて行
なわれる。 前記米国特許出願第595656号に記載のコロナ装
置によつて、従来のコロナ装置に関する多くの問
題が解決されるが、任意の動作電位を得るために
さらに高い充電電流を発生させるコロナ装置が望
まれる。従来技術では通常、コロナ装置の動作電
圧を上げることにより、高電流を得ている。周知
のように、コロナ装置を高圧で運転する場合、適
切な制御方法を用いないと、大量のオゾンが発生
し、人体に危険である。つまり、動作電圧を高く
すれば、それだけオゾン発生量が増加するのであ
る。したがつて、従来の装置よりも低い動作電圧
を用いて同量の充電電流が得られるようなコロナ
装置を製作することができれば好ましい。その
上、低電圧動作が可能になれば、電源装置や絶縁
部材などにかかるコストの低減、構造の簡易化に
つながる利点が生じる。 従来のコロナ装置のもう１つの欠点（これは米
国特許出願第595656号による改良型コロナ装置に
も共通する問題である）は、コロナ電極（コロナ
線）が、装置の両端にある絶縁支柱の間で宙づり
にされていることによるものである。すなわち、
電極は、引張り状態で支持され、異なる動作条件
で常に同一位置を保つだけの抗張力を備えていな
ければならないので、電極の直径を決める際にそ
の下限値が制限されることが第１の欠点である。
また、このような従来装置の電極を選択する際に
は、その膨脹係数も考慮しなければならない。さ
らに、上述のように宙づりされた電極は、周囲の
高電界によつて震動し易いことも欠点である。電
極が支柱間に引張り状態で宙づりにされているこ
とによるもう１つの欠点は、研摩剤を用いて電極
を清掃することが困難なことである。 公知のコロナ装置が持つさらに別の欠点は、装
置が大型になることである。これは第１に、コロ
ナ電極とその周囲のシールド構造との間に比較的
大きい空間を要することと、第２に、コロナ電極
を部分的に包囲するため通常、シールドがＵ形断
面構造を持つていることになる。 したがつて、本発明の目的は、従来より小型の
コロナ装置を提供することであつて、特に、前記
米国特許出願第595656号に記載のの種類のコロナ
装置をより小型化することである。 電極を長さ方向にそつて固定支持することによ
り、従来装置に比べて、清掃および正確な位置決
めが容易な剛体面が得られるような構成を提供す
ることも、本発明の１つの目的である。 また、従来のコロナ装置や、前記米国特許出願
第595656号記載の装置に比べて、より低い動作電
圧を用いて、所定の充電電流を発生させるコロナ
装置を提供することも、本発明の目的である。 もう１つの目的は、従来装置よりもオゾン発生
量が少ないコロナ装置を提供することである。 上記の目的およびその他の目的は本発明によつ
て達成される。すなわち、導線に誘電体材料を用
いて厚い被覆を施すことにより導線内の伝導電流
を無視できる程度にしてコロナ放電用電極と、こ
の電極の近傍に位置する導電バイアス材（シール
ド）とを備えたコロナ装置を実現することによつ
て、上記目的を達成しようとするものである。本
発明の装置において、電荷は、誘電体物質を介し
て容量結合された絶縁表面に生じる電圧によつて
発生する。受電荷面への電荷流量の制御は、導電
バイアス部材に印加される直流バイアス電位によ
つて行なわれる。すなわち、このバイアス電位に
より、受電荷面と導電バイアス部材の間に直流電
界が発生し、受電荷面の希望電荷が掃引されるの
である。電極は、ほぼ全長にわたつて、支持面と
接触状態に設置される。なお、この支持面は、絶
縁面、導電面のいずれを用いることもできる。導
電支持面を用いる場合には、これにバイアス電位
を与えて、制御機能を持たせることが可能であ
る。一方、誘電体支持面の場合は、後述するよう
に電極の極く近傍に導電部材を設ける必要があ
る。バイアス部材は、導電平板で構成することが
可能であり、このバイアス部材によつて、電極が
じかに支持される。しかし、バイアス部材は誘電
体被覆によつて電極導線から絶縁される。あるい
は、バイアス部材は、誘電体支持台に支えられた
薄い導電部材で構成することも可能であり、そう
すれば、誘電体支持台によつて、バイアス部材に
直接接触することが避けられ、装置の操作や修理
点検が安全になる。導電バイアス部材の形状は、
部材が電極に十分近接している限りにおいて、一
体構成または分割構成などにすることが可能であ
るが、これについては後述する。 本発明の一実施例を示す第１図、第２図におい
て、従来の静電複写機の作像部材５０に近接した
位置に本発明のコロナ装置が置かれている。作像
部材５０の詳細な構造は複写機技術分野では周知
のものであり、本発明の範囲に含まれるものでは
ないが、簡単に触れておく。従来から作像部材５
０としては、導電基板５６に支えられた光導電面
５５が用いられている。静電複写システムの動作
中、導電基板５６は基準電位（機械の接地電位が
普通）に保たれる。静電複写機の１動作周期にお
いて、種々の目的で数回にわたつて、作像部材は
コロナ装置によつて帯電される。 本発明のコロナ発生器は、コロノード１１、す
なわちコロナ放電電極を備えており、この電極
は、比較的厚い誘電体被覆材１３で覆われた導線
１２で構成されている。図では導線１２、被覆１
３の断面は円形で示されているが、正方形や長方
形などその他の断面形状の部材を用いても満足な
結果が得られる。 コロノード１１は導体シールド部材１４に接触
状態で取り付けられ、部材１４は誘電体支持台に
固着、または蒸着されるか、あるいはその他の方
法で支持台１５に支えられる。部材１４は金属箔
か金属板を支持台１５に固着して形成することが
できる。部材１４の露出平面はコロノード１１に
面し、一部でコロノード１１と接触状態を保つ。
部材１４のどこか便利な個所、すなわち、好まし
くはコロナ放電領域以外の個所に第２図の２２で
示すような端子が設けられ、そこから部材１４に
適切な電位が与えられる。導線１２は第２図に示
す端部１７に接続され、そこからコロナ発生電位
が供給されるのであるが、これに関する詳細は後
述する。コロナ放電領域外に位置する端子１６と
導線１２の部分は、隣接面間のアーク放電を防止
するためにすべて厚い誘電体材料、すなわち、絶
縁材料で被覆することが好ましい。両側支柱への
導線１２の接続は、誘電体被覆１３がコロノード
１１の長さ方向にそつて部材１４に密接して保持
されるように行なわれる。 第２図の構成で、支持台１５が、電極１１、導
体部材１４の両者に対して固定支持機能を持つこ
とがわかる。作像面５０は、コロノード１１から
見て、導体部材１４と支持台１５の反対側に形成
される。 本発明のコロナ装置の電気的付勢回路は前述の
特許出願第595656号に記載のものと同じものであ
り、参考のため本出願にも含まれている。基板５
６と導線１２の間に交流電源１８が接続され、そ
の電位は、電極１１の近傍でコロナ放電を発生さ
せるため、適切な値が選択される。 面５０に帯電する電荷量と極性は、バイアス部
材。すなわちシールド部材１４によつて制御され
る。このため、部材１４にはスイツチ２２が設け
られ、このスイツチの位置によつて、電荷中和モ
ードあるいは帯電モードのいずれかでコロナ装置
を動作させることができる。スイツチ２２の接点
が図の位置にあるとき、コロナ装置の部材１４は
線２４を介して接地される。この状態では、バイ
アス部材１４と面５０の間に直流電界は発生しな
い。スイツチ２２が下側の点線の状態にあると
き、電源２３が接続され、光導電面５０に負電荷
が帯電し、その帯電量は印加電位によつて異なる
が、これに関する詳細は後述する。スイツチ２２
が上側の点線の状態にあるとき、部材１４は直流
電源２７の正極端子に接続される。この状態で作
像面５０には、コロナ装置によつて残留正電荷が
帯電し、この帯電量は、バイアス部材１４に印加
される直流バイアス電位によつて異なる。 導線１２の材料としては、ステンレス鋼、金、
アルミニウム、銅、タングステン、プラチナな
ど、従来から用いられている導電線材が使用可能
である。導線１２の線径はあまり重要視する必要
はなく、通常は0.013から0.38mm（0.5〜15ミル）
が代表的な線径であるが、0.08から0.15mm（３〜
６ミル）のものを用いるのが好ましい。 被覆１３としては、コロナ発生用交流印加電圧
で絶縁破壊を起さず、コロナ装置内の条件で化学
変化を起さない誘電体材料から適切なものを選ん
で使用することができる。絶縁破壊電圧が高く、
コロナ雰囲気中の化学変化やイオン衝突に強い抵
抗を持つことから、無機誘電体物質が有機誘電体
物質より良好な特性を示すことが従来から知られ
ている。 本発明のコロナ装置に用いられる誘電体被覆１
３の厚さは、被覆内導線を流れる伝導電流、すな
わち直流充電電流がほぼゼロになることを基準と
して設定されている。代表的な例として、0.038
から0.64mm（1.5〜25ミル）の厚さの誘電体材料
を使用した場合、導線と被覆を含めた直径が
0.088から1.25mm（3.5〜50ミル）となり、十分高
い絶縁破壊強度が得られる。市販のガラス材は絶
縁被覆材料として満足できる特性を示すことが従
来から実験的に立証されている。使用するガラス
被覆は気泡や異物を包まず、中に入る導線の表面
全体に密着する必要がある。また、アルミナ、酸
化ジルコン、窒化ホウ素、酸化ベリウム、窒化シ
リコンのようなセラミツク材も被覆材料料として
使用可能である。さらに、コロナ雰囲気中で安定
性の良い有機誘電体物質も使用可能である。 交流電源１８の周波数は60ヘルツの商用周波数
から数メガヘルツの間で選択することができる。
本コロナ装置は４キロヘルツで運転、試験され、
さらに、１キロヘルツから50キロヘルツの周波数
範囲において、乾式複写工程の標準条件で運転し
た結果は満足できるものであつた。 バイアス部材１４、すなわちシールド部材は、
平らな長方形として図示されているが、これと異
なる形状を採用した場合も、満足できる結果が得
られる、第５図にシールド部材の形状と位置の変
化例が示されており、これについては後述する。 第１図の本発明による装置に関する標準寸法お
よび構造の詳細は次の通りである。

【表】 電体物質
スイツチ２２を第１図の状態にして、シールド
１４を接地すると、面１４に帯電している電荷は
全部中和される。この理由は、導線１２の厚い誘
電体被覆１３が施されているため、電極１１から
直流充電電流が流れ込まないことによる。 本発明のコロナ装置は、中和モードの場合、特
許出願第595656号に記載の装置と同様に動作し、
その望ましい動作特性も同じであり、装置に近接
する面がバイアス部材（シールド）と同電位に保
たれていれば、その面へは直流充電電流が流れな
い。前述の特許出願に関して詳しく説明した通
り、この特性が得られるのは、導線に施された厚
い誘電体被覆が正味電荷を帯電して、負電荷の移
動をほとんど補償するためである。この正味電荷
によつて、使用交流周波数の各周期ごとにコロナ
装置が受電荷面に等量の正負電荷を帯電させる。
本発明の装置において、この帯電荷は電極１１を
シールド１４に密着状態で保持する働きを持つ。 したがつて、例えば第１図の面５５は、受電荷
状態に一定の時間おかれれば、コロナ装置１０に
よつて（スイツチ２２を図の実線のように接続し
て）完全に中和される。 近接帯電面が本発明のコロナ装置によつて完全
に中和される理由は、装置の特性曲線を示す第３
図を参照すれば理解が容易になろう。 第３図では、本発明のコロナ装置から供給され
る直流充電電流Ｉ_pが、導電基板５６に対するシ
ールド部材１４の電位Ｖ_spの関数として表わさ
れ、交流印加電圧Ｖ_wをパラメータとするＩ_p−
Ｖ_sp曲線が示されている。 ここで注意したいことは、本発明によるコロナ
装置の代表特性の理解を助けることが第３図の主
目的であつて、第３図は特定の構成の特性を示す
ためのものではない。特定の数値は種々のパラメ
ータの関数である。 本発明のコロナ装置を電荷中和装置として動作
させた場合の上記説明に合致して、導電基板５６
と部材１４の間の電位差がゼロのとき充電電流Ｉ
_pがゼロになることが第３図から明らかである。
これは、包囲シールドと同電位に保たれた帯電可
能な面に正味電荷を供給する従来装置とは対照的
である。この特性は、導線の付勢電位（第３図の
Ｖ_w）とは無関係に常に維持される。 本発明のコロナ装置を用いて作像面に一定の電
荷を帯電させる際には、第１図のスイツチ２２が
点線で示された位置のいずれかの状態におかれ、
それによつて、導電面５６に対して正、あるいは
負極性の可変直流電位がシールド部材１４に印加
される。 スイツチ２２によつてシールド部材１４が電源
２３に接続されると、導電面５６に対するシール
ド１４の電位Ｖ_spは負になる。スイツチ２２によ
つてシールド１４が電源２７に接続されると、Ｖ
_spは正になる。Ｖ_spが正の場合（シールド１４に
電源２７が接続されている）に、コロナ装置から
の充電電流は正になり、この電流は、Ｖ_spが小さ
い値のときには直線的にゆるやかに増加し、Ｖ_sp
が大きくなると対数的に増加することが第３図に
示されている。シールド１４に電源２７が接続さ
れて、負方向の充電電流が増加する場合には、負
の充電電流Ｉ_pにおいても同様の増加が認められ
る。 第３図にもう少し数値的な具体性を持たせるな
らば、Ｖ_s，Ｖ_wをそれぞれ交流2000から2700ボル
トの範囲として、範囲Ｂは、電極の長さ１cm当り
４から20μＡ、範囲Ａは約２から6KVまでの間の
値になる。したがつて、実際のバイアス電位が印
加された時、上記のような充電電流の対数的増加
によつて、比較的大きい充電電流が得られる。 上記のような充電電流の指数関数的増加は、従
来のコロナ装置や特許出願第595656号に記載され
た種類のコロナ装置における電流増加（第３図に
点線で示される）に比べて著しく異なつている。
第３図に見られるように、点線の特性曲線は、作
像面に対するシールドのバイアス電位の増加に伴
なつてほぼ直線的に上昇している。 本発明のコロナ装置における受電荷面５５の電
位は最終的に、高さ、極性ともに、シールドに加
えられたバイアス電位Ｖ_Sに等しくなる。したが
つて、仮に、第１図のスイツチ２２を介してシー
ルドに＋Ｘボルトの正電位が印加されていたとし
ても、作像面５５はＸボルトの電位に充電される
（露出時間が十分長いと仮定する）。シールドが−
Ｘボルトにバイアスされている場合には、面５５
は最終的に−Ｘボルトに充電される。充電面の電
位が、シールドに印加された電位に等しくなる
と、充電電流はそれ以上流れず、その充電面の電
荷はそのまま維持される。本発明の装置はこのよ
うにして、米国特許第2879395号に記載の充電装
置や前記米国特許出願の装置と同様の動作機能を
備えている。本発明の装置においては、最終到達
電荷量が等しいと同時に、帯電速度も非常に大き
いことが第３図に示されている。 充電面の電位が最終的にシールド・バイアス電
位に等しい値、すなわち定常状態になるという上
記の特性が第３図に示されており、これは、導電
面とシールドの電位差がゼロに近づくにしたがつ
て、充電電流Ｉ_pもゼロに近づくことを表わして
いる。 近接面の最終正味電荷が決まる際のシールド・
バイアス電圧Ｖ_spの働きを以下に説明する。まず
最初に、シールド１４と充電面５５がともに接地
電位（Ｖ_sp＝０）にあると仮定する。この条件で
は、コロナ放電によつて陽イオン、陰イオン、電
子が発生するが、正味電流は、シールドへも、受
電荷面へも、ほとんど流れない。その理由は、コ
ロノードに印加される交流電位の負の半周期で、
ほとんどすべての負電荷がシールドに供給され、
次の正の半周期で、等量の正電荷がシールドに供
給されるからである。この状態が作られる原因
は、厚い誘電体被覆が、前に述べたように、コロ
ノードに直流の正味電流が流れるのを防いでいる
ためである。もし、この誘電体被覆がなければ、
正、負の電荷担体が異なる移動度を持ち、正味電
流が流れることになろう。本発明においては、誘
電体被覆面が正味電荷を保有するため、移動度の
差による影響は、正味電荷によつて相殺される。
この作用は本装置に固有のものであつて、表面電
荷は自動的に適正値に調節され、湿度、温度、気
圧など、装置内外の気体特性の変化も補償され
る。したがつて、Ｖ_sp＝０の場合には、面５５に
よつて運ばれる電荷はすべて消滅してゼロにな
る。面が最初から中和されている場合には、その
状態が維持される。 シールドに電圧Ｖ_spが印加されると、シールド
と受電荷面の間に電界が生じる。この電界によつ
て、正、負の電荷は、それぞれ面の両側に引き離
される。このとき、正電荷は負電位にバイアスさ
れた面へ、負電荷は正電位にバイアスされた面
へ、それぞれ移動する。シールドが受電荷面に対
して正にバイアスされている場合を考えると、コ
ロノード電位の正の半周期において、導線近傍の
相当数の陽イオンが受電荷面方向に集まる。これ
に対して、コロノード電位の負の半周期において
は、受電荷面方向に集まる負電荷数は無視できる
程度である。このような複合作用の結果、受電荷
面には直流正味電流が流れ、シールドには等量の
逆電流が流れる。この動作は、受電荷面５５がシ
ールド電位に等しくなるまで続き、最終的にＶ_sp
がゼロになる。受電荷面に対して負の電位が、導
電面５６を介してシールドに印加されている場合
には、上記と逆の動作が行なわれる。 上述のように本発明のコロナ装置は多くの特筆
すべき利点を備えており、その利点のいくつか
は、米国特許出願第595656号のコロナ装置と共通
するものである。以下にその共通利点について簡
単に記述する。 本発明のコロナ装置は、作像面の化学変化によ
る性能劣化が従来装置のように早期に現われな
い。事実、運転試験の結果、本発明に基づいて構
成されたコロナ装置の耐用寿命は、内輪に見積つ
ても、従来のコロナ装置の３倍から４倍であるこ
とが認められている。 このように予想以上の長寿命が得られる理由は
十分には解明されていないが、下記の要因が寄与
しているものと考えられる。金属表面とガラス表
面における化学変化の進行速度には大差はない
が、金属表面においては、化合物の成長によつて
表面の性質が変化し、成長した化合物面が結果的
に金属板をコロナから保護するものと考えられ
る。一方、誘電体やガラスの表面が化学変化して
も、それは単に誘電体表面の延長であるだけで、
コロナに対する保護作用はほとんど示さない。 さらに、絶縁用の成長堆積面の両側に電荷が帯
電することによる局部的な突抜け現象、すなわち
破壊効果によつて、部分的に化学変化が起ること
が考えられる。この絶縁面の両側に帯電する電荷
量が大きくなると、局部的に放電現象が発生し、
その結果、さらにその部分の化学変化を助長す
る。本発明のコロナ装置では、誘電体被覆を厚く
して、動作中に破壊電界に至らないようになつて
いるため、上述のような影響が避けられる。 電極の化学変化を招くもう１つの要因は表面構
造である。表面の荒い導線は化学変化を受け易い
ことが証明されている。本発明による誘電体被覆
は種々の被覆技術を用いて蒸着することが可能で
あるから、非常になめらかな外表面が得られる。
光学的になめらかな面を形成することができるガ
ラス絶縁物の場合には特に上記のことが当てはま
る。 本発明のコロナ装置では、静電電子複写過程に
用いられるトナーの堆積が比較的少なく、トナー
の堆積による影響も少さいことが確認されてい
る。シールド・バイアスを用いて動作する本発明
のコロナ装置において、シールドにトナーが余り
付着しない理由は、トナーが電界の作用を受ける
ためである。さらに、本発明のコロナ装置は通
常、約１キロヘルツの周波数で作動するので、循
環するトナー粒子に帯電する残留電荷が比較的少
なく、したがつて、トナーが表面に付着する傾向
が減少するのである。また、本発明のコロナ装置
の各部に付着したトナーが装置の出力や性能の均
一性に与える影響は、従来装置に比べて少ないこ
とが実験データによつて確認されている。 トナーの付着や化合物成長に対する上述のよう
な好ましい特性と、未解明の要因が部分的に組み
合わさつた結果、本発明のコロナ装置において
は、光受容体に吸着する負電荷の均一性に著しい
改善が見られた。従来技術による裸導線を用いた
コロナ装置では、負の直流コロナ発生電位によつ
て付勢された場合、導線の長さ方向にそつた別個
の個所から供給される電荷量は±75％程度のばら
つき範囲を持つ。これに対して、第１図の装置を
負のシールド・バイアスで動作させた場合（電源
２３に接続して）、導線に平行な帯電面の長さ方
向にそつた帯電電荷密度のばらつきはわずか±３
％であり、これは、直流正電位で付勢される従来
の裸導線式コロナ装置に匹敵する。 上述の特性は米国特許出願第595656号の装置と
共通するものである。前記特許出願番号と関連す
る部分以外の本発明によるコロナ装置の特長を以
下に述べる。 (A) 低スレシユホールド電位 本発明のコロナ装置では、導線のスレシユホ
ールド電位（導線がこの電位に達するとコロナ
放電が始まる）が低く、従来の裸導線式コロナ
装置や、同じ外径の電極を持つ米国特許出願第
595656号のコロナ装置の場合の５分の１であ
る。スレシユホールド電位が低いことによる第
１の利点は、コロナ装置の作動に要する電源装
置があまり複雑にならず、費用が掛らないこと
である。次に、動作電圧が低い場合には、オゾ
ンの発生が減少することで、これは非常に望ま
しい特性である。本発明のコロナ装置では、コ
ロナ放電のスレシユホールド電位が低いため、
電界発生部材間の間隔を狭くすることができ
る。この間隔を狭くすることによつて、第１図
で電極とシールド間に位置する領域６０の電界
強度が増強される。スレシユホールド電位は電
界強度の関数であるから、この集中電界はスレ
シユホールド電位を低下させる結果になる。 (B) 小型化 本発明のコロナ装置では構造上、電極１１の
近傍領域６０において電界が非常に集中されて
いるため、シールド部材１４はそれ自体、従来
装置のシールド構造に比べて小型に製作するこ
とが可能である。例えば、従来構成のコロナ・
シールドは標準的なもので約20mm前後であるの
に対し、本装置のシールド１４は数mm程度まで
に小さくすることができる。シールドをこのよ
うに小型にできるのは、部材間の間隔を狭くす
ることによつて電界強度が増強されたためであ
る。これに加えて、電極１１をシールドに接し
て設置することにより、非常に小型のコロナ装
置が製作可能になる。 (C) 構造的強度 本発明によるコロナ装置のもう１つの特長は
構造の強度である。電極１１はシールド１４に
固定されているため、電極はほとんど震動しな
い。これは、従来装置の電極が両端の絶縁支柱
の間で宙づりになつて動作中に揺れ動き易くな
つているのと好対照である。このように電極支
持構造が強いということで、研摩材を用いて電
極表面を研摩する清掃作業が容易になる。従来
装置に必要な清掃器具の設計には、電極の破損
やゆるみを避けるために過度の考慮を払わなけ
ればならなかつた。しかしながら、本発明のコ
ロナ装置を用いれば、これらの問題は大幅に軽
減される。 これまで本発明に関して好適実施例を参考にし
て記述してきたが、本発明の範囲と精神から逸脱
することなく、その構成や細部の変形が可能であ
ると理解されたい。例えば、第１図の誘電体支持
台１５は、単にシールド１４とコロノード１１を
支持するために用いられている。しかし、支持台
１５を取り去り、その代りに電極１１を支持する
ために支持台１５に似た形の長方形導電板を用い
てシールド１４を構成することが可能である。た
だし、この構成を採用する場合、導電面に印加さ
れる高電圧から作業者や修理技術者を絶縁するた
め、導電面に絶縁被覆を施す必要があろう。なぜ
ならば、この電圧は恐らく数千ボルトになり、安
全対策を講じる必要があるからである。 シールド１４の近傍で導線１２の両端によつて
電極１１を支える代りに、薄いエポキシ層などの
適当な接着剤を用いて、電極１１をシールドに接
着することも可能である。このような構成にする
と、導線は電極の支持機能から解放されるので、
導線１２をさらに薄くすることができる。 また、導電部材１４、誘電体被覆１３、導線１
２は、各部材の材料を連続的に蒸着させて、本発
明に記載された原理に従うように構成することが
可能である。この方法について第４図を参考にし
て説明する。ただし、この図において第１図と同
じ参照番号を付けた部材は第１図の場合と同じ機
能を持つものとする。まず、誘電体支持台１５の
上に導電部材１４を蒸着する。次に、部材１４の
長さ方向にそつて、その中央部に、本発明の標準
寸法の薄い第１絶縁層１３_１を蒸着する。そし
て、この絶縁層１３_１を部分的に覆うように、導
電材１２を本発明の標準寸法で蒸着する。最後
に、導線材１２の上に、絶縁材料を被覆１３_２を
蒸着する。もちろん、部材１４，１２に動作電位
を印加するための端子を設ける必要がある。 第１図の実施例において、電極１１は、その全
長にわたつてシールド部材１４に接触しているよ
うに記述されてきたが、本発明の範囲内で行なう
ことが可能であれば、シールドを導線の横方向に
分割し、各分割シールド部にバイアス電位を印加
することもできる。 また、指数関数的電流変化特性など、本発明の
特長は、電極とシールド部材の間隔を極端に狭く
した場合や、シールド部材を平面構造以外の形に
した場合にも、維持される。例えば、第５図に本
発明の代替実施例が示されており、この図で第
１、第２図と同一機能を持つ部材は同じ参照番号
で表わされている。コロナ放電用電極１１は導線
１２と誘電体被覆１３で構成され、導線１２は交
流電源１８によつて付勢される。バイアス・シー
ルド１４は、電極１１から間隔をとつて、電極１
１と平行して伸びる導線で形成される。シールド
１４は直流電界形成用電源２７に接続される。受
電荷面５５は充電装置１０の近傍において、接地
基板５６によつて支持される。シールド１４と電
極１１は誘電体支持台１５の同一平面上で支持さ
れる。第３図の電流特性を得るために、シールド
１４と電極１１の間隔は極く狭くする必要があ
る。シールド部材１４と電極１１の間隔の上限値
は、装置の形状寸法および動作電圧によつて異な
るが、本質的な目的は、シールド１４と電極１１
との間隙において十分な高密度電界を維持するこ
とである。上限値として、電極径の数倍までの間
隔ならば、満足に動作すると思われる。換言すれ
ば、標準的には約0.15cmの間隔をとれば良いとい
うことになる。 互換性を持つ２種類の付勢回路が、第６図の点
線の左右両側に示されている。左側の回路では、
コロナ用交流電源はシールド１４と導線１２の間
に接続され、基準電位電源はシールド１４と基板
５６の間に接続され、基板５６は接地されてい
る。したがつて、図示されたスイツチ２２の３つ
の接点位置の１つを選ぶことにより、シールド１
４に与えられる基準電位は、直流正、負あるいは
接地のいずれかになる。 一方、第６図の右側の回路では、コロナ用交流
電源はシールド１４と、接地状態の基板５６の間
に接続されている。そして、スイツチ２２′の３
つの接点位置の１つを選ぶことにより、導線１２
には直流正、負、あるいは接地電位のいずれかが
印加される。この右側回路は低電流運転や双極帯
電には便利な回路である。第６図に示した２種類
の回路は用途に応じて便利に使い分けることが可
能であることが理解できたことと思う。 本発明の実施例では単一コロナ電極１１を用い
たが、複数個の電極を使用することも可能である
と理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコロナ充電構成の断面図、第
２図は本発明の一実施例を示す透視図、第３図は
電極励起用交流電圧をパラメータとし、本発明の
装置がもたらす直流電流を、シールドと受電荷面
支持基板の間のバイアス電圧の関数として表わす
グラフ、第４図は基板上に連続的に各部材を蒸着
することによつて構成された本発明の一実施例、
第５図は導電シールド部材をコロナ電極から離れ
た位置に設けた本発明の一実施例を示す図、第６
図は他の２種類の電気的付勢機構を示す図であ
る。 参照符号の説明、１０……コロナ装置、１１…
…コロナ電極、１２……コロナ電極導線、１３…
…誘電体被覆、１４……導電部材（シールド）、
１５……誘電体支持台、１８……交流コロナ電
源、２３，２７……バイアス電源、５５……作像
面、５６……導電基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電部材と、厚い誘電体材料で被覆された導
   線からなり前記導電部材に接触するか又は約0.15
   cm以内に近接して配置されて、コロナ装置から供
   給される直流充電電流が、前記導電部材の電位に
   対して、指数関数的な特性になるようなコロナ電
   極と、前記導電部材および前記コロナ電極を接触
   してかまたは間隔を置いて支持する誘電体支持面
   と、当該コロナ電極の表面においてコロナ放電を
   生じさせるために前記導線に交流コロナ発生電圧
   を印加する手段と、前記導電部材に直流基準電圧
   を印加する手段とを含み、前記誘電体材料の厚み
   は、直流伝導電流が前記導線に流れるのを防ぐの
   に十分な厚さを持ち、前記導電部材が前記導線か
   ら電気的に絶縁され、前記コロナ電極は、前記導
   電部材および前記誘電体支持面の少なくとも一つ
   によつて、その長さ方向に沿つて支持されている
   コロナ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記装置はさらに作像面を有し、前記電極が前記
   導電部材と前記作像面の間に配置されているコロ
   ナ装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記導電部材が平板からなるコロナ装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置であつて、
   前記装置はさらに作像面を有し、前記電極が前記
   作像面と前記導電部材の間に配置されているコロ
   ナ装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記誘電体材料がガラスであるコロナ装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の装置であつて、
   前記導電部材が平板であるコロナ装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の装置であつて、
   前記装置はさらに作像面を有し、前記電極が前記
   作像面と前記平板の間に配置されているコロナ装
   置。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記直流基準電圧がアース電位であり、前記交流
   コロナ発生電圧が前記直流基準電圧を中心に対称
   的に振動するコロナ装置。 ９ 特許請求の範囲第２項記載の装置であつて、
   前記作像面は、導電基板上に支持された光導電層
   を含み、前記交流コロナ発生電圧が一定の共通電
   位を中心に対称的に変化し、前記直流基準電圧が
   前記一定の共通電位より高いか、あるいは低い一
   定の直流電位であるコロナ装置。 １０ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、前記コロナ電極が前記導電部材によつて支持
   されているコロナ装置。 １１ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、前記装置がさらに誘電支持体を有し、前記導
   電部材と前記電極が前記支持体によつてしつかり
   と固定されているコロナ装置。